[本刊訊]華東師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院水生動物與環(huán)境健康實驗室杜震宇教授課題組成功揭示魚類抗寒新機(jī)制：饑餓能夠通過提高脂肪分解供能和細(xì)胞自噬活性增強(qiáng)魚類對低溫的耐受性，相關(guān)成果于2019年1月7日在線發(fā)表于The Journal of Physiology。

溫度是影響動物生理最重要的環(huán)境因素之一，因此研究動物應(yīng)對溫度變化的適應(yīng)機(jī)制具有重要的生物學(xué)意義。哺乳動物在遭受冷應(yīng)激時會增加食物攝入量和提高產(chǎn)熱機(jī)能（顫栗性產(chǎn)熱和非顫栗性產(chǎn)熱）來維持恒定的體溫，從而保障內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定。然而作為變溫動物，魚類更容易受到冷應(yīng)激的威脅。在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，入冬期頻繁的降溫過程往往會帶來大量養(yǎng)殖魚類的死亡。因此，了解魚類的抗凍機(jī)制無論在科學(xué)意義還是產(chǎn)業(yè)實踐上都具有重要意義。

該團(tuán)隊注意到，在自然界和養(yǎng)殖環(huán)境下，隨著水溫的下降，魚類會減少或停止攝食，并處于長期低能量攝入甚至饑餓狀態(tài)。這種情況和哺乳動物通過增加進(jìn)食來應(yīng)對低溫完全不同，這或許表明魚類存在著與哺乳動物不同的低溫適應(yīng)策略。與此同時，近年來對哺乳動物以及線蟲等一些模式動物的研究表明，適度饑餓對成年個體具有很多益處，比如，適度饑餓可以通過調(diào)節(jié)能量代謝和降低氧化應(yīng)激等機(jī)制增加機(jī)體的抗逆性甚至延緩衰老。因此，該團(tuán)隊提出全新的假設(shè)：魚類減少進(jìn)食并進(jìn)入饑餓狀態(tài)，可能是其適應(yīng)低溫應(yīng)激的一種生存策略。

針對這一假設(shè)，該團(tuán)隊進(jìn)行了系統(tǒng)的探索。研究首先證實，48?96小時（2?4天）的饑餓會顯著提高斑馬魚在急性冷應(yīng)激下的存活率，說明適度饑餓的確可以提高魚類的抗低溫能力。在此基礎(chǔ)上，該團(tuán)隊又通過轉(zhuǎn)錄組學(xué)、電鏡和生化分析等手段，進(jìn)一步確定饑餓對斑馬魚冷應(yīng)激抗性的影響與能量供應(yīng)和組織損傷修復(fù)有關(guān)。之后，分別從能量代謝和組織損傷修復(fù)這兩個方向入手，利用營養(yǎng)調(diào)控和藥物阻斷手段并結(jié)合基因敲除技術(shù)，最終證實饑餓所誘導(dǎo)增強(qiáng)的脂肪分解代謝和細(xì)胞自噬分別通過增加能量供應(yīng)和修復(fù)細(xì)胞損傷提高了魚類對冷應(yīng)激的抵抗力。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，對mTOR信號通路的抑制，不僅能高度重現(xiàn)饑餓對脂代謝和自噬活性的調(diào)節(jié)，也能重現(xiàn)魚類增強(qiáng)冷應(yīng)激抗性的表型，這說明mTOR信號通路很可能（部分）參與了饑餓對魚冷應(yīng)激抗性的調(diào)控。

目前有關(guān)魚類應(yīng)對低溫應(yīng)激的研究很少從代謝角度開展。而該研究揭示了脂代謝、自噬過程和mTOR信號通路在魚類抵抗低溫應(yīng)激中的作用機(jī)制，進(jìn)而首次提出一個新的學(xué)術(shù)觀點：魚類在低溫下減少進(jìn)食可能是其應(yīng)對低溫應(yīng)激的一種代謝適應(yīng)策略。因此，該研究為魚類應(yīng)對低溫應(yīng)激領(lǐng)域提供了新的研究思路，同時也對魚類遺傳育種、功能性飼料研發(fā)和水產(chǎn)養(yǎng)殖技術(shù)具有重要的參考價值。