论文部分内容阅读
哺乳动物为了在寒冷条件下保持体温稳定,通常其会激活复杂的多器官代谢反应以增加产热,其中脂肪组织在动物的体温调节中起着非常重要的作用。白色脂肪组织(White adipose tissue,WAT)主要起能量储存的作用,而褐色脂肪组织(Brown adipose tissue,BAT)是非颤抖性产热的主要部位,对于小型哺乳动物抵御低温环境具有重要作用。在本研究中,使用液相色谱-质谱联用技术(Liquid Chromatograph-Mass Spectrometer,LC-MS)对冷驯化(5℃)下中缅树鼩(Tupaia belangeri)的白色脂肪组织和褐色脂肪组织进行非靶向代谢组测定,通过主成分分析(Principal components analysis,PCA)、层次聚类分析、代谢通路分析等方法来分析比较WAT和BAT之间生化组成的差异,阐明冷胁迫条件下两种脂肪组织在代谢组学方面是如何应对低温环境,从而阐明中缅树鼩的代谢过程和能量稳态调节机制,深入理解东洋界小型哺乳动物应对环境变化的生存适应机理和进化意义。本论文主要包括两个部分:(1)冷驯化下中缅树鼩WAT的代谢组学研究使用LC-MS技术对冷驯化(5℃)下中缅树鼩的WAT进行非靶向代谢组测定。差异代谢物统计分析和层次聚类分析显示:冷驯化下中缅树鼩WAT差异代谢物有34种,其中有26种差异代谢物的浓度是上调的,8种是下调的。差异代谢物通路分析显示:在冷驯化下中缅树鼩WAT代谢通路中有6个代谢通路的代谢产物在其产热中处于非常重要的衔接位置,其中仅有三羧酸循环(Citrate cycle,TCA循环)通路中的组织极性差异性代谢产物数目对于整个通路覆盖率具有显著性,故在WAT中,中缅树鼩通过增加TCA循环通路的中间产物(柠檬酸、顺乌头酸)、丙酮酸、磷酸烯醇丙酮酸(phosphoenolpyruvic acid,PEP)的浓度来增加中缅树鼩产热能力,以应对冷胁迫。(2)冷驯化下中缅树鼩BAT的代谢组学研究使用LC-MS技术对冷驯化(5℃)下中缅树鼩的BAT进行非靶向代谢组测定。差异代谢物统计分析和层次聚类分析显示:冷驯化下中缅树鼩BAT差异代谢物有59种,其中有45种差异代谢物的浓度是上调的,14种是下调的。差异代谢物通路分析显示:在冷驯化下中缅树鼩BAT代谢通路中有15个代谢通路的代谢产物在其产热中处于非常重要的衔接位置,其中三羧酸循环(TCA循环)、乙醛酸和二羧酸代谢通路中的组织极性差异性代谢产物数目对于整个通路覆盖率具有显著性,故在BAT中,中缅树鼩通过增加TCA循环通路、乙醛酸和二羧酸代谢通路中的代谢物柠檬酸、顺乌头酸、苹果酸、丙酮酸、PEP、甘油酸的浓度来增加中缅树鼩产热能力,以应对冷胁迫。比较WAT和BAT,差异代谢物统计和层次聚类分析显示:冷驯化下中缅树鼩WAT和BAT比较的差异代谢物有20种,其中与冷驯化WAT组相比,冷驯化BAT组中差异代谢物浓度上调的有11种,都是属于氨基酸和核苷酸代谢物,有9种是下调的。比较WAT和BAT,差异代谢通路影响因子图和差异代谢物通路分析信息表显示:冷驯化下中缅树鼩BAT的差异代谢通路比冷驯化下中缅树鼩WAT的多。综上所述,WAT和BAT在糖代谢、氨基酸代谢、脂质代谢、核苷酸代谢等多种代谢通路上均具有显著性差异,且这些差异与两种组织不同的生物学作用密切相关。在低温条件下,中缅树鼩通过调整WAT和BAT中多种代谢通路的中间产物浓度来增强产热活性,以应对冷胁迫。此外,冷驯化条件下BAT体内发生的程度远远大于在WAT内发生的,并且与WAT相比,BAT更多是通过调节核苷酸代谢物的浓度来应对冷胁迫。