Starr MouseOx | 小动物脉搏血氧仪无创监护大小鼠生命体征，助力流行病治疗研究新进展

21世纪迄今为止已经出现了包括COVID-19在内的十多种新型病毒大流行，由于这些新型流行病病毒的出现预计会越来越频繁，因此人类社会急需制定相关的战略方针，以开发可在未来流行病中立即使用的广泛有效的治疗方法。

如果一种治疗方法，能够同时作用于病毒和免疫介导的病理反应、延长病理症状出现后的治疗窗口期并且降低耐药反应，那么这种治疗方法将不仅有助于疾病的治疗，还有利于病人治疗后健康的恢复。

来自香港大学的袁硕峰教授团队2024年2月在Nature Communications最新发表了文章PMI-controlled mannose metabolism and glycosylation determines tissue tolerance and virus fitness，研究了D-甘露糖代谢对病毒引发的免疫代谢反应的影响，以及其对组织损伤的缓解，发现D-甘露糖的代谢重编程可以抑制病毒诱导的炎性细胞因子产生。

文章重点研究了D-甘露糖代谢对H1N1和SARS-CoV-2等病毒引发的免疫代谢反应的影响，以及其对组织损伤的缓解。经团队研究发现，D-甘露糖的代谢重编程可以抑制病毒诱导的炎性细胞因子产生。D-甘露糖和抗病毒单药疗法的联合治疗在病毒感染模型中具有体内协同作用，尽管抗病毒治疗有所延迟。研究表明，PMI（磷酸甘露糖抑制酶）活性决定了D-甘露糖的有益效果，PMI抑制剂通过影响宿主和病毒表面蛋白的糖基化来抑制多种病毒复制。然而，D-甘露糖并不抑制PMI活性或病毒适应性。综合研究，PMI中心的治疗策略可以清除病毒感染，而D-甘露糖治疗可以重新编程糖酵解以控制附带损害。

文献为了进一步研究除病毒负荷外宿主健康的关键决定因素，即病毒感染诱导的组织损伤耐受性，对用PBS或甘露糖治疗的H1N1感染小鼠进行了生命体征监测（脉搏幅度、血氧饱和度、呼吸频率和心率）发现甘露糖处理的小鼠脉搏幅度和血氧饱和度明显好于PBS处理的小鼠。

图1：不同实验组血氧、心率、呼吸率、脉搏幅度对比图

文章中为准确测量小鼠的血氧值、心率和呼吸频率，作者团队使用了来自美国Starr Life Sciences公司的MouseOx Plus脉搏血氧仪测定相关参数。MouseOx Plus是专为大小鼠无创脉搏血氧监测设计的专业设备，可针对清醒或麻醉动物同时无创长期监测多种生理参数。

大小鼠脉搏血氧测定的技术发展

大小鼠测定脉搏血氧的技术在生物医学研究领域具有悠久的历史。自从上世纪末生物医学技术飞速发展以来，科学家们就开始探索如何通过非侵入性方式精确测量啮齿类动物的生理指标。

其中脉搏血氧的测定便是关键一环，起初受限于技术条件和设备精度，脉搏血氧的测量往往不够准确，但随着光学技术的进步，特别是近红外光谱技术的引入，大小鼠脉搏血氧的测定逐渐变得精确可靠。如今，这一技术已广泛应用于心血管疾病、呼吸系统疾病以及药物疗效评估等研究领域，为科学家们提供了重要的实验手段和数据支持。

MouseOx Plus：专注于测定大小鼠脉搏血氧的监护高手

MouseOx Plus是美国Starr Life Sciences公司研发的专门用于大小鼠脉搏血氧无创监测的设备，距今已有将近20年的历史，是市面上首款支持清醒大小鼠血氧监测的仪器。研究人员可通过仅使用一个传感器无创的测量小动物（幼鼠，小鼠，大鼠，豚鼠等）的血氧饱和度，脉搏频率，呼吸频率，脉搏幅度，呼吸幅度等参数。

仪器原理

很早的光谱学研究就证明Hb（血红蛋白）和HbO2（氧合血红蛋白）对红外光 (940nm) 及红光 (660nm) 的吸收作用不同。HbO2吸收更多红外光，允许红光通过；Hb吸收更多红光，允许红外光通过。

通过利用这种特性，传感器探头发出波长660nm的红光和940nm的红外光，Hb和HbO2在这两种特定的光场下有不同吸收光谱，通过光电传感器探测到的光吸收情况就可以换算出氧合血红蛋白的饱和度，这就是脉搏血氧仪的基本原理。

