湖南師范大學(xué)-湖南省體能與運(yùn)動(dòng)康復(fù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室近期在《Insect Biochemistry and Molecular Biology》發(fā)表了題為 《Determining the type of aerobic/anaerobic metabolism during exercise in Drosophila using incremental loading exercise》的研究，利用易科泰生態(tài)技術(shù)公司提供的果蠅呼吸代謝測(cè)量?jī)x器技術(shù)方案，結(jié)合果蠅增量負(fù)荷鍛煉器，通過果蠅實(shí)時(shí)呼吸商監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)果蠅有氧和無氧鍛煉的分型確定。

  一、研究背景

   三磷酸腺苷（ATP）的及時(shí)供給是維持持續(xù)運(yùn)動(dòng)的先決條件。機(jī)體ATP供能分為三大系統(tǒng)：磷酸原系統(tǒng)、糖酵解系統(tǒng)、有氧氧化系統(tǒng)。近年果蠅運(yùn)動(dòng)模型成為研究熱點(diǎn)，大量運(yùn)動(dòng)相關(guān)試驗(yàn)依托果蠅開展，但不同運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度產(chǎn)生的生理效應(yīng)差異顯著，難以量化運(yùn)動(dòng)作用。現(xiàn)階段果蠅運(yùn)動(dòng)模型僅劃分為常規(guī)運(yùn)動(dòng)與耐力運(yùn)動(dòng)，尚無有氧、無氧運(yùn)動(dòng)的分類標(biāo)準(zhǔn)，極大限制了果蠅運(yùn)動(dòng)造模相關(guān)研究開展。

     二、研究方法與核心設(shè)備

   本研究旨在通過遞增負(fù)荷運(yùn)動(dòng)呼吸代謝實(shí)驗(yàn)，明確果蠅有氧、無氧運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的負(fù)荷強(qiáng)度。選用7日齡野生型果蠅為實(shí)驗(yàn)對(duì)象。運(yùn)動(dòng)實(shí)驗(yàn)設(shè)置6個(gè)運(yùn)動(dòng)負(fù)荷梯度：0.31轉(zhuǎn)/秒（E1）、0.45轉(zhuǎn)/秒（E2）、0.59轉(zhuǎn)/秒（E3）、0.71轉(zhuǎn)/秒（E4）、0.83轉(zhuǎn)/秒（E5）、0.91轉(zhuǎn)/秒（E6），另設(shè)空白對(duì)照組；各運(yùn)動(dòng)組果蠅單次急性運(yùn)動(dòng)時(shí)長(zhǎng)2.5h，對(duì)照組不進(jìn)行任何運(yùn)動(dòng)處理。運(yùn)動(dòng)結(jié)束后即刻檢測(cè)果蠅無氧、有氧代謝關(guān)鍵酶活性；同時(shí)通過血淋巴乳酸、呼吸代謝（呼吸商）、海藻糖含量與線粒體呼吸檢測(cè)結(jié)果，界定不同負(fù)荷下果蠅的運(yùn)動(dòng)代謝類型。

多功能果蠅呼吸代謝測(cè)量技術(shù)方案：

· 可Real-time實(shí)時(shí)測(cè)量果蠅VO2、VCO2、RQ等能量代謝指標(biāo)，兼容其它果蠅行為學(xué)設(shè)備進(jìn)行行為與代謝生理表型的同步分析。

· 可測(cè)量單只果蠅的各能量代謝指標(biāo)。

· 可備選熱測(cè)量與控制模塊、氣體濃度控制模塊（高氧、低氧）、實(shí)時(shí)活動(dòng)監(jiān)測(cè)、果蠅取食監(jiān)測(cè)、Thermo-RGB融合成像多模態(tài)監(jiān)測(cè)分析等。

三、研究結(jié)果

呼吸商RQ（B）：靜息組RQ=1.00±0.07；E1~E4與對(duì)照組無差異，以碳水有氧供能（RQ≈1）；E5、E6 顯著升高＞1，無氧代謝產(chǎn)生CO?增多，RQ上升。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：E2負(fù)荷下果蠅以有氧代謝為主，E6負(fù)荷下以無氧代謝為主。后續(xù)分別采用E2、E6強(qiáng)度對(duì)果蠅進(jìn)行為期2周的長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)干預(yù)，觀測(cè)心功能、攀爬能力、睡眠狀態(tài)、壽命等生理指標(biāo)變化，結(jié)果證實(shí)：兩種負(fù)荷帶來的生理改變規(guī)律與哺乳動(dòng)物長(zhǎng)期有氧、無氧運(yùn)動(dòng)后的機(jī)體變化高度吻合。

   結(jié)論：果蠅0.45轉(zhuǎn)/秒（E2）運(yùn)動(dòng)以有氧代謝為主，0.91轉(zhuǎn)/秒（E6）運(yùn)動(dòng)以無氧代謝為主。

附部分國(guó)內(nèi)果蠅等昆蟲呼吸代謝系統(tǒng)安裝案例與發(fā)表文獻(xiàn)目錄：

從作至右：MAVEn16通道、8通道多功能呼吸代謝、便攜式定制多通道呼吸代謝系統(tǒng)

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). 

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. 

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.