Hedgehog信号通路通过调控自噬和代谢稳态影响鳜鱼慢肌功能的转录组学研究

研究人员针对鱼类慢肌代谢调控机制不明的科学问题，通过抑制Hedgehog(Hh)信号通路，结合转录组测序、Western blot和透射电镜等技术，发现Hh通路通过mTOR-FoxO-自噬轴调控鳜鱼慢肌代谢稳态。该研究首次揭示Hh通路在鱼类成体慢肌中的调控作用，为水产动物肌肉品质改良提供理论依据。

　　

在鱼类生理学领域，骨骼肌作为重要的能量储存和运动执行组织，其慢肌纤维因富含线粒体和肌红蛋白，在维持有氧运动和抗疲劳方面具有特殊作用。然而，关于调控鱼类慢肌代谢平衡的分子机制，特别是Hedgehog(Hh)信号通路在成体鱼类慢肌中的功能，长期以来缺乏系统研究。这一问题对于理解鱼类运动生理学特征，以及提高重要经济鱼类的养殖品质具有重要意义。

长沙大学的研究团队以我国重要经济鱼类鳜鱼(Siniperca chuatsi)为研究对象，通过抑制Hh信号通路，结合多组学分析技术，深入探究了该通路在慢肌代谢调控中的作用机制。相关研究成果发表在《Reproduction and Breeding》杂志上。

研究人员主要采用Hh通路抑制剂Cyclopamine处理实验组，设置DMSO对照组；通过Illumina Novaseq6000平台进行转录组测序；使用DESeq2软件分析差异表达基因(DEGs)；借助GO和KEGG数据库进行功能富集分析；通过Western blot检测自噬标志蛋白LC3-II/LC3-I比值；运用透射电子显微镜(TEM)观察自噬溶酶体超微结构。

在"3.1 转录组测序、数据质量控制及基因功能注释"部分，研究获得6个文库共241,846,174条高质量clean reads，检测到23,707个基因，KEGG分析显示这些基因富集于43条信号通路，其中信号转导通路包含73个基因最为突出。

"3.2 差异表达分析及富集分析"结果显示，Cyclopamine处理组与对照组相比共筛选出666个DEGs，其中306个上调、360个下调。关键基因包括自噬相关基因Slc5a7、Stat5b、Card9等，代谢相关基因Aprt、Tk2、Eno3，以及肌肉生长相关基因Myh10、Myoc等。KEGG富集分析发现DEGs显著富集于自噬通路、mTOR信号通路和FoxO信号通路。

"3.3 RT-qPCR验证"部分证实了转录组数据的可靠性，四个自噬相关基因Gsk3b、Sgk1、Irs1和Igf1r在Cyclopamine处理组表达下调，与测序结果一致。

"3.4 Western blot分析和TEM分析"获得关键发现：Western blot显示Cyclopamine组LC3-II/LC3-I比值显著升高，表明自噬水平增强；但TEM观察发现处理组自噬溶酶体数量反而减少，肌纤维Z线结构模糊、H带消失，提示Hh通路抑制可能导致自噬体-溶酶体融合障碍。

讨论部分指出，该研究首次在鱼类成体阶段证实Hh信号通路通过调控自噬和代谢相关基因表达影响慢肌功能。研究发现的7个关键自噬调控基因和3个代谢相关基因为理解鱼类肌肉稳态维持提供了新视角。特别值得注意的是，Hh通路抑制导致的"自噬水平升高但自噬溶酶体减少"这一看似矛盾的现象，与先前在黑色素瘤细胞中的研究结果一致，表明Hh通路可能主要影响自噬早期过程而非后期融合阶段。

这项研究不仅拓展了对Hh信号通路在脊椎动物肌肉系统中功能的认识，而且为水产养殖中通过调控信号通路改善鱼类肌肉品质提供了潜在靶点。研究揭示的mTOR-FoxO-自噬调控网络，为理解鱼类运动代谢的分子基础建立了新框架，具有重要的理论和应用价值。