에너지 대사 측정 시스템을 통해VO2, VCO2, RER 지표로 동물의 에너지 소비를 추정하고 총체적인 대사 바탕물 이용 (예: 탄수화물, 지방, 단백질) 은 동물의 에너지 소비를 연속적으로 측정하는 기술이지만 외원성 (예: 음식 섭취) 과 내원성 (동물 자체의 조직 성분) 바탕물 및 일부 영양소의 산화 소비를 구분, 계량화할 수 없다.

대사 추적제를 통해 (예: 탄소-13 표시물, 마치 생물 분자에 정확한 GPS 위치추적기를 장착한 것처럼) 추적 및 호흡 안정 동위원소 분석기가 동물의 호출 가스 중의¹³CO2는 동물의 에너지 대사에 소모되는 어떤 에너지 물질 등을 계량화하여 대사 생리학적 메커니즘 (예: 대사 유연성) 등을 더욱 깊이 연구할 수 있으며, 이러한 정량 측정은 특정 에너지 물질의 산화 속도도 종종 VCO2를 알아야 한다.

동물의 에너지 대사와 호흡¹³C 안정 동위원소 기술 부분 응용 사례：

1) 한수 참새 내원성 아미노산의 산화

동물은 행동과 생리를 포함한 다양한 방식으로 탈수에 대처할 수 있다.단백질 산화 1천 초당 지방이나 탄수화물보다 대사수가 더 많이 생성되며, 조류는 높은 수분 분실률로 단백질 분해 대사를 증가시킨다.그러나 제한된 물에 호응하기 위해 동원된 아미노산 산화는 아직 상세한 연구가 없다.

연구자 는 우리집 참새 에게 먹이 를 주었다¹³C표시된 글리신9주, 내원성 단백질 표시.매주 한 차례 실험을 진행하는데, 이 기간에 제한된 물에 대한 생리적 반응, 예를 들면 마른 체중, 지방량, 신진대사의 변화, 이산화탄소를 내뿜는 것 등을 측정했다¹³C의 부집 (δ13Cbreath는）。연구에 따르면 물을 제한하는 조류는 더 많은 살코기 조직을 분해하여 대사하고, 또한 풍부해졌다δ¹³Cbreath는제한된 물에 응답합니다.그러나,δ13Cbreath는대사율과 제한기의 길이에 따라 달라지는데, 이는 다른 생리적 전략을 사용하여 수분 균형을 이룰 수 있을 때 조류가 단백질을 절약할 수 있다는 것을 보여준다.

글 중 사용 기기 기술: 정량 자기 공진은 신체 성분 분석에 사용된다;G2131-I 동위원소 탄소 분석기 측정¹³C 델타 내쉬기;SSI 표준 유통식 호흡 측정 기술은 증발실수(EWL)와 델타 13C 호흡과 함께 RMR을 측정한다.설명이 필요한 것은 미국Sable Corporation의 새로운¹³C안정성 동위원소 분석기는 휴대성, 고정밀도, 실시간 측정, 소모품 및 외부 교정 불필요, 에너지 대사 측정 시스템과의 호환, 높은 가격 대비 등 많은 장점을 갖추고 있어 여러 분야의 과학자들의 기대를 충족시킨다.

2)야크 분균은 고원 쥐와 토끼가 질소원을 회수하여 겨울철 저단백 환경에 적응하도록 돕는다

질소 균형은 초식동물이 저질소 음식을 먹을 때 직면하는 주요 도전이다.장내 미생물군이 매개하는 요소질소 순환은 질소 결핍 시기의 단백질 안정을 촉진하지만 야생 비동면 소형 포유동물과의 관련성은 여전히 명확하지 않다.이 글의 실험은 동위원소 추적, 에너지 대사 측정, 매크로 게놈학, 표적 짧은 사슬 지방산 분석과 분변 미생물군 이식을 결합하여 겨울철 단백질 제한이 칭짱고원 쥐토끼 (Ochotona curzoniae는) 요소질소 순환의 영향.

호흡 안정 동위원소 측정 실험에서쥐토끼 한 마리를 원통형 폴리에틸렌 대사실에 넣다，이 강실은 통과한다Tygon 파이프 연결FMS 새로운 휴대용호흡대사 측정기, 공기 흐름 조절 및 유지CO2 농도 약 1%, 신뢰성 델타 확보¹³C 측정.쥐토끼를 강실에 넣은 후 즉시 알루미늄 포일 에어백에서 기선 호흡 샘플을 수집한다.매번30분에 한 번 후속 샘플을 수집합니다.각 공기 샘플¹³C:¹²C 비율(델타라고 함)¹³C，% 로 표시) 통과원소분석기 및 동위원소비질량분석기 (IRMS)분리 측정이로부터획득의δ¹³C 값은 밀리(‰)당참고리건은기다리다2022년Science 논문 공식：

겨울철 단백질 제한 기간 동안 간의 요소 순환 대사가 하향 조정되고 요소 용해 능력을 가진 유익한 세균 (예:알리스펩타이드 속), 장 요소 효소 활성과 요소 운반 단백질의 증가, 그리고 아세트산염의 생성, 따라서 질소가 다시 쥐토끼의 단백질 뱅크에 섞이는 것을 증가시킨다.매우 중요한 것은 야크 분뇨 미생물군으로 저단백 음식을 보충하는 것은 알리스 펩타이드의 풍도를 증가시켜 요소 용해 능력을 증강시키는 것으로, 동역 종 간의 종 간 수평 미생물 전이가 숙주 단백질의 안정을 증강시키는 핵심 메커니즘을 밝혀냈다.

저자의 연구 결과는 겨울철에 활동하는 초식성 소형 포유류의 단백질 균형을 유지하기 위해 요소수 질소 순환에서 장내 미생물군의 기능 작용을 밝혀내고 종 공존과 포유류의 고고도 환경 적응을 이해하는 데 도움이 된다.연구 결과에 따르면 미생물군이 구동하는 요소 질소 순환은 겨울철 활동 초식동물의 단백질 안정 상태에 대한 핵심 적응 전략이다.이 작업은 포유동물이 고지대 환경에 적응하는 메커니즘과 종간 공존의 동태에 새로운 견해를 제공했다.

참고문헌

Rogers EJ, Gerson AR. 물 제한은 집 스파로 (Passer domesticus)의 내생 아미노산의 산화를 증가시킵니다.J Exp Biol.2024년 3월 15일;227(6):jeb246483.도이: 10.1242/jeb.246483.Epub 2024 3월 15일PMID: 38380522;PMCID: PMC11093224.

Shi F, Zou D, Zhang L, Guo N, Yu J, Degen AA, Tang X, Ren S, Ru Y, Zheng S, Zhang Y, Wang D. 리모델링된 내장 미생물질에 의한 우레아 질소 구조가 증가하는 것은 비 hibernating pikas는 겨울에 단백질 homeostasi를 유지합니다.PLoS 바이올.2025년 10월 16일;23(10): e3003436. 도이:10.1371/journal.pbio.3003436.

이코타이생태기술회사는 10여년간 동물에너지대사측정기술연구서비스경험을 쌓고 미국, 유럽 등 국제에너지대사기술회사와 합작하여 국내 동물생리생태, 생물의학연구 등에 전면적이고 정확한 기술방안을 제공한다.

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