由于呼吸和心跳对血管都会造成微小的影响，而大小鼠的心率可达400-600bpm，且呼吸频率也远高于人体，故而针对大小鼠的脉搏血氧监测需要更为灵敏的传感器以及特定的算法。Starr Life Sciences公司的MouseOx Plus脉搏血氧仪通过20年的产品研发以及技术优化，特别针对大小鼠高心率、高呼吸频率的特点，不断更新优化旗下产品，通过对相关光信号的分析，除了可得到准确的脉搏血氧饱和度这一指标，还可以得到更多的生理信号参数，例如脉搏频率，呼吸频率，脉搏幅度，呼吸幅度等，通过额外增加一个温度探头，还可以实时监测麻醉状态下动物的体温。

硬件系统

MouseOx Plus信号采集主机盒是系统的核心，通过搭配不同的线缆和传感器，实现多种不同状态和实验条件下的生理信号测量，适用于多种动物，可高精度测量各项数据。

主要特点

1.支持麻醉和清醒测量

专有波形优化算法，针对麻醉和清醒状态的动物独立优化，无论是清醒状态还是麻醉状态，特殊的传感器和软件模块都可持续监测动物生理信号

2. 无创测量最多可达7个参数

通过1个脉搏血氧探头即可测量多达6个生理参数包括：血氧饱和度，脉搏频率，呼吸频率， 脉搏幅度，呼吸幅度。通过1个额外的温度探头还可测量肛温，无需侵入性手术操作，减少实验工作量，同时减少对动物的伤害

3. 多通道扩展功能

只需要增配Multiplexer多通道扩展盒，即可最多拓展至16通道，单个MouseOx Plus主机即可多只动物同时进行实验，大大提高实验效率

4.模拟信号输出扩展

通过选配模拟信号输出模块，即可将原始模拟信号输出，可以搭配各种生理信号记录仪，或其他支持模拟信号输入的硬件，进行更加复杂，更加个性化的实验

配套软件

MouseOx Plus配套软件可实现麻醉和清醒测量，软件具有专有波形优化算法，针对麻醉和清醒状态的动物独立优化，无论是清醒状态还是麻醉状态，特殊的传感器和软件模块都可持续监测动物生理信号

数据实时显示，可为事件添加标记，软件自动绘制曲线图，清晰展示生理参数随时间变化趋势，可回放查看采集数据，软件可将数据记录为专用格式的数据，可在软件内回放查看，所有记录的生理信号及其他软件可记录的数据都可快捷展示、筛选，并提供多种可自定义的导出选项。所有信号和事件等数据可导出为CSV格式，与SPSS、Excel等多种流行的第三方软件兼容。

多种传感器

MouseOx Plus脉搏血氧仪可搭配多种不同类型，不同尺寸的传感器，用于不同条件下的实验。

例如：可以使用颈夹对清醒状态下的动物进行监测而不干扰其自由活动；针对小鼠的喉部或颈部实验，可以使用腿夹进行监测而不影响实验操作，不同尺寸的传感器可适用于不同重量的动物防止传感器过紧或过松造成动物伤害或传感器脱落。

可选择的传感器包括：颈夹、喉夹、腿夹、足夹、爪夹；还可以选配温度传感器和核磁兼容传感器。

关于STARR

美国STARR公司生产的MouseOx Plus脉搏血氧仪是世界上第一个也是唯一一个专为小鼠、大鼠和其他小型实验动物设计的无创生命体征监测专利(专利号8,005,624)。MouseOx Plus在全球范围内被来自大学、制药公司和研究机构的数千名研究人员使用，已发表上千篇SCI文献。

金年会仪器致力于打造动物科研仪器领域最专业的百科全书，已与STARR公司建立了深度的合作关系，拥有极为成熟的STARR产品售前售后全流程服务体系，为中国地区用户提供更全面、更深度、更专业的产品技术支持。

更多案例

案例1

使用多模态近红外光谱和MRI来定量氧气代谢率:一项低温验证研究

本文介绍了一种结合近红外光谱(NIRS)和核磁共振成像(MRI)来评估活体小鼠和大鼠大脑中代谢相关指标的新方法，如脑氧摄取率(CMRO2)、脑血流量(CBF)和氧提取分数(OEF)。这种方法可以应用于研究患者的大脑代谢和许多鼠/鼠模型中的脑疾病。

