UGO热偏好测试仪 | 环形设计、自动分析的动物热偏好表型分析系统

2023-11-22 14:54:52, 玉研仪器上海玉研科学仪器有限公司

温度感知、温度调节和温度调节行为是进化过程中重要的感觉能力，存在于所有生物体内。近年来，温度传感和热调节的细胞和分子机制成为深入研究的主题，在温度相关领域的研究中，热偏好表型可用于神经性疼痛研究、周围神经病变、温度敏感性和不敏感性评估的基础研究、表型和药物筛选。

传统双板选择热偏好仪

传统的热偏好实验方法是双板选择，也就是将动物放置在一个具有两种不同温度的冷热板的空间内，使其在双板中二选一，但这种方法存在诸多缺陷，例如实验效率低下、仅有的两种温度不能真正反映动物的复杂生理情况等。

新型环形热偏好测试仪的诞生

2016年埃尔朗根-纽伦堡大学的Zimmermann教授团队在线发表了文章Comprehensive thermal preference phenotyping in mice using a novel automated circular gradient assay（使用新型自动圆形梯度测定法对小鼠进行综合热偏好表型分析），在文章中，为研究小鼠的综合热偏好表型，并避免传统双板选择型热偏好的实验误差，作者团队设计了一种新的环形装置用于更好得研究小鼠的热偏好行为。

在文章中作者研究TRPA1受体在温度知觉方面起到作用，并与TRPM8缺陷小鼠作对比，对TRPM8缺陷小鼠的研究以显示其具有广泛的冷感知缺陷，而TRPA1冷敏感性证明是分子的固有特性，然而目前的证据仍然无法得出一个统一的观点，即TRPA1在多大程度上有助于体内的冷感知。作者对TRPA1缺陷小鼠和TRPM8缺陷小鼠的双板选择热偏好实验并未取得良好的效果，二者的双板选择热偏好实验并无明显差异，但已有的研究已表明了TRPA1在更高温度下对冷感知的贡献比之前估计的要大，但由此产生的感知变化似乎太小，不足以导致常用的小鼠行为分析的明显变化。这促使作者团队设计了一种改进的环形热梯度分析设计，以更精确，自动化和无偏见地评估小鼠热偏好。

环形系统含有一个环形铝盘和两个温度控制器，温度控制器放置在铝盘的两端使铝盘上呈现一个温度梯度，将动物适应后放置在这样的一个铝盘中自由活动，通过评估其行为分析其热偏好。

作者团队通过视频图像采集系统对动物行为进行全自动分析以尽可能地避免人工评判对数据准确性的影响，改进实验方法后，研究取得了许多传统方法难以发现的现象，例如：热梯度斜率和表面面积对C57BL/6小鼠热选择无影响，实验时间和实验表面积影响TRPM8缺失小鼠的冷回避行为。

最终结果表明，在15-40℃温度范围内，与双板选择配置相比，梯度分析的灵敏度增加了。表面上看，TRPA1对冷感知的贡献比假设的要复杂得多结果也可能表明TRPA1作为TRPM8相关或TRPM8依赖的信号增强子发挥作用，或者具有另一种间接功能，这种功能依赖于TRPM8或其他TRPM8依赖的通道或蛋白质的同时激活。

Ugo Basile改进并完善了热偏好仪

意大利Ugo Basile基于Zimmermann教授团队的环形热偏好仪，在此基础上优化设计，选择已应用于Ugo冷热板设备上的成熟的温度控制单元取代自制的负反馈式温度控制器，搭配应用广泛的专业行为学分析软件ANY-maze进行动物的行为学分析，并设计了红外可透射的环形内壁以提高红外摄像机的精准度。

▲新型的热偏好仪助力冷热敏疼痛与探索研究

环形热偏好具有许多优点，该方法已被广泛应用

温度梯度分布

这种新型环形热偏好使动物可在一个环形区域内移动，环形区域的两端分别设置了热板与冷板，圆环为导热性能良好的铝材，这使得圆环内的温度呈现梯度分布（两个半圆各12个区域），可设置温度从4℃渐变至65℃，也可设置为其他温度，热梯度分布能够更好的反映复杂生理环境，而非双板选择的两种温度，同时各个区域之间的温度为渐变避免了对动物的刺激。4个热电偶嵌入热梯度环中可实时精确测量温度梯度，并通过软件实时呈现。

环形设计避免实验误差

小鼠具有呆在角落里的刻板行为，在矩形空间中小鼠容易受此影响呆在角落中，环形系统可有效避免由于刻板行为造成的实验误差，以及由焦虑和其他非温度变化引起的干扰，同时也克服了传统线性设备的缺点，例如动物缺乏自由、热选择有限、无法做出有洞察力的探索行为，在环形的运动空间中，小鼠可前后自由无限制活动，实验结果偏差小。

计算机分析重复性好

无需编写软件，仪器搭配功能强大且全面的ANY-maze行为学分析软件，行为数据通过视频跟踪获得，仪器含有一个位于装置的上侧的红外照相机，环形装置的内壁为红外透射式。可录像记录实验，软件自动分析区域停留时间、区域进入次数、偏好温度、温度偏好热图、总移动距离、移动速度、加速度等参数，数据无偏差，大大减少了实验所需要的人力物力，经济高效。

文献拓展

2023年7月Jing Lei，, Reiko U. Yoshimoto等人在Nature Communication上发表了文章：Involvement of skin TRPV3 in temperature detection regulated by TMEM79 in mice（TMEM79调控皮肤TRPV3参与的小鼠体温检测），在文章中，作者等人研究了TMEM79蛋白质对温度调节TRPV离子通道的影响，研究表明TMEM79可以降低TRPV3介导的电流，但不能降低TRPV4介导的电流。

