剃毛對大絨鼠持續(xù)能量攝入的影響

朱萬龍， 劉軍， 蔡金紅

(1. 云南省高校西南山地生態(tài)系統(tǒng)動植物生態(tài)適應(yīng)進化及保護重點實驗室，云南師范大學生命科學學院，昆明650500；2. 連云港師范高等?？茖W校，江蘇連云港222006)

剃毛對大絨鼠持續(xù)能量攝入的影響

朱萬龍1， 劉軍2， 蔡金紅1

(1. 云南省高校西南山地生態(tài)系統(tǒng)動植物生態(tài)適應(yīng)進化及保護重點實驗室，云南師范大學生命科學學院，昆明650500；2. 連云港師范高等專科學校，江蘇連云港222006)

持續(xù)能量攝入(SusEI)的上限對于哺乳期母體的生存非常重要。先前的研究表明大絨鼠EothenomysmiletusSusEI的限制可能受到外周限制假說，而不支持熱散失假說。為了再次驗證這2個假說，本研究在哺乳早期對大絨鼠剃毛，測定剃毛組和對照組的體質(zhì)量、食物攝入量、靜止代謝率、胎仔數(shù)、胎仔質(zhì)量和泌乳輸出。結(jié)果表明：剃毛可以顯著增加大絨鼠的食物攝入量和靜止代謝率，但是對于胎仔數(shù)和泌乳輸出沒有影響。所有結(jié)果不支持熱散失假說，而支持外周限制假說，說明大絨鼠在哺乳期的SusEI可能受到乳腺泌乳能力的限制。暗示在泌乳高峰期SusEI的限制在不同物種間的反應(yīng)可能是不一樣的。

大絨鼠；持續(xù)能量攝入；剃毛

持續(xù)能量攝入(sustained energy intake，SusEI)的上限對于哺乳動物非常重要，因為它是限制動物許多表型特性的上限，如繁殖輸出、巢域行為和體溫調(diào)節(jié)能力等(Petersonetal.，1990；Hammond &Diamond，1992，1997；Speakman & Krol，2005)。哺乳期是小型哺乳動物能量需求的高峰期，因此該時期是研究動物SusEI限制最好的時間(Speakman & McQueenie，1996；Johnson & Speakman，2001; Johnsonetal.，2001a；Thompson & Nicol，2002)。小型哺乳動物的SusEI受生理特征的影響(Speakman & Krol，2005)。研究表明小型哺乳動物的SusEI受能量供給系統(tǒng)的影響，如消化系統(tǒng)，即不支持中心限制假說(central limitation hypothesis)(Hammond & Diamond，1994;Hammond & Kristan，2000)。相反，很多研究證明動物的SusEI限制受到乳腺泌乳能力的影響，即支持外周限制假說(Johnsonetal.，2001b，2001c；Zhangetal.，2008)。盡管如此，也有研究結(jié)果不支持外周限制假說，如MF1小鼠在30 ℃時較21 ℃、8 ℃時食物攝入量、胎仔質(zhì)量和胎仔數(shù)均顯著降低，而且泌乳輸出(milk energy output，MEO)也顯著減少(Krol & Speakman，2003a)。MF1小鼠在剃毛后會顯著增加食物攝入量和MEO(Kroletal.，2007)，這些研究不支持外周限制假說，而支持熱散失假說(Krol & Speakman，2003b)。

然而也有研究結(jié)果不支持熱散失假說，而支持外周限制假說。如對瑞士小鼠進行部分乳腺切除，實驗結(jié)果并沒有出現(xiàn)像熱散失假說預測的剩余乳腺會增加乳汁分泌的能力(Hammondetal.，1996)。剃毛對于瑞士小鼠的研究也不支持熱散失假說(Zhao & Cao，2009； Zhaoetal.，2010)。對布氏田鼠Lasiopodomysbrandtii的研究表明，冷馴化條件下布氏田鼠較常溫組顯著增加了能量攝入和能量支出，但胎仔數(shù)也比常溫組多，不支持熱散失假說(Zhang & Wang，2007)。以上結(jié)果表明小型哺乳動物SusEI的限制在不同物種間可能是不一致的。

