黑腹絨鼠能量代謝對不同季節(jié)和溫度的響應(yīng).pdf

1、本研究以南方常見種之一黑腹絨鼠(Eothenomeys melanogaster)為對象,測定其在不同季節(jié)以及在3個(gè)不同溫度(25±1℃,15±1℃,5±1℃)中馴化0d、7d、14d、21d和28d后體重、體脂、器官重量、能量收支、基礎(chǔ)代謝率(BMR)、非顫抖性產(chǎn)熱(NST)與褐色脂肪組織(BAT)和肝臟的產(chǎn)熱活性等的變化。對黑腹絨鼠在不同季節(jié)和不同溫度下的生理調(diào)節(jié)模式進(jìn)行了研究。主要結(jié)果和結(jié)論如下:
　　 1.季節(jié)波動對黑腹

2、絨鼠的體重和體脂均有顯著影響。秋季黑腹絨鼠體重、體脂重量、體脂含量、胴體濕重及胴體干重最高,冬季次之,夏季最低;去脂胴體干重?zé)o季節(jié)間差異。這一季節(jié)動態(tài)受溫度影響外,還可能與黑腹絨鼠繁殖、食性和棲息地的氣候有關(guān)。
　　 2.冬季黑腹絨鼠每日攝入能、每日消化能和每日可代謝能均顯著高于夏季。且冬季黑腹絨鼠消化道如小腸、大腸的鮮重,胃和盲腸的鮮重及干重均顯著大于夏季,表明黑腹絨鼠可能通過消化道重量的適應(yīng)性提高來延長食物在消化道內(nèi)的滯留時(shí)

3、間或增加吸收面積來保持其高消化率。同時(shí),機(jī)體最主要的能量運(yùn)輸器官——心臟的鮮重也在冬季相應(yīng)的增加,反映了在冬季環(huán)境的脅迫中,動物整體能量代謝活性隨之增強(qiáng)。
　　 3.黑腹絨鼠在冬季具有較高的BMR和NST,顯著高于其他季節(jié),暗示黑腹絨鼠產(chǎn)熱速率的調(diào)整是其適應(yīng)季節(jié)變化的重要對策之一。黑腹絨鼠BAT的相對重量、線粒體蛋白含量和線粒體COX活力均在冬季顯著高于其他季節(jié),夏季為最小值。肝臟的相對重量在夏季偏高,但其線粒體蛋白含量和線粒體

4、COX活力在冬季最高,BAT和肝臟的產(chǎn)熱特征季節(jié)性變化與代謝率季節(jié)變化具有一致性,說明黑腹絨鼠的BAT和肝臟積極參與了季節(jié)性馴化中產(chǎn)熱的適應(yīng)性調(diào)節(jié)。
　　 4.黑腹絨鼠體重在25±1℃、15±1℃和5±1℃分別呈現(xiàn)極顯著增加、極顯著增加和顯著降低的趨勢。黑腹絨鼠能量攝入各指標(biāo)在25±1℃、15±1℃和5±1℃下分別不同程度地降低、增加和上升;而黑腹絨鼠消化率和可代謝能效率在25±1℃、15±1℃中無顯著變化,但在5±1℃下顯著提

5、高。由此可見,暖溫(25±1℃)條件下,動物保留了更多能量用于身體組織的構(gòu)建和身機(jī)能的恢復(fù);較低溫度(15±1℃)能夠誘導(dǎo)動物增加能量儲存為即將來臨的冬季作好準(zhǔn)備;而低溫(5±1℃)脅迫黑腹絨鼠增加能量攝入和消化效率及適量的動用身體內(nèi)的脂肪以維持能量收支的平衡。
　　 5.25±1℃馴化下,黑腹絨鼠的BMR保持相對穩(wěn)定,肝臟除線粒體COX活力顯著下降,其他活性指標(biāo)無顯著變化;15±1℃馴化中,黑腹絨鼠BMR顯著增加,肝臟線粒體蛋

6、白含量和線粒體COX活力均極顯著提升;5±1℃使黑腹絨鼠BMR隨時(shí)間極顯著升高,肝臟各產(chǎn)熱特征均與時(shí)間極顯著相關(guān)。且通過與不同地區(qū)鼠種的比較發(fā)現(xiàn),低溫下黑腹絨鼠肝臟線粒體COX活力提高的水平和BMR增加的幅度具有一致性。以上結(jié)果進(jìn)一步表明了肝臟產(chǎn)熱能力的增加是BMR提高的一個(gè)重要細(xì)胞機(jī)制。
　　 6.BAT是小型哺乳動物NST的主要產(chǎn)熱器官這一論點(diǎn)在本研究中也得到證實(shí):25±1℃馴化下,黑腹絨鼠的NST呈下降趨勢,BAT相對重量

7、、線粒體蛋白含量和線粒體COX活力也有所下降,但均變化不顯著;15±1℃馴化中,黑腹絨鼠NST顯著提高,同時(shí)BAT各產(chǎn)熱特征也與時(shí)間顯著正相關(guān);而5±1℃下,黑腹絨鼠NST和BAT的各項(xiàng)指標(biāo)變化最劇烈,均隨時(shí)間極顯著增加。冷馴化下NST的提高幅度沒有其BMR明顯也不及北方的物種,充分體現(xiàn)了其棲息地的地理位置和氣候條件特征。
　　 7.黑腹絨鼠各生理參數(shù)在馴化過程中具有一定的時(shí)間規(guī)律:其體重、能量攝入、BMR、BAT和肝臟的相對重

8、量、線粒體蛋白含量及線粒體COX活力值在3個(gè)溫度的馴化下隨時(shí)間均逐漸上升或下降,且大部分指標(biāo)在21d達(dá)到最值,或在21d后仍保持先前趨勢但幅度明顯變小。說明21d左右可能是黑腹絨鼠新生理穩(wěn)態(tài)形成所需要的時(shí)間。
　　 8.黑腹絨鼠體重、能量攝入、代謝率、線粒體蛋白含量及酶活力隨季節(jié)變化的趨勢與在相應(yīng)溫度下的變化模式之間存在很大的關(guān)聯(lián)性。如在寒冷的冬季,黑腹絨鼠體重比秋季顯著降低,而低溫(5±1℃)下體重也呈降低的趨勢。黑腹絨鼠攝入

9、能冬季＞秋季＞春季＞夏季,具有隨溫度上升而下降的趨勢;相應(yīng)地,攝入能和食物的利用率在暖溫(25±1℃)時(shí)下降,在較低溫度(15±1℃)時(shí)顯著增加,而在低溫(5±1℃)時(shí)則迅速增加。以上結(jié)果在一定程度上說明了溫度因子在自然季節(jié)馴化中具有至關(guān)重要的地位。
　　 黑腹絨鼠為適應(yīng)不同的季節(jié)和溫度環(huán)境,通過調(diào)控自身在細(xì)胞水平、器官組織以及整體上的能量代謝和產(chǎn)熱活力來維持恒定的體溫和正常的生理機(jī)能,這對其生存、繁殖和進(jìn)化具有重大的意義。黑腹