《Acta Physiologica》：Under Control? Mouse Models of Heat Exposure: A Systematic Review of Experimental Design and Methodology
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小鼠模型被广泛用于研究热相关生理反应，可为人类健康提供借鉴。然而，物种差异（包括夜行性行为）以及低于热中性区（thermoneutral zone, TNZ；26°C–34°C）的标准化饲养条件会混淆比较结果。本系统性评价评估了过去4年发表的小鼠热暴露研究中采
小鼠模型被广泛用于研究热相关生理反应，可为人类健康提供借鉴。然而，物种差异（包括夜行性行为）以及低于热中性区（thermoneutral zone, TNZ；26°C–34°C）的标准化饲养条件会混淆比较结果。本系统性评价评估了过去4年发表的小鼠热暴露研究中采用的方法学，包括饲养温度。研究人员检索了Medline、Web of Science和Embase数据库中2020年至2025年1月10日发表的同行评审小鼠热暴露研究，提取了饲养温度、热暴露方案及生理结局数据。筛选与提取过程在Covidence平台由两名研究人员独立重复进行。共纳入170项研究，其中142项（83%）将对照组小鼠饲养于TNZ以下；7项（4%）研究维持了TNZ条件，其余未报告对照温度。热暴露温度范围为30°C–45°C，最常见为39°C–41°C。110项（65%）研究测量了体温，常靶向约42°C。在报告时间点的研究中，暴露主要发生于光照期（52项，30%）。大多数研究仅使用雄性（116项，68%）；31项（18%）仅用雌性；9项（5%）包含两性；14项（8%）未报告性别。常见结局为消化系统（55项，32%）、炎症（47项，28%）及中枢神经系统（40项，24%）。近期小鼠热暴露研究常将热暴露动物与冷应激对照组比较，并采用与小鼠夜行性及人类昼行性模式冲突的日间暴露。饲养条件报告不完整限制了结果解读。未来研究应考量小鼠与人类差异，以提升转化相关性。
Trial Registration: PROSPERO: CRD42024611316
1 引言
热应激是天气相关死亡的首要原因，气候变化导致全球环境温度上升，极端高温事件在严重程度、频率与持续时间上均不断增加。由此增加的热暴露威胁人类健康，热应激可促成全因死亡率及心血管与呼吸系统疾病死亡率和发病率，同时加剧非传染性疾病与感染性疾病。然而，极端热暴露对生理系统的影响尚未被完全阐明，现有认知大量来源于包括小鼠在内的实验模型。小鼠可为人类热暴露的生理效应提供宝贵见解，涵盖热浪、职业与劳力性暴露、妊娠及生命早期热暴露等健康关切。但小鼠与人类在体型、组成及形态上存在显著差异，这些差异明显影响体温稳态：小鼠表现出更高的热传导率、更变的体核温度、对温暖温度的偏好以及较人类更高的代谢率。此外，人类通过衣着与气候控制环境寻求热中性。因此，实验必须精心设计以考量物种间特定差异。对照组小鼠的饲养温度是核心实验考量，因为将动物维持在热中性状态对于防止冷诱导产热反应至关重要，后者会改变基线代谢与生理指标，从而混淆与热暴露小鼠的比较。饲养温度应以热中性区（TNZ）为指导，TNZ定义为动物无需额外代谢或蒸发努力即可维持体核温度的环境温度范围。对于着衣人类，TNZ约为18°C至22°C（裸体人类为26°C–33°C），而小鼠的TNZ显著更高，为26°C至34°C。TNZ与体温调节阈值在人与啮齿类两性中亦存在差异。
美国国家研究委员会（NRC, 2011）建议实验室小鼠饲养于20°C–26°C。实践中，许多动物设施为该范围下限设定温度以方便人员舒适。因此，实验小鼠通常饲养于小鼠TNZ以下，这施加了慢性冷应激并导致产热增加以平衡散热。低于TNZ的条件可对生理与行为产生深远影响，包括采食量增加（22°C较30°C高约40%）、体质量增加以及肝、肾、心脏肥大。其他生理参数如心率、睡眠结构与动脉血压在冷饲养条件下亦不同于TNZ。这些变化引发对评估热暴露效应所用对照组有效性的担忧，因为低于TNZ饲养的小鼠并非处于中性生理状态，而是经历应激诱导的产热。因而无法判定热暴露期间观察到的变化是源于热本身，还是冷应激的解除。