大絨鼠Eothenomysmiletus為橫斷山區(qū)固有種，中國特有種，主要分布于橫斷山及其附近地區(qū)。本研究組之前的研究表明：雌性大絨鼠在哺乳期會增加能量攝入和能量支出(Zhu & Wang，2014)，大絨鼠的幼仔在胎后發(fā)育過程中，產(chǎn)熱能力(包括肝臟和褐色脂肪組織中蛋白含量、活性)顯著增加(Zhuetal.，2015)。不同胎仔數(shù)對大絨鼠SusEI的影響研究表明：增加胎仔數(shù)對SusEI的影響差異不顯著，大絨鼠的SusEI/RMR約為3.6倍，即支持外周限制假說。本文在之前的研究基礎(chǔ)上，研究剃毛對大絨鼠能量代謝、胎仔數(shù)、胎仔質(zhì)量和MEO的影響，進一步驗證大絨鼠的SusEI是受哪種假說的影響，為大絨鼠的生理生態(tài)學研究提供一些基礎(chǔ)材料。

1 材料與方法

1.1 動物來源

大絨鼠為人工飼養(yǎng)種群，置于透明塑料鼠盒內(nèi)(長260 mm×寬160 mm×高150 mm)飼養(yǎng)，無巢材，每盒1只；每日喂以浸泡過的玉米，用塑料瓶供水。

1.2 動物處理

挑選3～4月齡的成年雌性大絨鼠(n=32)，與雄性配對14 d，14 d后移出雄性。其中16只雌性懷孕，分娩6 d后將大絨鼠按相似胎仔數(shù)分為2組：對照組8只，剃毛組8只。2組動物馴化條件為25 ℃±1 ℃，光照為12L∶12D，22 d斷奶。哺乳第7天，剃毛組經(jīng)乙醚麻醉后剃除全身被毛(頭和尾除外)，將剃除的被毛稱重(精確至0.1 mg)(Zhaoetal.，2010)。

1.3 靜止代謝率的測定

第22天在室內(nèi)進行靜止代謝率(resting metabolic rate，RMR)的測定，實驗前大絨鼠在呼吸室內(nèi)靜置30 min左右，進入呼吸室后適應(yīng)30 min，用ADML870開放式呼吸儀(AD Instruments，Pty ltd，Australia)在熱中性區(qū)測定大絨鼠的RMR，溫度用SPX-300型人工氣候箱(上海博迅醫(yī)療設(shè)備廠)控制。呼吸室為500 mL，進入呼吸室的氣體流量為200 mL·min-1，實驗溫度控制在(25±0.5) ℃，實驗進行1.5 h，前0.5 h使大絨鼠適應(yīng)呼吸室環(huán)境，之后記錄1 h，每隔1 min記錄1次，選取10個連續(xù)穩(wěn)定的最低值來計算RMR(Zhuetal.，2008)。

1.4 體質(zhì)量和食物攝入的測定

從第3天開始至第22天結(jié)束，每天測定大絨鼠的體質(zhì)量、胎仔數(shù)、胎仔質(zhì)量和食物攝入，定時定量飼喂(實驗前一天的11∶00—13∶00，食物9.5～10.5 g)，次日小心收集剩余食物(每次收集時間均在11∶00—13∶00進行)。收集的食物在烘箱中干燥至恒重(Zhuetal.，2010)。

1.5 MEO的測定

以幼仔能量收支法計算MEO(Krol & Speakman，2003b)，即假設(shè)幼仔取食飼料前，其自身維持、行為活動和生長發(fā)育的能量全部來自母體泌乳，幼仔總的能量需求等于母體泌乳的能量支出。

1.6 統(tǒng)計分析

數(shù)據(jù)采用SPSS 13.0進行處理。體質(zhì)量、食物攝入量、胎仔數(shù)和胎仔質(zhì)量均采用重復測量方差分析(RM-ANOVA)。剃毛對動物的體質(zhì)量、食物攝入量、胎仔數(shù)和胎仔質(zhì)量的影響采用協(xié)方差分析(ANCOVA)，對照組和剃毛組的體質(zhì)量比較采用獨立樣本t檢驗。結(jié)果以平均值±標準誤表示(Mean±SE)，P<0.05為差異有統(tǒng)計學意義，P<0.01為差異有高度統(tǒng)計學意義。

