Este método proporciona principalmente un modelo de estimulación del aire a temperatura extremadamente baja en ratones que utilizan un dispositivo de retroalimentación de temperatura de refrigeración de semiconductores no invasivo, estandarizado, estable y por lotes. Los experimentos clínicos relacionados con las bajas temperaturas han confirmado una estrecha relación con la incidencia y el pronóstico de diversas enfermedades. Un estudio de series temporales en el que participaron 272 ciudades importantes de China obtuvo un total de 1.826.186 casos de muertes no accidentales. La relación entre la temperatura y la mortalidad indica consistentemente una curva en forma de J invertida, con la fase de altas tasas de mortalidad debido al frío siendo significativamente más larga que otras temperaturas. Esto sugiere que el impacto de las bajas temperaturas en el ictus y las enfermedades cardiovasculares es ilimitado a la fase fría; Hay una influencia continua durante un período después de que la fase fría ha disminuido.
Entre las muertes no accidentales, el 14,33% se puede atribuir a factores de temperatura ambiental, con el frío moderado (-1,4 a 22,8 °C) y el frío extremo (-6,4 a -1,4 °C) que representaron el 10,49% y el 1,14%, respectivamente. Las causas de muerte incluyen enfermedades cardiovasculares y cerebrovasculares con un 17,48%, enfermedad coronaria con un 18,76%, accidente cerebrovascular isquémico con un 14,09%, accidente cerebrovascular hemorrágico con un 18,10%, enfermedades del sistema respiratorio con un 10,57% y enfermedad pulmonar obstructiva crónica con un 12,57%1. En China, los estudios epidemiológicos del ictus sugieren un claro gradiente de norte a sur2. En el clima gélido del noreste de China, la prevalencia de accidente cerebrovascular es 2,36 veces mayor en comparación con la región sur3. Numerosas investigaciones han confirmado el impacto directo de los ambientes de baja temperatura en las tasas de mortalidad y la incidencia de accidentes cerebrovasculares 4,5,6. En consecuencia, las diferencias significativas de temperatura climática representan un factor ambiental que no puede ser ignorado.
La falta de un razonamiento científico eficaz que explique la correlación entre los entornos de baja temperatura y el aumento de las tasas de accidentes cerebrovasculares y problemas cardíacos sigue siendo un tema de investigación. Si bien la sabiduría convencional sugiere que las temperaturas frías pueden aumentar la presión arterial a través de la irritación de la piel y la excitación simpática7, las personas generalmente toman medidas para aislarse y mantener el equilibrio de la temperatura corporal en respuesta a las condiciones frías. Cuando se exponen a temperaturas frías, los humanos modernos confían en su sistema respiratorio en lugar de la piel como principal mecanismo de defensa. Si bien la ropa gruesa puede proteger la piel del frío externo, no puede evitar inhalar aire frío en el tracto respiratorio, exponiendo la tráquea y los alvéolos a una intensa estimulación por frío. Los métodos actuales para construir modelos animales para la estimulación a baja temperatura se dividen principalmente en dos aspectos. En primer lugar, numerosos estudios se han centrado en explorar la respuesta y los mecanismos reguladores de la piel del ratón a la estimulación a baja temperatura. Un método consiste en colocar ratones en un plato que pueda controlar los cambios de temperatura (4-25 °C) para investigar los mecanismos reguladores específicos de la regulación de la temperatura corporal y el comportamiento de evitación en respuesta a estímulos fríos 8,9. Otros estudios han colocado dispositivos de enfriamiento en la espalda de ratones para explorar el papel de los circuitos neuronales enla regulación de la temperatura corporal.
Por el contrario, varios estudios han colocado ratones en cámaras pequeñas con temperaturas variables (4-30 °C). La investigación de Lal y sus colegas y Qian et al. utilizó este método para construir un modelo de ratón de estimulación con frío para explorar los circuitos neuronales que regulan el control neuroendocrino del comportamiento de alimentación inducido por el frío11,12. Sin embargo, los dos métodos mencionados tienen sus limitaciones. En primer lugar, la temperatura más baja es de 4 °C, lo que es insuficiente para simular la estimulación del aire a temperaturas extremadamente bajas. Este método no puede excluir los efectos reguladores de la piel y los circuitos neuronales en el ambiente frío. Como sitio primario de intercambio de aire, los pulmones también son órganos donde se concentran las neuronas sensibles al frío13,14. El papel regulador de las neuronas sensibles al frío en diversas enfermedades también ha sido confirmado por varios investigadores 15,16,17. Como resultado, se necesita urgentemente un método para construir de manera estable, masiva y normativa un modelo animal de baja temperatura del tracto respiratorio. Comprender el papel regulador de los pulmones y las neuronas sensibles al frío en diversas enfermedades crónicas bajo estimulación de aire a temperatura extremadamente baja es esencial para proporcionar una base teórica para prevenir y tratar el accidente cerebrovascular, la enfermedad coronaria y las enfermedades del sistema respiratorio en regiones frías. Nuestro equipo abordó esta brecha crítica mediante la construcción de un dispositivo de baja temperatura en los últimos dos años. Este dispositivo se caracteriza por su repetibilidad, practicidad, estructura simple y bajo costo, lo que lo hace adecuado para tales estudios.