鉴于小鼠模型用于热相关生理效应研究及方法学变量的影响，评价当前实践十分必要。研究人员假设当代小鼠热暴露研究常将对照动物饲养于TNZ以下、不充分报告饲养条件并忽视夜行性活动模式，从而偏倚热效应估计并限制转化相关性。为此，研究人员回顾了实验设计关键方面，包括热暴露时机与持续时间、检查的生理系统、相关健康考量及研究动物性别。本研究旨在对当代小鼠热应激实验进行系统性评价，量化对照饲养温度相对于TNZ的情况；表征热与体温测量方案；评估湿度、饲养密度、品系/性别及光暗相的报告；并评价偏倚风险。目标非综合健康结局，而是评价当前实践并提供可行建议，以提升热暴露小鼠研究的严谨度与转化效度。
2 方法
本评价前瞻性注册于PROSPERO（2024年12月5日），并依据系统性评价首选报告项目（PRISMA）指南报告。原方案纳入2015年1月至2025年1月发表的研究，但因检索量过大，在数据提取阶段修订为仅纳入2020年1月至2025年1月发表的研究，该事后修订已透明报告。
2.1 纳入与排除标准
研究纳入原创性论著，涉及小鼠（Mus musculus）暴露于高温环境，模拟热应激或热卒中，与未暴露于高温的对照组比较，并评估生理、行为或神经结局。排除孤立细胞或器官模型、低温聚焦研究、仅运动性体温升高、发热诱导或热水浴研究，以及缺乏相关对照组的研究。
2.2 检索策略、筛选与数据提取
检索于2025年1月10日通过MEDLINE、Web of Science与Embase进行。采用数据库专用检索词与主题词。记录上传至Covidence软件去重、题摘筛选、全文筛选与提取。两名评审员独立筛选与提取，分歧讨论解决。提取数据含作者、年份、国家、期刊、机构、资助、研究目的、品系、暴露细节（对照与热暴露组饲养温度）、暴露时长、时机、相对湿度、每组样本量、身体系统、热效应、混杂因素、随访与局限。报告温湿度时计算水蒸气压（WVP）。非英文文献用Google Translate翻译。研究质量采用改编自CAMARADES清单的评价，考察同行评审、随机分配、盲法结局评估、样本量计算、动物福利合规及利益冲突声明。
2.3 数据综合
因本评价旨在评估实践而非综合热暴露证据，未进行荟萃分析，仅描述性综合。计算频数与百分比总结对照小鼠饲养于TNZ下、内、上的研究数；温度范围取中点分析作图；量化遵循湿度等基本报告标准的比例；用6项标准评偏倚风险与报告质量：同行评审、随机分配、盲法、样本量报告、动物福利合规、利益冲突声明。
3 结果
检索识别6632项研究，全文筛选443项，最终纳入170项。年发文量渐增。研究分布于12国，多数来自中国（68%），其次美国（15%）与日本（5%）。
结局广泛：消化系统（55项）、炎症（47项）、中枢神经系统（40项）、肝脏（29项）、行为（23项）、免疫（17项）、呼吸（16项）、血液（16项）、肌肉（15项）、妊娠（14项）、心血管（14项）等。
样本量与性别差异大：每组建6–12只常见；116项（68%）仅雄鼠，31项（18%）仅雌鼠，9项（5%）两性，14项（8%）未报性别。
品系：C57BL/6最常见（65%），其次ICR（12%）、BALB/c（8%）、昆明（7%）、瑞士（4%）等。
3.1 对照饲养温湿度
对照环境温度18°C–30°C。142项（83%）低于小鼠TNZ（18°C–25°C）；仅7项（4%）在TNZ内；余未明确。湿度在71项（42%）未报；99项报相对湿度的为22%–77%，常见50%。98项报温湿度者WVP为0.66–2.4 kPa，多数为1–2 kPa。
按性别分层：雄鼠研究对照温18°C–27°C；雌鼠20°C–31°C；两性研究20°C–24°C。仅两项在TNZ内，均为雌鼠研究（29°C与31°C）。
3.2 热暴露温湿度
热暴露温度30°C–45°C，最常见39°C（23%）、40°C（15%）、37°C（12%）、35°C（11%）。16项（9%）称热暴露却在TNZ内（≈26°C–34°C）。56项（33%）未报湿度；114项报10%–99%相对湿度，常见60%。113项报温湿度者WVP为0.82–7.7 kPa，多4–5 kPa。
3.3 体核温度测量
110项报体温。直肠探针最常见（63项）， telemetry 29项（腹腔植入），体表2项，口温1项。对照组仅73项（40%）报体温，均值36.9°C（35.1°C–40.0°C）。热暴露组110项（65%）报值35.9°C–43.0°C，最频42°C（50项）。66项同时报两组可算升温：均值3.5°C，47项≥2°C。