在实验中，作者除通过免疫染色证明TMEM79下调TRPV3质膜蛋白水平，溶酶体标记的变化推断TMEM79在内质网中捕获TRPV3并导致TRPV3在溶酶体中降解，发现了TMEM79与TRPV3形成复合物外。还对不同基因缺陷型的小鼠进行了热偏好实验，进一步论证了结论的可靠性。

作者使用Ugo热偏好测试仪模拟了含有12个不同温度梯度的环形空间（图a），并将已完成环境适应的野生型、TMEM79缺陷型、TRPV3缺陷型小鼠分别放置于该环境中自由活动1h，由ANY-maze软件自动记录并分析得到了各组动物在不同温度的停留时间（图b）、对温度的偏好（图c）、在各个温度下的移速（图d）。通过图表，可以非常清晰地发现TMEM79缺陷型和TRPV3缺陷型拥有截然相反的热偏好，进一步佐证了TMEM79对TRPV3表达的影响。

产品应用

Ugo Basile热偏好测试仪广泛用于研究小鼠的热偏好表型，温度感知和体温调节相关的细胞和分子机制、伤害感受器、温度感知受体、冷热异常性疼痛和超敏反应的基础机制研究以及神经理性疼痛疾病中镇痛药物的筛选，是您从事相关领域研究的极佳选择。

意大利Ugo Basile公司于1963年创立，在几十年发展历程里，Ugo Basile 成长为一家为神经科学研究开拓新的科学实验方法和生产全新科学仪器的创新型公司。通过将经典仪器与不断创新的新型设备相结合，UGO 系列产品已经成为全球神经科学家的标杆工具，旗下产品已被4万多篇同行评审论文引用。此外，意大利Ugo Basile公司不断与时俱进，谋求全球科学家合作，将富有创新的想法转化为可行的研究工具并进行反馈，以获得完美的高度重复性的实验结果。

玉研仪器现为Ugo Basile公司热偏好测试仪的中国区总代理，致力于为国内用户提供技术先进的国内外仪器，我们现在可提供Ugo热偏好测试仪的仪器免费试用和技术支持，欢迎来电咨询！

部分文献列表

1. J. Lei, R. U. Yoshimoto, T. Matsui, M. Amagai, M. A. Kido, M. Tominaga, 2023, “Involvement of skin TRPV3 in temperature detection regulated by TMEM79 in mice” Nature Communications

2. L. Valek, B. Ngoc Tran, I. Tegeder, 2022, "Cold avoidance and heat pain hypersensitivity in neuronal nucleoredoxin knockout mice", Elsevier

3. S. Sasajima, M. Kondo, N. Ohno, T. Ujisawa, M. Motegi, T. Hayami, S. Asano, E. Asano Hayami, H. Nakai Shimoda, R. Inoue, Y. Yamada, E. Miura Yura, Y. Morishita, T. Himeno, S. Tsunekawa, Y. Kato, J. Nakamura, H. Kamiya and M. Tominaga, 2022, "Thermal gradient ring reveals thermosensory changes in diabetic peripheral neuropathy in mice", Nature

4. Y. Xue, M. Kremer, M.del Mar Muniz Moreno, C. Chidiac, R. Lorentz, M.C. Birling, M. Barrot, Y. Herault and C. Gaveriaux-Ruff, 2022, "The Human SCN9AR185H Point Mutation Induces Pain Hypersensitivity and Spontaneous Pain in Mice", Frontiers in Molecular Neuroscience

5. T. Ujisawa, S. Sasajima, M. Kashio and M. Tominaga, 2022, "Thermal gradient ring reveals different temperature-dependent behaviors in mice lacking thermosensitive TRP channels", The Journal of Physiological Sciences

6. L. Valek, B. Tran, A. Wilken-Schmitz, S. Trautmann, J. Heidler, T. Schmid, B. Brüne, D. Thomas, T. Deller, G. Geisslinger, G. Auburger, I. Tegeder, 2021, "Prodromal sensory neuropathy in Pink1−/−SNCAA53T double mutant Parkinson mice", Neuropathology and Applied Neurobiology

7. Bertamino, C. Ostacolo, A. Medina, V. Di Sarno, G. Lauro, T. Ciaglia, V. Vestuto, G. Pepe, M. Giovanna Basilicata, S. Musella, G. Smaldone, C. Cristiano, S. Gonzalez-Rodriguez, A. Fernandez-Carvajal, G. Bifulco, P. Campiglia, I. Gomez-Monterrey and Roberto Russo, 2020, "Exploration of TRPM8 Binding Sites by β‑Carboline-Based Antagonists and Their In Vitro Characterization and In Vivo Analgesic Activities", Journal of Medical Chemistry

8. Z. Winter, P. Gruschwitz, S. Eger, F. Touska and K. Zimmermann, 2017, "Cold Temperature Encoding by Cutaneous TRPA1 and TRPM8-Carrying Fibers in the Mouse", Frontiers in Molecular Neuroscience

9. F. Touska Z. Winter, A. Mueller, V. Vlachova, J. Larsen and K. Zimmermann, 2016, "Comprehensive thermal preference phenotyping in mice using a novel automated circular gradient assay" Journal Temperature

关于玉研

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玉研仪器以专业的服务团队为依托，审慎的科研态度为标准，不懈努力，打造专注实验仪器供货及服务体系。目前公司产品主要围绕动物科研范畴，涵盖生理学、药理学、毒理学、神经科学等多个领域。