果蝇增量负荷运动中有氧/无氧代谢类型研究
2026-07-03 来源:本站 点击次数:194
湖南师范大学-湖南省体能与运动康复重点实验室近期在《Insect Biochemistry and Molecular Biology》发表了题为 《Determining the type of aerobic/anaerobic metabolism during exercise in Drosophila using incremental loading exercise》的研究，利用易科泰生态技术公司提供的果蝇呼吸代谢测量仪器技术方案，结合果蝇增量负荷锻炼器，通过果蝇实时呼吸商监测，实现了对果蝇有氧和无氧锻炼的分型确定。
一、研究背景
三磷酸腺苷（ATP）的及时供给是维持持续运动的先决条件。机体ATP供能分为三大系统：磷酸原系统、糖酵解系统、有氧氧化系统。近年果蝇运动模型成为研究热点，大量运动相关试验依托果蝇开展，但不同运动强度产生的生理效应差异显著，难以量化运动作用。现阶段果蝇运动模型仅划分为常规运动与耐力运动，尚无有氧、无氧运动的分类标准，极大限制了果蝇运动造模相关研究开展。
二、研究方法与核心设备
本研究旨在通过递增负荷运动呼吸代谢实验，明确果蝇有氧、无氧运动对应的负荷强度。选用7日龄野生型果蝇为实验对象。运动实验设置6个运动负荷梯度：0.31转/秒（E1）、0.45转/秒（E2）、0.59转/秒（E3）、0.71转/秒（E4）、0.83转/秒（E5）、0.91转/秒（E6），另设空白对照组；各运动组果蝇单次急性运动时长2.5h，对照组不进行任何运动处理。运动结束后即刻检测果蝇无氧、有氧代谢关键酶活性；同时通过血淋巴乳酸、呼吸代谢（呼吸商）、海藻糖含量与线粒体呼吸检测结果，界定不同负荷下果蝇的运动代谢类型。
多功能果蝇呼吸代谢测量技术方案：
呼吸商RQ（B）：静息组RQ=1.00±0.07；E1~E4与对照组无差异，以碳水有氧供能（RQ≈1）；E5、E6 显著升高＞1，无氧代谢产生CO₂增多，RQ上升。 
实验结果显示：E2负荷下果蝇以有氧代谢为主，E6负荷下以无氧代谢为主。后续分别采用E2、E6强度对果蝇进行为期2周的长期运动干预，观测心功能、攀爬能力、睡眠状态、寿命等生理指标变化，结果证实：两种负荷带来的生理改变规律与哺乳动物长期有氧、无氧运动后的机体变化高度吻合。
结论：果蝇0.45转/秒（E2）运动以有氧代谢为主，0.91转/秒（E6）运动以无氧代谢为主。
附部分国内果蝇等昆虫呼吸代谢系统安装案例与发表文献目录： 
从作至右：MAVEn16通道、8通道多功能呼吸代谢、便携式定制多通道呼吸代谢系统
Chen, H., Huang, S. P., Lin, C. P., Chen, Z. Y., & Hsu, Y. (2024). Energetically costly weaponry in the large morph of male stag beetles. Journal of Zoology, 324(4), 277-286.
Dong, X., Ma, B. & Fang, Y. Integrated respiratory metabolism and hemolymph proteome of caste specific features during honeybee (Apis mellifera L.) development. Sci Data (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-07396-9
J.Zhou, J.Chen, H.Zhang, et al. “A Cold Stress-Activated Endocrine Sentinel Chemical Hormone Promotes Insect Survival via Mitochondrial Adaptations Through the Adipokinetic Hormone Receptor.” Advanced Science13, no. 10 (2026): e09822. https://doi.org/10.1002/advs.202509822
Long Ma, Changxia Xu, Yingchuan Peng, Jing Zhang, Wanna Zhang, Sublethal effects of halofenozide on larval development and detoxification in Phaedon brassicae (Coleoptera: Chrysomelidae), Journal of Economic Entomology, Volume 116, Issue 4, August 2023, Pages 1286–1295
QIAN, X., WANG, D., LI, S., DOU, J., & JI, R. (2016). Seasonal variation in respiratory metabolism and its adaptive value in Pyrrhocoris apterus. Acta Ecologica Sinica, 36(20), 6602-6606.