3.4 热暴露方案与光暗相时机
暴露时长异质：10–60分钟至每日1–12小时连1–60天，或连续24–45天。43项模热衰竭至体核温~41°C–42.7°C或虚脱。94项（55%）未报光暗相。76项报者：光照相52项，暗相3项，两相交21项。
3.5 其他饲养条件
46项（27%）报每笼鼠数，多单笼（29项）。群养少。除笼密度外，垫料与富集报告极有限。
3.6 热外其他因素与人群
32项仅热；余联合药物/营养（80项）、运动（12项）、基因修饰（12项）、其他环境（9项）等。
3.7 偏倚风险与报告质量
随机分配108项（61%），盲法29项（17%），样本量计算9项（5%），动物福利声明159项（94%），利益冲突160项（94%）。
4 讨论
本系统性评价揭示若干方法学关切。首要为多数对照低于TNZ，仅4%五年内在TNZ内。此亚热中性饲养诱导冷应激，混淆热效应解释。且多在光照相暴露，与小鼠睡眠期不符，造成与人昼行转化的昼夜错位。报告不一致强调需标准化。许多研究聚焦健康雄鼠与强热暴露，不典型于人。总体局限性警示外推谨慎。
4.1 “标准”条件问题：低于热中性的温度
低于TNZ饲养引发方法与转化关切。小鼠自选偏好TNZ内，反映冷应激。冷应激改变生理行为，故热暴露鼠常与冷应激对照比，非真隔离热效应。
对照条件关键因低于TNZ鼠非中性态：棕脂肪慢性激活、交感驱动升、摄食高40%、脏器肥大、心率血压升、免疫炎态移。冷饲鼠遇热，所见变化或热本身、或冷反撤、或两者。唯自热中性基线始可归因热。
心率例：标温（约22°C）鼠心率约600次/分，非静息而是产热需。TNZ（约30°C）降至350–400次/分。24°C对照35°C热曝降心率，实因冷产热撤。无热中性基线则误判。
有谓冷应激鼠（~20°C–22°C）代耗（~1.6×BMR）匹人类静耗，然人此耗为活动驱，鼠为冷诱产热驱，且鼠产热在棕脂、人活动在骨骼肌，代谢内分泌异。新研示TNZ鼠日均耗能1.8×BMR近人模式，质疑非TNZ饲养理据，支持常规热中性饲养。
4.2 小鼠应饲何温
诸荐不一：Gordon等荐30°C；Keijer等谓30°C过高，荐25.5°C–27.6°C；新工作示静相（光）“中性点”29°C、活动相（暗）~33°C。TNZ内需依情境：泌乳雌鼠偏好较低温；瘤鼠趋28°C–30°C。研者应查文献定适温。
细调虽理想但不实：设施多室温固定；专气候室非常规；且人员舒适衡需。指南示26°C为鼠需与工适妥协。
性别分析示雌鼠与雄鼠温域似，无视哺乳类TNZ性别差。仅两项性特异TNZ对照为雌鼠。性为生物变量认需显。
4.3 热暴露时机：昼夜影响
过半未报光暗相，遗漏昼夜对体温调、代谢、行为影响。报者多光相。因鼠夜行，转化关联应于暗相曝热，镜像人昼活。光相曝热对应人夜热眠，公卫亦重。应指明所模场景。
少报笼密且多单饲，违鼠社会性，孤为应激且单鼠TNZ上移（依偎群保热）。未报密度难析混杂。
逾三未报湿度。恒湿哺类蒸散为要，高温逾体湿时尤然。WVP较相对湿度准；饱和WVP于鼠正常体37°C为6.3 kPa。六研WVP>6 kPa，鼠不能蒸散且气温超体，强致高热。
4.4 增强相关性：跨人群热影响建模
设计局限与契机：偏雄不符现荐。部分运热雌鼠因雄不耐载。半研体温升>4°C–7°C为极高热。长曝（周级）转化弱。妊娠乳期需顾鼠发育时差。
需拓老者、童、孕乳、药互、睡、慢病、精神等热健机制。少量涉优先境。热习服（气候带、空调）应虑。
4.5 未来实验设计推荐
为增相关与转化，须明研究问及靶人群众（老者、孕者、工、运动员），伦理框内促热中性：约26°C、足垫巢（雌尤）、控密度减产热。曝热时机严重度镜实人境与昼夜。报群密巢湿以利复现。非性别特则评两性别。
提报告条目：1饲温控TNZ声（95%报温、4%引TNZ）；2湿度/WVP（58%）；4笼密（26%）；5垫巢（~10%）；6光暗相与理（45%报、14%暗）；7品性龄样（96、92、86、98%）；8体核温差（65%）；9测法（65%）；10随机（64%）；11盲（17%）；12样本算（5%）；13福利（94%）。
5 结论
虽识标温限多年，改模缓。本评广泛裨生医研，尤关热生理解。确需重估鼠热模与对照构以确保人健转化。未来应系综特定生理结局并依本评偏倚重评个见。本评揭关键隙，励更生理与转化相关设计。
