甘肃鼢鼠终生生活在地下洞道中,是一种典型的地下鼠,广泛分布于我国西北地区。地下鼠生活的洞道中氧浓度最低可达6%,并随季节动态变化。甘肃鼢鼠长期的地下生活使得它们进化出许多适应性特征,在形态和生理代谢上与地面鼠存在很多不同。在长期低氧的生存环境,代谢需求与能量供应的平衡是生存的关键。能量生成主要依靠氧化磷酸化,需要大量氧气维持该过程,而甘肃鼢鼠生活在低氧环境,这对其生存提出了严峻挑战,但甘肃鼢鼠却能在此恶劣环境中生存下来,说明其对低氧具有极强耐受性。本研究选取心脏的左心室组织,从多角度分析甘肃鼢鼠心肌组织的能量代谢过程,探索其心脏的适应性变化,丰富地下鼠低氧耐受生理,并可以给由于氧供应不足而导致的心肌疾病研究提供思路。实验动物为甘肃鼢鼠和SD大鼠,分为3组,每组有4只甘肃鼢鼠和4只SD大鼠,分别使用21%、10.5和6.5%氧浓度处理,研究不同氧浓度条件下,心脏能量代谢的变化。用蛋白荧光染色方法检测左心室中肌丝的重要成分MHC（myosin heavy chain）和 ssTnI（slow skeletal muscle troponin I）蛋白的变化。测定 ATP 和CrP（磷酸肌酸）的含量,观察低氧下心脏的能量状态。用实时荧光定量PCR技术半定量葡糖糖氧化代谢相关的基因（PDK4、ME1和PC）的mRNA水平,Western blot技术检测相关的蛋白（PDK4、PDH和ME1）的表达。用分光光度计测量PK（丙酮酸激酶）和ME1（苹果酸酶1）的酶活。本研究得到的主要结果:1.心脏左心室中α、β-MHC含量:甘肃鼢鼠的β-MHC蛋白表达量明显高于α-MHC蛋白,大约是α-MHC蛋白的3倍,而SD大鼠α-MHC蛋白高表达。因为β-MHC具有较低的ATP酶活性,所以高比例β-MHC消耗较少ATP,有利于甘肃鼢鼠适应低氧环境。ssTnI蛋白Western blot结果没有发现ssTnI蛋白在心脏左心室中表达的证据。2.心脏左心室中ATP、CrP含量:甘肃鼢鼠在低氧处理时,ATP、CrP含量均显著下降,但下降幅度很小。SD大鼠则下降幅度较大,尤其是在6.5%氧浓度时,ATP下降幅度接近一半。这说明甘肃鼢鼠在低氧时能量系统没有受到较大影响。3.PK酶活性:低氧处理条件下,甘肃鼢鼠和SD大鼠心脏左心室PK酶活性下降,但在6.5%氧浓度时没有进一步下降,说明糖酵解水平受低氧影响仅有小幅度下降。甘肃鼢鼠3种处理组中PK酶活均小于SD大鼠,说明甘肃鼢鼠心脏中糖酵解要弱于SD大鼠。4.对甘肃鼢鼠中葡萄糖氧化相关基因mRNA水平定量,发现PDK4mRNA表达量在6.5%氧浓度时有极大的升高,虽然SD大鼠PDK4 mRNA表达也升高,但也远不及甘肃鼢鼠的增加幅度。暗示PDK4响应氧浓度变化,在极低氧浓度时有转录水平的调控。ME1和PC的mRNA表达量在6.5%氧浓度时均呈现下降趋势。5.葡萄糖氧化相关基因的蛋白表达水平:甘肃鼢鼠PDK4蛋白表达量在6.5%氧浓度时有极显著升高,与mRNA结果一致。SD大鼠PDK4表达量低于甘肃鼢鼠,在6.5%氧浓度时差异显著。PDK4磷酸化PDH,导致PDH磷酸化程度增加,P-PDH和PDH Western blot结果证实了这一点。实验结果发现,ME1蛋白在6.5%低氧时上调表达,同时,ME1的酶活性测定结果支持这一点。ME1的上调,进一步削弱了葡萄糖氧化水平。综上,甘肃鼢鼠心脏高比例的β-MHC可以节省能量,并且在低氧时上调PDK4表达,磷酸化PDH来抑制葡萄糖氧化,减少葡萄糖消耗。ME1表达上调,进一步降低葡萄糖氧化磷酸化,并通过回补反应维持TCA循环中间体稳定。甘肃鼢鼠心脏这种应对低氧胁迫的心肌蛋白成分和代谢方式,可以维持低氧下心脏功能的稳定。