Deze methode biedt in de eerste plaats een luchtstimulatiemodel met extreem lage temperatuur bij muizen met behulp van een niet-invasief, gestandaardiseerd, stabiel en batch-apparaat voor temperatuurfeedback voor halfgeleiderkoeling. Klinische experimenten met betrekking tot lage temperaturen hebben een nauwe relatie bevestigd met de incidentie en prognose van verschillende ziekten. Een tijdreeksstudie waarbij 272 grote steden in China betrokken waren, leverde in totaal 1.826.186 gevallen van niet-accidentele sterfgevallen op. De relatie tussen temperatuur en sterfte geeft consequent een omgekeerde J-vormige curve aan, waarbij de fase van hoge sterftecijfers als gevolg van kou aanzienlijk langer is dan andere temperaturen. Dit suggereert dat de impact van lage temperaturen op beroertes en hart- en vaatziekten onbeperkt is tot de koude fase; Er is een voortdurende invloed gedurende een periode nadat de koude fase is verdwenen.
Van de niet-accidentele sterfgevallen kan 14,33% worden toegeschreven aan omgevingstemperatuurfactoren, waarbij matige kou (-1,4 tot 22,8 °C) en extreme kou (-6,4 tot -1,4 °C) respectievelijk 10,49% en 1,14% voor hun rekening nemen. De doodsoorzaken zijn onder meer cardiovasculaire en cerebrovasculaire aandoeningen met 17,48%, coronaire hartziekten met 18,76%, ischemische beroerte met 14,09%, hemorragische beroerte met 18,10%, aandoeningen van de luchtwegen met 10,57% en chronische obstructieve longziekte met 12,57%1. In China suggereren epidemiologische studies van een beroerte een duidelijke gradiënt van noord naar zuid2. In het ijskoude klimaat van Noordoost-China is de prevalentie van een beroerte 2,36 keer hoger in vergelijking met de zuidelijke regio3. Substantieel onderzoek heeft de directe impact van omgevingen met lage temperaturen op de sterftecijfers en de incidentie van beroertes bevestigd 4,5,6. De aanzienlijke temperatuurverschillen in het klimaat vormen dan ook een milieufactor die niet kan worden genegeerd.
Het gebrek aan effectieve wetenschappelijke redenering die de correlatie tussen omgevingen met lage temperaturen en verhoogde percentages beroertes en hartproblemen verklaart, blijft een onderwerp van onderzoek. Hoewel conventionele wijsheid suggereert dat koude temperaturen de bloeddruk kunnen verhogen door huidirritatie en sympathische excitatie7, nemen mensen doorgaans maatregelen om zichzelf te isoleren en de lichaamstemperatuur in evenwicht te houden als reactie op koude omstandigheden. Bij blootstelling aan koude temperaturen vertrouwen moderne mensen op hun ademhalingssysteem in plaats van op de huid als het primaire afweermechanisme. Hoewel dikke kleding de huid kan beschermen tegen kou van buitenaf, kan het niet voorkomen dat koude lucht in de luchtwegen wordt ingeademd, waardoor de luchtpijp en longblaasjes worden blootgesteld aan intense koudestimulatie. De huidige methoden voor het construeren van diermodellen voor stimulatie bij lage temperatuur zijn voornamelijk onderverdeeld in twee aspecten. Ten eerste hebben talrijke studies zich gericht op het onderzoeken van de respons en regulerende mechanismen van de huid van muizen op stimulatie bij lage temperatuur. Eén methode bestaat erin muizen op een bord te plaatsen dat temperatuurveranderingen (4-25°C) kan regelen om de specifieke regulerende mechanismen van lichaamstemperatuurregulatie en vermijdingsgedrag als reactie op koude stimuli te onderzoeken 8,9. Andere studies hebben koelapparaten op de rug van muizen geplaatst om de rol van neurale circuits bij de regulering van de lichaamstemperatuur te onderzoeken10.
Omgekeerd hebben verschillende studies muizen in kleine kamers met variabele temperaturen (4-30 °C) geplaatst. Onderzoek door Lal en collega's en Qian et al. gebruikte deze methode om een muismodel van koudestimulatie te construeren om de neurale circuits te onderzoeken die de neuro-endocriene controle van door kou geïnduceerd voedingsgedrag reguleren11,12. De twee genoemde methoden hebben echter hun beperkingen. Ten eerste is de laagste temperatuur 4 °C, wat onvoldoende is om luchtstimulatie bij extreme lage temperaturen te simuleren. Deze methode kan de regulerende effecten van de huid en neurale circuits op de koude omgeving niet uitsluiten. Als de primaire plaats van luchtuitwisseling zijn de longen ook organen waar koudegevoelige neuronen zijn geconcentreerd13,14. De regulerende rol van koudegevoelige neuronen bij verschillende ziekten is ook bevestigd door verschillende onderzoekers 15,16,17. Als gevolg hiervan is er dringend behoefte aan een methode om stabiel, massaal en normatief een diermodel met lage temperatuur van de luchtwegen te construeren. Inzicht in de regulerende rol van de longen en koudegevoelige neuronen bij verschillende chronische ziekten onder extreme luchtstimulatie bij lage temperaturen is essentieel om een theoretische basis te bieden voor het voorkomen en behandelen van beroertes, coronaire hartziekten en aandoeningen van de luchtwegen in koude gebieden. Ons team heeft deze kritieke kloof aangepakt door de afgelopen twee jaar een apparaat voor lage temperaturen te bouwen. Dit apparaat wordt gekenmerkt door herhaalbaarheid, bruikbaarheid, eenvoudige structuur en lage kosten, waardoor het geschikt is voor dergelijke studies.