2 結(jié)果

2.1 體質(zhì)量

哺乳期第3天，2組體質(zhì)量差異無統(tǒng)計學意義(t=0.23，P>0.05)，剃毛前1 d2組體質(zhì)量差異無統(tǒng)計學意義(t=0.44，P>0.05)。剃毛后，2組體質(zhì)量差異無統(tǒng)計學意義(第7天：t=0.67，P>0.05；第22天：t=0.94，P>0.05，圖1)。在整個哺乳期，對照組的體質(zhì)量差異無統(tǒng)計學意義(F=0.85，P>0.05，圖1)，剃毛組的體質(zhì)量差異無統(tǒng)計學意義(F=1.11，P>0.05，圖1)。

圖1 哺乳期對照組和剃毛組大絨鼠的體質(zhì)量Fig. 1 Body mass of control and shaved Eothenomys miletusduring lactation

2.2 食物攝入量和RMR

哺乳期，2組的食物攝入量均顯著增加(對照組：F=2.51，P<0.05；剃毛組：F=4.29，P<0.01，圖2)。哺乳14 d后，2組食物攝入量差異有統(tǒng)計學意義(第14天：t=1.26，P<0.05；第22天：t=1.48，P<0.05)。哺乳第22天，2組RMR差異有統(tǒng)計學意義(t=-3.43，P<0.05，圖3)。

2.3 胎仔數(shù)、胎仔質(zhì)量和MEO

剃毛前，2組胎仔數(shù)差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05，圖4)，胎仔質(zhì)量差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05，圖5)。哺乳第22天后，2組胎仔數(shù)和胎仔質(zhì)量差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。哺乳高峰期，2組MEO差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05，圖6)。

3 討論

本研究中，剃毛并沒有影響大絨鼠的體質(zhì)量、胎仔數(shù)和胎仔質(zhì)量。但是，剃毛對哺乳高峰期大絨鼠的食物攝入量有影響：剃毛組的食物攝入量顯著高于對照組。這和MF1小鼠的研究結(jié)果相似(Kroletal.，2007)。本研究結(jié)果還表明剃毛對RMR有影響：剃毛組顯著高于對照組，而2組MEO之間差異無統(tǒng)計學意義，說明在剃毛條件下，大絨鼠食物攝入量的增加主要用于增加能量消耗(即RMR的增加)，而不是增加乳汁的分泌，結(jié)果支持外周限制假說。而對照組和剃毛組大絨鼠MEO差異無統(tǒng)計學意義也可能說明在剃毛條件下大絨鼠的SusEI是受到乳腺泌乳能力的限制。

圖2 哺乳期對照組和剃毛組大絨鼠的食物攝入量Fig. 2 Variations of food intake of control and shaved Eothenomysmiletus during lactation*P<0.05(與對照組比較)； 下同。*P<0.05 (compared with control group)； the same below.

圖3 哺乳期對照組和剃毛組大絨鼠的靜止代謝率Fig. 3 Resting metabolic rate of control and shavedEothenomys miletus during lactation

圖4 哺乳期對照組和剃毛組大絨鼠的胎仔數(shù)Fig. 4 Litter size of control and shaved Eothenomys miletusduring lactation

圖5 哺乳期對照組和剃毛組大絨鼠的胎仔質(zhì)量Fig. 5 Litter mass of control and shaved Eothenomys miletusduring lactation

圖6 哺乳期對照組和剃毛組大絨鼠的泌乳輸出Fig. 6 Milk energy output of control and shaved Eothenomys miletusduring lactation

對瑞士小鼠的研究表明：雖然乳腺分泌乳汁的體積多少和胎仔質(zhì)量呈正相關(guān)，但是乳汁的熱值隨著乳汁分泌增加而降低，在胎仔數(shù)為9～15只時，乳汁的能量差異無統(tǒng)計學意義(Johnsonetal.，2001c)。也有嚙齒類的研究表明：乳汁的能量輸出和胎仔質(zhì)量沒有相關(guān)性，如小白鼠Musmusculus(Konigetal.，1988)、褐家鼠Rattusnorvegicus(Fiorottoetal.，1991)和棉鼠Sigmodomhispidus(Bateman，1957)。這些結(jié)果暗示母體在哺乳體質(zhì)量較大的后代時傾向減少乳汁分泌，降至體質(zhì)量較小的后代每日所需的乳汁水平，但是在實驗室條件下，增加體質(zhì)量較小的后代并沒有使母體增加乳汁的分泌(Rogowitz，1998)。在本研究中，剃毛并沒有影響大絨鼠的胎仔質(zhì)量和MEO，這可能說明大絨鼠SusEI受到乳腺泌乳能力的限制，支持外周限制假說。對MF1小鼠的研究表明：8 ℃條件下，小鼠的食物攝入量和產(chǎn)熱能力均顯著高于高溫組(30 ℃)(Krol & Speakman，2003b)，布氏田鼠在30 ℃條件下的食物攝入量顯著低于低溫組(Zhangetal.，2008)。此外，剃毛可以使MF1小鼠的食物攝入量增加，胎仔質(zhì)量增加(Zhang & Wang，2007)。以上研究表明溫度和剃毛可以增加母體的熱散失，使食物攝入量和乳汁分泌正相關(guān)，從而增加繁殖輸出。但是，對大絨鼠的研究發(fā)現(xiàn)，剃毛可以使食物攝入量增加，但并沒有增加MEO，說明SusEI的限制機制在不同物種間可能是不一樣的。

