低氧是深海、高原、高空等環境下生物面臨的主要環境脅迫之一。生物體在面對外界低氧環境壓力時，會破壞體內糖脂代謝間的平衡關系，影響能量供應，進而導致生物體內環境穩態失衡，影響個體生存。因此，探討低氧下生物體如何維持糖脂代謝穩態具有重要意義。近日，中國科學院煙臺海岸帶研究所海岸帶環境生理生態研究組（趙建民研究團隊），與中國科學院動物研究所詹祥江研究團隊等合作，重點關注動物低氧適應和響應中的糖脂代謝過程，采用生理學、轉錄組學、代謝組學與行為學等技術手段，闡明了低氧脅迫下動物糖脂代謝穩態維持的關鍵機制，為代謝疾病的治療提供了新思路。
研究運用基因編輯技術首次建立了EPAS1隼型小鼠模型，在模擬慢性低氧環境下，利用呼吸交換率（RER）來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附近隨機波動，而野生型小鼠的RER值顯著降低（脂代謝偏向），說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節能力。功能驗證實驗發現突變型EPAS1蛋白活性降低，鈍化了隼型小鼠的低氧反應。此外，研究還分析了行為調節在隼型小鼠糖脂代謝穩態維持中的重要作用。從進化角度看，隼型小鼠維持糖脂代謝穩態在機體應對低氧脅迫時具有重要意義：體重在低氧下可較快恢復，減少體內氧化應激反應，并提高急性低氧下小鼠的存活率。
圖1 隼型小鼠模型構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”為題發表于國際綜合期刊《Nature Communications》，煙臺海岸帶所胡莉為論文共同通訊作者。該研究得到國家自然科學基金等項目支持。
