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为探究海七鳃鳗（Petromyzon marinus）肝脏代谢如何支持繁殖功能，研究人员对不同性成熟阶段（PSM、SM、POF、OF）雌雄个体肝脏进行非靶向代谢组学分析。发现成熟雄性氨基酸、脂肪酸代谢上调，雌性氨基酸调控略高，代谢动态与繁殖策略一致。该研究为理解其生殖代谢机制提供新视角。
在神秘的水生生物世界里，海七鳃鳗（Petromyzon marinus）作为一种独特的无颌脊椎动物，其繁殖过程充满了令人着迷的生物学谜题。这种原产于大西洋的生物，在幼体阶段会寄生在其他鱼类身上吸食血液和体液，而成年后则停止进食，长途迁徙至产卵溪流完成最终的性成熟。这一生命历程中，雌鳗需要在停食后合成大量卵黄脂磷蛋白（VTG）运输至卵巢，雄鳗则要通过肝脏生产大量胆汁酸信息素前体并经鳃释放以吸引雌鳗。然而，关于其肝脏代谢如何动态支持这些繁殖策略的科学认知却长期处于 “暗区”—— 尤其是性成熟过程中肝脏代谢通路的具体变化机制尚未明晰，这成为理解其繁殖生物学的关键瓶颈。
为揭开这一谜团，美国密歇根州立大学（Michigan State University）的研究团队聚焦于海七鳃鳗的性别和成熟阶段差异，开展了一项具有突破性的代谢组学研究。该研究成果发表在国际知名期刊《Metabolomics》上，通过深入解析不同发育阶段雌雄个体的肝脏代谢特征，首次系统性揭示了其代谢动态与繁殖策略的内在关联，为水生生物繁殖生理学领域添上了浓墨重彩的一笔。
研究人员采用了一系列先进的技术手段来解码肝脏代谢的 “密码”：首先从美国密歇根州 Ocqueoc 河采集了处于不同性成熟阶段的海七鳃鳗，包括预产卵雄性（PSM）、产卵雄性（SM）、预排卵雌性（POF）和排卵雌性（OF），通过视觉检查第二性征和配子排出情况进行精准分组。随后利用 Thermo Q-exactive Orbitrap UPLC/MS/MS 系统对肝脏组织提取物进行非靶向代谢组学分析，并结合 Progenesis QI、Compound Discoverer 和 Metaboanalyst 等软件进行数据处理，同时检测了肝脏糖原和甘油三酯含量以评估能量储存水平。
代谢组学分析揭示性别与成熟阶段的代谢差异
主成分分析（PCA）和偏最小二乘判别分析（PLS-DA）显示，不同性别和成熟阶段的代谢谱存在显著分离。在雄性中，成熟 SM 组相较于未成熟 PSM 组，次级胆汁酸合成显著上调，如石胆酸（FC=3503.3）、硫代石胆酸（FC=69.5）以及海七鳃鳗特异性胆汁酸（如 Petromyzonol 硫酸盐 FC=988.6）均呈现高表达，同时氨基酸（酪氨酸、苯丙氨酸、鸟氨酸等）和脂肪酸（亚油酸、棕榈油酸等）代谢通路显著激活，三羧酸（TCA）循环相关代谢物（柠檬酸、琥珀酸）水平升高，表明碳水化合物代谢增强。
雌性群体中，成熟 OF 组与未成熟 POF 组的代谢差异相对温和，但仍观察到特定氨基酸代谢变化，如甲酰犬尿氨酸（FC=26.0）、天冬氨酸（FC=16.2）上调，而多数氨基酸呈现下调趋势。值得注意的是，OF 组脂肪酸代谢整体下调，这可能与卵黄生成过程中脂质的大量消耗有关。此外，核苷酸代谢中的尿酸（FC=8.6）在 OF 组显著升高，提示其可能参与雌性成熟的特殊代谢需求。
能量储存分子的性别与阶段特异性变化
肝脏糖原和甘油三酯含量分析显示，未成熟个体（PSM、POF）的糖原水平显著高于成熟个体（SM、OF），表明糖原在迁徙过程中作为主要能源被消耗。有趣的是，雄性肝脏甘油三酯含量显著高于雌性，这与雄性脂质代谢上调以支持胆汁酸合成的现象一致，进一步印证了代谢动态与繁殖功能的紧密关联。
代谢策略与繁殖功能的深度关联
讨论部分指出，雄性通过上调脂肪酸代谢和胆汁酸合成，为信息素生产提供前体物质，而雌性则依赖氨基酸代谢支持卵黄蛋白合成。研究还发现，成熟个体的 TCA 循环代谢物上调，提示其主要通过有氧代谢供能，这与未成熟个体可能依赖的无氧代谢策略形成鲜明对比。这些结果共同勾勒出一幅 “性别定制化” 的代谢蓝图 —— 雄性聚焦于化学信号的生产以吸引配偶，雌性则倾尽全力完成卵黄生成，二者均通过代谢通路的精准调控实现繁殖成功率的最大化。
这项研究不仅填补了海七鳃鳗繁殖代谢机制的知识空白，更为理解其他半洄游性鱼类的生殖策略提供了重要参考。通过代谢组学的 “分子镜头”，研究者首次清晰观察到性别和成熟阶段如何塑造肝脏代谢的 “底层逻辑”，这对于揭示水生生物适应极端繁殖模式的进化奥秘具有里程碑式意义。未来，这些发现可能为调控入侵物种繁殖、保护濒危鱼类种群提供创新性的代谢靶点，让我们得以从分子层面解码生命繁衍的奇妙旅程。