三磷酸腺苷（ATP）的及时供给是维持持续运动的先决条件。机体ATP供能分为三大系统：磷酸原系统、糖酵解系统、有氧氧化系统。近年果蝇运动模型成为研究热点，大量运动相关试验依托果蝇开展，但不同运动强度产生的生理效应差异显著，难以量化运动作用。现阶段果蝇运动模型仅划分为常规运动与耐力运动，尚无有氧、无氧运动的分类标准，极大限制了果蝇运动造模相关研究开展。
二、研究方法与核心设备
本研究旨在通过递增负荷运动呼吸代谢实验，明确果蝇有氧、无氧运动对应的负荷强度。选用7日龄野生型果蝇为实验对象。运动实验设置6个运动负荷梯度：0.31转/秒（E1）、0.45转/秒（E2）、0.59转/秒（E3）、0.71转/秒（E4）、0.83转/秒（E5）、0.91转/秒（E6），另设空白对照组；各运动组果蝇单次急性运动时长2.5h，对照组不进行任何运动处理。运动结束后即刻检测果蝇无氧、有氧代谢关键酶活性；同时通过血淋巴乳酸、呼吸代谢（呼吸商）、海藻糖含量与线粒体呼吸检测结果，界定不同负荷下果蝇的运动代谢类型。
多功能果蝇呼吸代谢测量技术方案：
- 可Real-time实时测量果蝇VO2、VCO2、RQ等能量代谢指标，兼容其它果蝇行为学设备进行行为与代谢生理表型的同步分析。
- 可测量单只果蝇的各能量代谢指标。
- 可备选热测量与控制模块、气体浓度控制模块（高氧、低氧）、实时活动监测、果蝇取食监测、Thermo-RGB融合成像多模态监测分析等。
呼吸商RQ（B）：静息组RQ=1.00±0.07；E1~E4与对照组无差异，以碳水有氧供能（RQ≈1）；E5、E6 显著升高＞1，无氧代谢产生CO₂增多，RQ上升。
结论：果蝇0.45转/秒（E2）运动以有氧代谢为主，0.91转/秒（E6）运动以无氧代谢为主。
附部分国内果蝇等昆虫呼吸代谢系统安装案例与发表文献目录：
Chen, H., Huang, S. P., Lin, C. P., Chen, Z. Y., & Hsu, Y. (2024). Energetically costly weaponry in the large morph of male stag beetles. Journal of Zoology, 324(4), 277-286.
Dong, X., Ma, B. & Fang, Y. Integrated respiratory metabolism and hemolymph proteome of caste specific features during honeybee (Apis mellifera L.) development. Sci Data (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-07396-9
J.Zhou, J.Chen, H.Zhang, et al. “A Cold Stress-Activated Endocrine Sentinel Chemical Hormone Promotes Insect Survival via Mitochondrial Adaptations Through the Adipokinetic Hormone Receptor.” Advanced Science13, no. 10 (2026): e09822. https://doi.org/10.1002/advs.202509822
Long Ma, Changxia Xu, Yingchuan Peng, Jing Zhang, Wanna Zhang, Sublethal effects of halofenozide on larval development and detoxification in Phaedon brassicae (Coleoptera: Chrysomelidae), Journal of Economic Entomology, Volume 116, Issue 4, August 2023, Pages 1286–1295
QIAN, X., WANG, D., LI, S., DOU, J., & JI, R. (2016). Seasonal variation in respiratory metabolism and its adaptive value in Pyrrhocoris apterus. Acta Ecologica Sinica, 36(20), 6602-6606.
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