在低温下，作者团队在小鼠和大鼠的大脑皮质中分别检测到CMRO2的显著下降37%和32%。在小鼠中，Q10被计算为3.2，在大鼠中为2.7。在这项研究中，证明了通过将NIRS与MRI结合使用，可以在小鼠和大鼠的活体大脑中非侵入性地评估代谢相关指标，如CMRO2、CBF和OEF。这将为研究患者的大脑代谢和许多鼠/鼠模型中的脑疾病打开新的可能性。

文献使用MouseOx Plus系统并搭配核磁兼容型的脉搏血氧传感器，测量大小鼠的动脉血氧饱和度，并通过相关计算对脑氧摄取率(CMRO2)、脑血流量(CBF)和氧提取分数(OEF)等指标进行计算，从而得出对代谢的初步研究结果。

案例2

JWH-018对清醒和自由运动小鼠的急性心血管和心肺作用:作用机制和可能的解毒干预

本文研究了JWH-018对心血管和呼吸系统的影响，以及抗心律失常药、钙通道阻滞剂、抗胆碱药和β-阻滞剂等药物对其作用的影响。研究发现，所有测试的抗心律失常药物均降低了JWH-018引起的心动过速和心动过速事件的发生，并改善了呼吸功能。只有抗胆碱药阿托品完全恢复了JWH-018引起的心动过缓和脉压，这是唯一一个能够逆转JWH-018引起的血管收缩的抗心律失常药物。抗心律失常药物阿米三嗪（5毫克/千克）可以逆转JWH-018引起的呼吸率降低。

文献使用MouseOx Plus测量清醒状态下动物的心率、脉搏幅度、呼吸率和血氧参数，并以此为核心指标，分析了各种药物的急性心血管和心肺作用，并得出药物间的不同药理作用的区别。

案例3

丘脑中线环路决定对视觉威胁的反应

腹侧中线丘脑（vMT）、剑突核（Xi）和核重聚（Re）的核是控制视觉威胁行为反应的网络中的关键中枢。在文章中，作者重点研究了vMT对于如何将内部状态转化为对感知到的威胁的相反类别的行为反应。

在研究中，使用光遗传学技术激活小鼠背侧被盖区（vMT），发现激活vMT后小鼠的尾巴颤抖和跑步行为增加，而冻结和隐藏行为减少。这表明vMT的激活可能与动物对威胁的反应有关。此外，研究发现激活vMT后，小鼠在开放场地中更频繁地奔跑，而在避难所中则更少。这些结果表明，激活vMT可能影响动物的运动行为和焦虑反应。

实验中，MouseOx Plus小动物脉搏血氧仪监测了vMT活动状态下，给予动物激光刺激前后小动物心率的心率和呼吸率的变化情况并以此反映运动行为和焦虑反应，从图表中可以发现：在激光打开后，小动物心率明显加快，激光关闭后，心率恢复，而对照组则前后均无明显变化。

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拓展阅读

1. Wei, Zhiliang et al. “Toward accurate cerebral blood flow estimation in mice after accounting for anesthesia.” Frontiers in physiology vol. 14 1169622. 12 Apr. 2023, doi:10.3389/fphys.2023.1169622

2. Marchetti, Beatrice et al. “Acute Cardiovascular and Cardiorespiratory Effects of JWH-018 in Awake and Freely Moving Mice: Mechanism of Action and Possible Antidotal Interventions?.” International journal of molecular sciences vol. 24,8 7515. 19 Apr. 2023, doi:10.3390/ijms24087515

3. Hashem, Mada et al. “The relationship between cytochrome c oxidase, CBF and CMRO2 in mouse cortex: A NIRS-MRI study.” Journal of cerebral blood flow and metabolism : official journal of the International Society of Cerebral Blood Flow and Metabolism vol. 43,8 (2023): 1351-1364. doi:10.1177/0271678X231165842

4. Doyle, Michelle R et al. “Strain and sex-related behavioral variability of oxycodone dependence in rats.” Neuropharmacology vol. 237 (2023): 109635. doi:10.1016/j.neuropharm.2023.109635

5. Fish, Brian L et al. “IPW-5371 mitigates the delayed effects of acute radiation exposure in WAG/RijCmcr rats when started 15 days after PBI with bone marrow sparing.” International journal of radiation biology vol. 99,7 (2023): 1119-1129. doi:10.1080/09553002.2023.2173825

6. Liu, Yanqiu et al. “Hypoxic White Matter Injury and Recovery After Reoxygenation in Adult Mice: Magnetic Resonance Imaging Findings and Histological Studies.” Cellular and molecular neurobiology vol. 43,5 (2023): 2273-2288. doi:10.1007/s10571-022-01305-5