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为探究缺氧对三倍体虹鳟（Oncorhynchus mykiss）肝脏的影响，研究人员整合转录组和生物信息学分析，发现 45 个差异表达 miRNA（DEmiRNAs）及 117 对负调控 miRNA - mRNA 对，其靶基因参与免疫和应激反应，该研究深化了对虹鳟缺氧应激分子机制的理解。
在神秘的水生世界里，氧气就如同生命的 “能量密码”，掌控着水生生物的命运。对于生活在自然水域中的鱼儿们来说，水中氧气含量的高低，直接关系到它们的生存与健康。近年来，全球环境变化如同一场无形的风暴，海洋升温、水体富营养化、盐度增加、高密度养殖以及特殊的高海拔地理环境等因素相互交织，使得水体缺氧现象日益严重。在我国青海地区，独特的高海拔环境导致空气稀薄、含氧量低，这对当地的水生生物，尤其是三倍体虹鳟，构成了巨大的生存挑战。
三倍体虹鳟凭借其独特的优势，如避免肉质恶化、减少能量消耗、降低与野生种群杂交风险等，在水产养殖业中占据重要地位。然而，频繁遭遇的缺氧问题却让它们的生长发育受阻，也给养殖户带来了不小的经济损失。尽管目前对于蛋白质编码基因（如 mRNAs）和长链非编码 RNA（lncRNAs）在鱼类应对缺氧环境方面的研究取得了一定进展，但微小 RNA（miRNA，一类长度约 20 - 24 个核苷酸的非编码 RNA，可在转录后调控基因表达 ）在虹鳟缺氧反应中的精确调控机制，仍如同被迷雾笼罩，亟待揭开。
为了驱散这层迷雾，来自中国的研究人员踏上了探索之旅。他们整合转录组学和生物信息学分析方法，深入研究在青海高海拔低氧特殊环境下，三倍体虹鳟肝脏中 miRNA 的调控机制以及它们与缺氧环境的相互作用。这项研究成果发表在《Comparative Biochemistry and Physiology Part D: Genomics and Proteomics》杂志上，为我们认识鱼类在极端低氧环境下的生存策略提供了新的视角。
研究人员主要运用了转录组测序技术和生物信息学分析方法。转录组测序能够全面获取生物体在特定状态下的基因表达信息，为后续分析提供海量数据基础；生物信息学分析则如同数据 “解码器”，帮助研究人员从繁杂的数据中挖掘出有价值的信息，识别差异表达的 miRNA、构建 miRNA - mRNA 相互作用网络等。研究中使用的三倍体虹鳟购自中国水产科学研究院黑龙江水产研究所，为实验提供了稳定可靠的样本来源。
在实验动物和实验设计方面，研究人员精心挑选经静水压力诱导形成的三倍体虹鳟，这些虹鳟的受精卵保留了三套染色体（2 套母源 + 1 套父源）。实验前，鱼儿们在高地冷水鱼养殖重点实验室进行适应环境的准备。之后，研究人员将其分为缺氧组（D 组）和常氧组（E 组），为后续对比分析奠定基础。
对 miRNA 测序数据进行 mapping 和注释时，研究人员如同严谨的 “数据侦探”。经过对原始数据的层层筛选，获得了高质量的 miRNA 数据。平均每个样本的 clean reads 达到 13,509,759，其中高质量数据占 clean reads 的 99.01%，clean tags 占高质量数据的 94.91%，match abundance 占总丰度的 90.23% 。从 D 组和 E 组分别得到 40,796,156 和 36,070,908 个 clean tags，这些数据为后续深入分析提供了坚实支撑。
通过深入的差异表达分析，研究人员发现了 45 个差异表达的 miRNA（DEmiRNAs），其中 22 个上调，23 个下调。进一步研究发现，关键的 DEmiRNAs，如 novel - m0361 - 5p 和 novel - m0513 - 3p，能够显著调控缺氧相关基因，如表皮生长因子受体（EGFR）、血管内皮生长因子（VEGFA ），形成了 326,452 对负相关的 miRNA - mRNA 对。
研究人员构建了系统的 miRNA - mRNA 相互作用网络，这个网络就像一幅精密的 “调控地图”，清晰展示了 miRNA 与 mRNA 之间的相互关系。通过这幅 “地图”，研究人员能够直观地看到不同分子之间的联系，为理解复杂的调控机制提供了有力工具。
对 DEmiRNAs 的靶基因进行基因本体（GO）富集分析，结果显示这些靶基因主要富集在免疫系统过程和刺激响应等生物学功能上。这表明在缺氧环境下，虹鳟肝脏的免疫和应激反应被激活，机体试图通过这些机制来应对缺氧带来的挑战。
京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路分析进一步揭示，VEGF 和 ErbB 共同激活下游的丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）级联反应。在这个过程中，MAP3K1 作为上游激酶，磷酸化并激活 MAPKK，进而激活 MAPK 。这一系列的连锁反应在调控肝细胞代谢、存活和缺氧耐受性方面发挥着关键作用，三条通路协同作用，共同介导了虹鳟对缺氧应激的适应。
在讨论部分，研究人员指出，缺氧条件下三倍体虹鳟肝脏的生理和代谢发生了显著变化。作为代谢和解毒的核心器官，肝脏通过一系列适应性机制来应对缺氧压力，例如能量代谢从有氧呼吸转变为无氧途径，以维持三磷酸腺苷（ATP）的供应；缺氧诱导因子（HIF）相关基因表达上调，进而调控血管生成、红细胞生成等关键通路 。
综合来看，这项研究通过对缺氧组和常氧组虹鳟肝脏 miRNA 表达谱的高通量测序分析，全面揭示了 miRNA 在三倍体虹鳟应对缺氧环境中的重要调控作用。不仅发现了多个关键的 DEmiRNAs 及其靶基因，还明确了相关的信号通路，为我们理解鱼类缺氧适应的分子机制提供了丰富的信息。这一成果不仅有助于我们深入认识鱼类在极端环境下的生存奥秘，更为培育抗应激能力更强的鱼类品种、优化养殖策略提供了重要的理论依据，在水产养殖领域具有广阔的应用前景。
