在海拔4000米,氧含量约为海平面的60%。动物长期处于低氧环境可导致组织器官缺氧,进而诱发一系列高原性疾病(acute mountain sickness, AMS),严重则威胁生命。居住在高海拔地区的非高原民族人口,多数都面临着发生AMS的风险。这可能是由于低氧可限制体内ATP产生并影响细胞内蛋白稳态而造成的。糖酵解是葡萄糖无氧代谢方式,在低氧环境下可保证ATP供应,而热休克蛋白(heat shock protein, HSPs)作为分子伴侣,可维持细胞内蛋白稳态,以应对低氧应激。
重点实验室科研团队研究发现,HIF1A和PDK4基因在心脏、肺脏、大脑和股四头肌中表达量随着海拔的上升显著升高;在4种组织中,ATP,NADH,NAD+,LA和PA含量以及LDH活性均随着海拔的上升显著升高;HSP27基因和蛋白表达量在4种组织中均随着海拔的上升显著上调,而HSP60表达量在4500米海拔显著下调。可见,糖酵解在藏绵羊中随着海拔的上升显著上调,保证ATP供应以维持各项生理功能。HSP27表达量显著上调以维持细胞内蛋白稳态,而HSP60在4500米海拔显著下调,则可能是为了其他更重要的生理活动节约能量。研究结果为藏绵羊低氧适应性研究提供参考,为高原医学发展和低氧相关疾病的研究提供基础数据。
研究成果在罗玉柱教授、李少斌副研究员等团队老师指导下,由重点实验室在读博士研究生文禹粱完成。论文在线发表在国际期刊《Gene》上。论文链接为:https://doi.org/10.1016/j.gene.2021.145893。