綜上所述，剃毛組大絨鼠較對照組食物攝入量和RMR顯著增加，但是剃毛對胎仔數(shù)、胎仔質(zhì)量和MEO沒有影響。本研究結(jié)果支持外周限制假說，即大絨鼠的SusEI可能受到乳腺泌乳能力的限制。

Bateman N. 1957. Some physiological aspects of lactation in mice[J]. Journal of Agricultural Science， 49(1): 60-77.

Fiorotto ML， Burrin DG， Perez M，etal. 1991. Intake and use of milk nutrients by rat pups suckled in small， medium or large litters[J]. American Journal of Physiology， 260(6): 1104-1113.

Hammond KA， Diamond J. 1992. An experimental test for a ceiling on sustained metabolic-rate in lactating mice[J]. Physiological Zoology， 65(5): 952-977.

Hammond KA， Diamond J. 1994. Limits to dietary nutrient intake and intestinal nutrient uptake in lactating mice[J]. Physiological Zoology， 67(1): 282-303.Hammond KA， Lloyd KCK， Diamond J. 1996. Is mammary output capacity limiting to lactational performance in mice?[J]. Journal of Experimental Biology， 199(2): 337-349.

Hammond KA， Diamond J. 1997. Maximum sustained energy budgets in humans and animals[J]. Nature， 386(6624): 457-462.

Hammond KA， Kristan DM. 2000. Responses to lactation and cold exposure by deer mice (Peromyscusmaniculatus)[J]. Physiological & Biochemical Zoology， 73(5): 547-556.

Johnson MS， Speakman JR. 2001. Limits to sustained energy intake V. Effect of cold exposure during lactation inMusmusculus[J]. Journal of Experimental Biology， 204(11): 1967-1977.

Johnson MS， Thomson SC， Speakman JR. 2001a. Limits to sustained energy intake Ⅰ. Lactation in the laboratory mouseMusmusculus[J]. Journal of Experimental Biology， 204(11): 1925-1935.

Johnson MS， Thomson SC， Speakman JR. 2001b. Limits to sustained energy intake Ⅱ. Interrelationship between resting metabolic rate， life-history traits and morphology inMusmusculus[J]. Journal of Experimental Biology， 204(11): 1937-1946.

Johnson MS， Thomson SC， Speakman JR. 2001c. Limits to sustained energy intake Ⅲ. Effects of concurrent pregnancy and lactation inMusmusculus[J]. Journal of Experimental Biology， 204(11): 1947-1956.

Konig B， Riester J， Markl H. 1988. Maternal care in house mice (Musmusculus) Ⅱ. The energy cost of lactation as a function of litter size[J]. Journal of Zoology， 216(2): 195-211.

Krol E， Speakman JR. 2003a. Limits to sustained energy intake Ⅵ. Energetics of lactation in laboratory mice at thermoneutrality[J]. Journal of Experimental Biology， 206(23): 4255-4266.

Krol E， Speakman JR. 2003b. Limits to sustained energy intake Ⅶ. Milk energy output in laboratory mice at thermoneutrality[J]. Journal of Experimental Biology， 206(23): 4267-4281.

Krol E， Murphy M， Speakman JR. 2007. Limits to sustained energy intake Ⅹ. Effects of fur removal on reproductive performance in laboratory mice[J]. Journal of Experimental Biology， 210(23): 4233-4243.

Peterson CC， Nagy KA， Diamond J. 1990. Sustained metabolic scope[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America， 87(6): 2324-2328.

