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为探究潮间带两栖鱼类应对空气暴露所致干燥、氧化应激等挑战的机制，研究人员以 Scartelaos histophorus 为对象，分析其皮肤在不同时长空气暴露及恢复后的生理、组织学和转录组响应，发现表皮重塑、抗氧化酶激活及 PPARs 通路中 c1qtnf7 上调等，为理解两栖鱼类生存策略提供新视角。
在地球的潮间带，这片由潮汐周期主宰的区域，温度、盐度和湿度等环境因子时刻经历着剧烈且快速的波动，对栖息于此的生物构成了严峻的生理挑战。对于水生生物而言，周期性的空气暴露更是意味着要直面干燥、氧化应激和渗透失衡等多重威胁。尽管许多潮间带生物已进化出接近其生理极限的适应策略来应对环境变化，但在全球气候变化的大背景下，极端高温事件在全球 38% 的沿海地区愈发频繁，这无疑让它们的生存面临着更大的考验。然而，目前对于像 Scartelaos histophorus 这种广泛分布于西北太平洋潮间带的弹涂鱼，其应对空气暴露的生理和分子机制却知之甚少。为了填补这一研究空白，中国海洋大学的研究人员开展了相关研究，该研究成果发表在《Environmental Research》上，旨在深入揭示 Scartelaos histophorus 的适应策略，为理解两栖鱼类在动态环境中的生存机制提供关键 insights。
研究人员采用了组织学分析、酶活性测定和转录组测序等主要关键技术方法。实验中，将 Scartelaos histophorus 置于受控的实验室条件下，进行 9 小时的空气暴露胁迫，随后进行 12 小时的水生恢复。通过对不同处理阶段的皮肤样本进行组织学观察，测定抗氧化酶活性，并开展转录组分析，以全面解析其生理和分子响应。
组织学改变与氧化损伤
研究发现，Scartelaos histophorus 的皮肤由表皮和真皮组成。在对照组和 1 小时空气暴露胁迫组之间，表皮厚度无统计学显著差异，但经过 9 小时空气暴露胁迫后，表皮厚度显著增加（P < 0.05）。而真皮厚度在 0.04 至 0.13 mm 之间，在空气暴露胁迫及水生恢复过程中也呈现出明显变化。这表明长时间的空气暴露会引发表皮结构的重塑，这种重塑可能是为了增强屏障功能，减少水分流失，以应对干燥胁迫。
空气暴露和水生恢复下的皮肤适应性重塑与代谢变化
组织学分析显示，长时间空气暴露胁迫后，Scartelaos histophorus 皮肤的表皮和真皮均显著增厚，而水生恢复则使真皮组织更加致密并重新 hydrated。这种结构重塑很可能增强了皮肤的屏障功能，最大限度地减少水分流失，是对干燥胁迫的一种适应性反应。类似的表皮修饰在其他两栖鱼类中也有记载，进一步表明这种结构变化在两栖鱼类应对空气暴露中的普遍性。
转录组分析
转录组 profiling 鉴定出差异表达基因，这些基因显著富集于与角质化、缺氧反应、血管形态发生和细胞外基质重塑相关的通路中，突显了表皮可塑性的分子基础。值得注意的是，在空气暴露期间，过氧化物酶体增殖物激活受体（PPARs）信号通路被激活，c1qtnf7 基因上调，表明其参与脂质调节和表皮适应。这些结果为 Scartelaos histophorus 应对空气暴露的分子机制提供了深入的见解。
综上所述，该研究表明空气暴露胁迫显著影响了 Scartelaos histophorus 的生理和分子响应。在空气暴露下，其皮肤经历了结构重塑，表现为表皮厚度增加，以减轻干燥诱导的损伤并维持水和离子稳态。转录组分析确定了与细胞外基质重塑、血管形态发生等相关的关键通路，以及 PPARs 信号通路在表皮适应中的重要作用。这些发现不仅加深了我们对两栖鱼类在潮间带环境中适应策略的理解，还为研究生物在动态沿海生态系统中应对环境胁迫的机制提供了有价值的见解，有助于更好地预测和应对气候变化对沿海生物多样性的影响。
