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作為恒溫動物的小鼠和人類都要維持體溫恒定，環(huán)境溫度低時通過產(chǎn)熱，環(huán)境溫度高時通過散熱，來維持體溫的恒定。那么某種恒溫動物何時需要產(chǎn)熱，何時開啟散熱呢?這主要取決于該物種的熱中性溫度。

熱中性溫度是指生物體不必通過產(chǎn)生或散發(fā)熱量就可以維持體溫恒定的溫度值。當環(huán)境溫度低于熱中性溫度時，生物體會啟動產(chǎn)熱;而環(huán)境溫度高于熱中性溫度時，生物體則會啟動散熱。產(chǎn)熱主要靠細胞代謝形成的熱量，因此與有機體的體積正相關(guān)(體積越大細胞數(shù)越多);而散熱則與機體的體表面積正相關(guān)，體表面積越大，散熱越快。故恒溫動物維持體溫平衡的能力可以用其體表面積與體積的比值來判定，比值越大，用以維持體溫平衡所需產(chǎn)生的熱量也就越多。進化上，自然選擇會趨向于保留那些減少熱量散失的個體，以確保動物盡可能減少在熱量上的消耗，因此散熱快的動物相較于散熱慢的動物，其熱中性溫度值會更高。如小鼠的體表面積與體積比大概是人類的15倍(0.3 vs 0.02)[1]。因此，雖然小鼠與人類具有相似的核心體溫都處在36-37°C范圍內(nèi)，但小鼠的熱中性溫度約為30°C，要遠高于人類22°C。熱中性溫度環(huán)境下，動物的體感舒適，故在環(huán)境溫度為30°C的設(shè)施內(nèi)，小鼠的體感最佳。>>>商務(wù)洽談，點此處，在線咨詢

然而，為了方便實驗人員和管理人員開展工作，并降低成本，小鼠通常被安置在低于其熱中性溫度的設(shè)施內(nèi)。如，我國實驗動物環(huán)境設(shè)施國家標準GB14925就將小鼠飼養(yǎng)設(shè)施的環(huán)境溫度范圍定在了20到26℃之間。在國標的指導(dǎo)下，各設(shè)施管理者通常會將環(huán)境溫度控制在22℃左右。這恰好是輕便著裝人類的熱中性溫度，故設(shè)施內(nèi)的工作人員感覺會非常舒適。當然，只要食物充足、外加有可以筑巢的材料和適應(yīng)的時間，小鼠在20°C下也能很好地生存。但總是處于低于熱中性溫度的環(huán)境下，會不會對小鼠的身體狀態(tài)(福利)和實驗結(jié)果產(chǎn)生影響呢?如果會，那么存在哪些影響呢?

首先，在行為上，成群飼養(yǎng)的小鼠會擠在一起以相互取暖，而小鼠熱衷于筑巢的部分原因也是為了抵御寒冷。其次，生理上也會出現(xiàn)明顯的變化，如環(huán)境溫度在30°C時，小鼠心率的平均值約為375次/分，而在22°C的設(shè)施內(nèi)，其心率會增加至平均575次/分[2]。由于心率與血壓高度相關(guān)，故隨著心率上升，血壓也會隨之升高。此外，環(huán)境溫度過低時，動物會通過增強交感神經(jīng)活性以促進代謝來適應(yīng)寒冷的環(huán)境。交感神經(jīng)系統(tǒng)激活時能量會從免疫系統(tǒng)挪走用于生產(chǎn)熱量，因此會對免疫系統(tǒng)產(chǎn)生抑制作用。盡管這種反應(yīng)有利于生物體適應(yīng)短期的寒冷暴露，但交感神經(jīng)系統(tǒng)長期激活則最終會導(dǎo)致免疫系統(tǒng)的運作方式發(fā)生改變。表現(xiàn)為，在冷應(yīng)急狀態(tài)下，免疫細胞代謝減少和通過提高體溫調(diào)定點(發(fā)燒)來抵御入侵的外來病原的能力減弱。由此可見，22°C的設(shè)施環(huán)境溫度設(shè)置顯然會對小鼠的健康和福利產(chǎn)生了不利的影響。

有趣的是，人類的心率主要受迷走神經(jīng)調(diào)節(jié)。但在22°C冷應(yīng)急環(huán)境下飼養(yǎng)的小鼠中，卻無法觀察到迷走神經(jīng)對其心率有任何調(diào)控作用。只有把小鼠飼養(yǎng)設(shè)施的溫度提高到30°C時，迷走神經(jīng)對其心率的調(diào)控作用才會顯現(xiàn)出來[3]。在現(xiàn)代世界中，人類大部分時間都是在接近熱中性的溫度下度過的，而作為探索人類疾病使用最多的實驗動物——小鼠卻生活在遠低于其熱中性溫度的環(huán)境設(shè)施中。過低的環(huán)境溫度顯然也會對以小鼠為實驗對象開展的藥物臨床前評估實驗結(jié)果產(chǎn)生干擾。例如，與22°C的室溫條件相比，在30°C下飼養(yǎng)的高脂飲食小鼠會獲得更多的脂肪組織，肝細胞會沉積更多脂質(zhì)，葡萄糖不耐癥也會升高且會有更多的脂肪組織炎癥發(fā)生。因此，我們可以說，當下有關(guān)小鼠的研究結(jié)果是其處在冷應(yīng)激下的展示，將這樣的研究結(jié)果外推到處于舒適生活下的人類顯然缺少合理性。

總之，當下小鼠所處的設(shè)施環(huán)境溫度遠低于其熱中性(最適)溫度，這使得它們長期處于冷應(yīng)急狀態(tài)，不得不以激活交感神經(jīng)系統(tǒng)、提升心率和血壓，進而燃燒更多的能量為代價來維持其體溫恒定。這種環(huán)境溫度設(shè)置顯然既降低了小鼠的福利，也影響著以其作為人類替難者而開展的科學(xué)研究的有效性。然而，全面、一致和徹底地解決小鼠設(shè)施溫度過低問題卻面臨著如下兩個障礙。首先，將設(shè)施溫度從22°C提高到30°C會面臨著巨大的投入和運行成本增加(需要更多的取暖設(shè)備和能源花費);其次， 30°C室溫對動物設(shè)施內(nèi)的工作人員來說相當具有挑戰(zhàn)性，在某些情況下甚至可能是危險的。

顯然，在實驗動物福利和科學(xué)研究結(jié)果有效性與經(jīng)濟成本增加和從業(yè)人員福利和安全受到威脅之間做出選擇是困難的。因此，目前這個問題還沒有解決方案，或許我們可以從籠器具的設(shè)計上尋找突破口，比如開發(fā)可單獨控溫的籠器具或者籠盒。

來源：實驗動物那些事兒公眾號

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