Rogowitz GL. 1998. Limits to milk flow and energy allocation during lactation in the hispod cotton rat (Sigmodonhispidus)[J]. Physiological Zoology， 71(3): 312-320.Speakman JR， McQueenie J. 1996. Limits to sustained metabolic rate: the link between food intake， basal metabolic rate and morphology in reproducing mice，Musmusculus[J]. Physiological Zoology， 69(4): 746-769.

Speakman JR， Krol E. 2005. Limits to sustained energy intake Ⅸ: a review of hypotheses[J]. Journal of Comparative Physiology， 175(6): 375-394.

Thompson SD， Nicol ME. 2002. Basal metabolic rate and energetics of reproduction in therian mammals[J]. Nature， 321(6071): 690-693.

Zhang XY， Wang DH. 2007. Thermogenesis， food intake and serum leptin in cold exposed lactating Brandt’s volesLasiopodomysbrandtii[J]. Journal of Experimental Biology， 210(3): 512-521.

Zhang XY， Li YL， Wang DH. 2008. Large litter size increases maternal energy intake but has no effect on UCP1 content and serum-leptin concentrations in lactating Brandt’s voles (Lasiopodomysbrandtii)[J]. Journal of Comparative Physiology， 178(178): 637-645.

Zhao ZJ， Cao J. 2009. Effect of fur removal on the thermal conductance and energy budget in lactating Swiss mice[J]. Journal of Experimental Biology， 212(16): 2541-2549.

Zhao ZJ， Chi QS， Cao J. 2010. Milk energy output during peak lactation in shaved Swiss mice[J]. Physiology & Behavior， 101(1): 59-66.

Zhu WL， Jia T， Lian X，etal. 2008. Evaporative water loss and energy metabolic in two small mammals， voles (Eothenomysmiletus) and mice (Apodemuschevrieri) in Hengduan Mountains region[J]. Journal of Thermal Biology， 33(6): 324-331.

Zhu WL， Cai JH， Lian X，etal. 2010. Adaptive character of metabolism inEothenomysmiletusin Hengduan Mountains region during cold acclimation[J]. Journal of Thermal Biology， 35(8): 417-421.

Zhu WL， Wang ZK. 2014. Resting metabolic rate and energetics of reproduction in lactatingEothenomysmiletusfrom Hengduan Mountain region[J]. Zoological Studies， 53(1): 41.

Zhu WL， Zhang H， Meng LH，etal. 2015. Variations in enzyme activity of brown adipose tissue and liver during postnatal development energy requirements during lactation inEothenomysmiletus(Mammalia: Rodentia: Cricetidae)[J]. Journal of Zoological and Bioscience Research， 2(2): 9-16.

Effect of Shaving on Sustainable Energy Intake inEothenomysmiletus

ZHU Wanlong1*， LIU Jun2， CAI Jinhong1

(1. Key Laboratory of Ecological Adaptive Evolution and Conservation on Animals-Plants in Southwest Mountain Ecosystem of Yunnan Province Higher Institutes College， School of Life Sciences， Yunnan Normal University， Kunming 650500， China;2. Lianyungang Normal College， Lianyungang， Jiangsu Province 222006， China)

The limits to sustainable energy intake (SusEI) are very important to the mammals’ survival during lactation. Previous studies suggested that the SusEI limitation ofEothenomysmiletusmay be constrained by peripheral limitation hypothesis instead of heat dissipation limitation hypothesis. To distinguish the two ideas，E.miletuswere shaved at early lactation， followed by multiple examination of body mass， food intake， resting metabolic rate (RMR)， litter size and mass， and milk energy output (MEO) among the shaved mothers and non-shaved controls. The results showed that shaving could significantly increase food intake and RMR， but had no significant effects on litter mass and MEO. These data supported the peripheral limitation hypothesis rather than the heat dissipation limitation hypothesis， indicating that SusEI was more likely peripherally caused by the capacity of mammary gland to produce milk. The inconsistent responses to sustainable limits suggested that the limitations on SusEI during peak lactation might be differed in all species.

Eothenomysmiletus; sustainable energy intake; shaving

2016-03-04 接受日期：2016-05-06

國家自然科學基金項目(No. 31260097，31560126)； 云南師范大學博士科研啟動項目

朱萬龍(1983—)， 男， 副教授， 主要從事動物生理生態(tài)研究

*通信作者Corresponding author， E-mail：zwl_8307@163.com

10.11984/j.issn.1000-7083.20160046

Q95； Q959.83

A

1000-7083(2016)04-0564-05