高原低氧胁迫对小鼠肝脏功能及基因表达的影响

低氧作为青藏高原最为特殊的环境因素之一,对高原动物的适应进化产生了深刻的影响。持续的低氧暴露会损伤肝脏功能,引起动物机体代谢紊乱,但连续低氧处理对子代肝脏的影响仍缺乏相关研究。本研究将成年小鼠转移至高原低氧环境 (海拔3 220 m) 饲养并繁殖,以常氧条件下饲养小鼠为对照,统计低氧处理小鼠 (低氧第0代) 及其子代 (低氧第1 ~ 5代) 生长数据,发现长期低氧暴露导致小鼠肝脏比重增加,肝细胞肿胀,肝索间红细胞浸润,并且子一代小鼠肝小叶出现脂肪变性。血液生化指标显示,相比于对照组 (常氧第0代),低氧第0代和低氧第1代的谷丙转氨酶和谷草转氨酶水平显著上升 (P < 0.05);血清白蛋白、球蛋白、总胆红素和总胆固醇水平在低氧第0代中下降,低氧第1代中上升 (P < 0.05)。空腹注射葡萄糖和胰岛素后低氧组小鼠的葡萄糖耐受能力和胰岛素敏感性显著减弱 (P < 0.05)。常氧第0代、低氧第0代及低氧第1代肝脏RNA-seq分析发现,低氧第0代和低氧第1代共有的459个差异基因显著富集在MAPK、细胞凋亡、脂质代谢和内质网等信号通路。本研究发现低氧胁迫对子代小鼠肝脏具有重要影响,此结果对肝脏低氧生理和高原肝脏疾病的研究具有重要的借鉴意义。     

低压低氧对小鼠精子发生及其小RNA表达的影响

作为青藏高原最为关键的环境因子,低压低氧对高原非习服动物繁殖和生殖系统功能有不利影响。已有的研究表明,低氧环境会导致雄性生殖细胞凋亡、精子畸形率升高、精子质量下降,进而影响受精和早期胚胎发育,但目前缺乏低氧损伤精子功能的机理研究。小RNA (small RNA) 是在转录后及翻译水平上调控基因表达的重要功能分子,不同类型的small RNA通过诱导基因沉默或调控翻译等方式参与调节精子发生。本研究通过低压氧舱模拟海拔5 000 m处理4周建立缺氧小鼠模型,发现低氧处理导致小鼠曲精细管中生精细胞排列紊乱,精子数量未发生显著变化但畸形率增加17.5倍 (P < 0.001)。通过small RNA测序发现,低氧组小鼠精子中的small RNA碱基偏好性与对照组一致,第一碱基对尿嘧啶 (U) 有很强的偏好性。低氧组小鼠精子中21 nt长度的small RNA比例显著减少4.4% (P < 0.05)。低氧组小鼠精子中piRNA、tsRNA表达无差异,但miRNA表达上调21个,下调58个。对差异miRNAs靶基因与相同低氧处理小鼠睾丸组织差异基因比对,共比对到831个差异表达基因,其中上调miRNAs的靶基因中有429个差异表达基因;下调miRNAs的靶基因中有813个差异表达基因。此外,上调miRNAs的靶基因富集在FoxO信号通路、甲状腺激素信号通路、类固醇生物合成和HIF?1信号等通路,而下调miRNAs的靶基因富集在脂肪酸代谢等通路。本研究获得了缺氧小鼠精子small RNA变化图谱,对人类和其他动物在缺氧环境下精子表观遗传修饰变化的研究具有参考价值。