Dieses Verfahren bietet in erster Linie ein extrem niedriges Luftstimulationsmodell bei Mäusen unter Verwendung eines nicht-invasiven, standardisierten, stabilen und chargenweisen Halbleiter-Kältetemperatur-Feedback-Geräts. Klinische Experimente im Zusammenhang mit niedrigen Temperaturen haben einen engen Zusammenhang mit dem Auftreten und der Prognose verschiedener Krankheiten bestätigt. Eine Zeitreihenstudie, an der 272 Großstädte in China beteiligt waren, ergab insgesamt 1.826.186 Fälle von Nicht-Unfalltodesfällen. Die Beziehung zwischen Temperatur und Mortalität zeigt durchweg eine invertierte J-förmige Kurve, wobei die Phase mit hohen Sterblichkeitsraten aufgrund von Kälte deutlich länger ist als andere Temperaturen. Dies deutet darauf hin, dass der Einfluss niedriger Temperaturen auf Schlaganfälle und Herz-Kreislauf-Erkrankungen auf die Erkältungsphase beschränkt ist; Es gibt einen anhaltenden Einfluss während einer Periode, nachdem die Kältephase abgeklungen ist.
Von den Todesfällen, die keine Unfälle sind, sind 14,33 % auf Umwelttemperaturfaktoren zurückzuführen, wobei mäßige Kälte (-1,4 bis 22,8 °C) und extreme Kälte (-6,4 bis -1,4 °C) 10,49 % bzw. 1,14 % ausmachten. Zu den Todesursachen gehören Herz-Kreislauf- und zerebrovaskuläre Erkrankungen mit 17,48 %, koronare Herzkrankheiten mit 18,76 %, ischämischer Schlaganfall mit 14,09 %, hämorrhagischer Schlaganfall mit 18,10 %, Erkrankungen des Atemwegs mit 10,57 % und chronisch obstruktive Lungenerkrankungen mit 12,57 %1. In China deuten epidemiologische Studien zum Schlaganfall auf ein deutliches Gefälle von Nord nach Südhin 2. Im kalten Klima des Nordostens Chinas ist die Prävalenz von Schlaganfällen 2,36-mal höher als in der südlichen Region3. Umfangreiche Forschungsarbeiten haben den direkten Einfluss von Umgebungen mit niedrigen Temperaturen auf die Sterblichkeitsraten und die Inzidenz von Schlaganfällen bestätigt 4,5,6. Folglich stellen die erheblichen Klimatemperaturunterschiede einen Umweltfaktor dar, der nicht ignoriert werden kann.
Der Mangel an effektiven wissenschaftlichen Argumenten, die den Zusammenhang zwischen Umgebungen mit niedrigen Temperaturen und erhöhten Raten von Schlaganfällen und Herzproblemen erklären, ist nach wie vor Gegenstand von Untersuchungen. Während die gängige Meinung besagt, dass kalte Temperaturen den Blutdruck durch Hautreizungen und sympathische Erregung erhöhen können7, ergreifen Personen in der Regel Maßnahmen, um sich zu isolieren und das Gleichgewicht der Körpertemperatur als Reaktion auf kalte Bedingungen aufrechtzuerhalten. Wenn der moderne Mensch kalten Temperaturen ausgesetzt ist, verlässt er sich auf sein Atmungssystem und nicht auf die Haut als primären Abwehrmechanismus. Dicke Kleidung kann die Haut zwar vor äußerer Kälte schützen, aber sie kann nicht verhindern, dass kalte Luft in die Atemwege eingeatmet wird, wodurch Luftröhre und Lungenbläschen einer intensiven Kältestimulation ausgesetzt werden. Derzeitige Methoden zur Konstruktion von Tiermodellen für die Tieftemperaturstimulation gliedern sich im Wesentlichen in zwei Aspekte. Zunächst konzentrierten sich zahlreiche Studien auf die Erforschung der Reaktions- und Regulationsmechanismen der Haut von Mäusen auf die Stimulation bei niedrigen Temperaturen. Eine Methode besteht darin, Mäuse auf eine Platte zu legen, die Temperaturänderungen (4-25°C) kontrollieren kann, um die spezifischen Regulationsmechanismen der Körpertemperaturregulation und des Vermeidungsverhaltens als Reaktion auf Kältereize zu untersuchen 8,9. Andere Studien haben Kühlgeräte auf dem Rücken von Mäusen platziert, um die Rolle neuronaler Schaltkreise bei der Regulierung der Körpertemperatur zu untersuchen10.
Umgekehrt wurden Mäuse in mehreren Studien in kleine Kammern mit variablen Temperaturen (4-30 °C) gebracht. Die Forschung von Lal und Kollegen sowie Qian et al. nutzten diese Methode, um ein Mausmodell der Kältestimulation zu konstruieren, um die neuronalen Schaltkreise zu erforschen, die die neuroendokrine Kontrolle des kälteinduzierten Fressverhaltens regulieren11,12. Die beiden genannten Methoden haben jedoch ihre Grenzen. Erstens beträgt die niedrigste Temperatur 4 °C, was nicht ausreicht, um eine extrem niedrige Luftstimulation zu simulieren. Diese Methode kann die regulierende Wirkung der Haut und der neuronalen Schaltkreise auf die kalte Umgebung nicht ausschließen. Als primärer Ort des Luftaustauschs ist die Lunge auch Organe, in denen kälteempfindliche Neuronen konzentriert sind13,14. Die regulatorische Rolle kälteempfindlicher Neuronen bei verschiedenen Krankheiten wurde auch von mehreren Forschern bestätigt 15,16,17. Daher wird dringend eine Methode benötigt, um ein Niedertemperatur-Tiermodell für Atemwege stabil, massiv und normativ zu konstruieren. Das Verständnis der regulatorischen Rolle der Lunge und kälteempfindlicher Neuronen bei verschiedenen chronischen Erkrankungen unter extremer Luftstimulation bei niedrigen Temperaturen ist unerlässlich, um eine theoretische Grundlage für die Prävention und Behandlung von Schlaganfällen, koronaren Herzkrankheiten und Erkrankungen des Atmungssystems in kalten Regionen zu schaffen. Unser Team hat diese kritische Lücke geschlossen, indem es in den letzten zwei Jahren ein Niedertemperaturgerät gebaut hat. Dieses Gerät zeichnet sich durch Wiederholbarkeit, Praktikabilität, einfache Struktur und niedrige Kosten aus und eignet sich daher für solche Studien.