煙臺(tái)海岸帶所與動(dòng)物所合作揭示低氧脅迫下糖脂代謝穩(wěn)態(tài)的維持機(jī)制
低氧是深海、高原、高空等環(huán)境下生物面臨的主要環(huán)境脅迫之一。生物體在面對(duì)外界低氧環(huán)境壓力時(shí)，會(huì)破壞體內(nèi)糖脂代謝間的平衡關(guān)系，影響能量供應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致生物體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)失衡，影響個(gè)體生存。因此，探討低氧下生物體如何維持糖脂代謝穩(wěn)態(tài)具有重要意義。近日，中國(guó)科學(xué)院煙臺(tái)海岸帶研究所海岸帶環(huán)境生理生態(tài)研究組（趙建民研究團(tuán)隊(duì)），與中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所詹祥江研究團(tuán)隊(duì)等合作，重點(diǎn)關(guān)注動(dòng)物低氧適應(yīng)和響應(yīng)中的糖脂代謝過(guò)程，采用生理學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)、代謝組學(xué)與行為學(xué)等技術(shù)手段，闡明了低氧脅迫下動(dòng)物糖脂代謝穩(wěn)態(tài)維持的關(guān)鍵機(jī)制，為代謝疾病的治療提供了新思路。
研究運(yùn)用基因編輯技術(shù)首次建立了EPAS1隼型小鼠模型，在模擬慢性低氧環(huán)境下，利用呼吸交換率（RER）來(lái)探究隼型小鼠在低氧條件下的糖、脂代謝偏向性。低氧處理后，隼型小鼠的RER值在0.75附近隨機(jī)波動(dòng)，而野生型小鼠的RER值顯著降低（脂代謝偏向），說(shuō)明隼型小鼠在低氧下具有維持糖脂代謝平衡的能力。肝臟轉(zhuǎn)錄組、代謝組分析印證了隼型小鼠肝具有更好的糖脂代謝調(diào)節(jié)能力。功能驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)突變型EPAS1蛋白活性降低，鈍化了隼型小鼠的低氧反應(yīng)。此外，研究還分析了行為調(diào)節(jié)在隼型小鼠糖脂代謝穩(wěn)態(tài)維持中的重要作用。從進(jìn)化角度看，隼型小鼠維持糖脂代謝穩(wěn)態(tài)在機(jī)體應(yīng)對(duì)低氧脅迫時(shí)具有重要意義：體重在低氧下可較快恢復(fù)，減少體內(nèi)氧化應(yīng)激反應(yīng)，并提高急性低氧下小鼠的存活率。
圖1 隼型小鼠模型構(gòu)建及其在低氧下的生理表征
研究成果以“Homeostasis of glucose and lipid metabolism during physiological responses to a simulated hypoxic high altitude environment”為題發(fā)表于國(guó)際綜合期刊《Nature Communications》，煙臺(tái)海岸帶所胡莉?yàn)檎撐墓餐ㄓ嵶髡?。該研究得到?guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目支持。
文章信息：
Yi Lin#,Bingyu Li,Xinying Shi,Yangkang Chen,Shengkai Pan,Zhenzhen Lin,Zhongru Gu,Frank Hailer,Li Hu*,Xiangjiang Zhan*. Homeostasis of glucose and lipid metabolism during physiological responses to a simulated hypoxic high altitude environment.Nature Communictations 16,9406 (2025). DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-025-64110-w.
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