低温胁迫下低眼巨鲇能量应激-胆固醇代谢紊乱-细胞凋亡的分子互作机制解析

针对冷水性鱼类养殖中低温应激导致的生长抑制和死亡率升高问题，四川农业大学团队通过多组学联用技术，揭示了低眼巨鲇（Pangasianodon hypophthalmus）在程序性降温（25→15°C）中AMPK/PPAR/PI3K-AKT-mTOR通路抑制引发能量应激、hmgcr介导的胆固醇合成障碍及线粒体凋亡的分子网络，为提升鱼类抗寒能力提供理论依据。

　　

在全球水产养殖业中，低眼巨鲇（Pangasianodon hypophthalmus）作为年产量超200万吨的重要经济鱼种，却因极端畏寒（致死温度<15°C）每年造成巨额经济损失。这种鲇形目鱼类在20°C以下即出现摄食减少、生长停滞，更易爆发水霉病感染。尽管前人发现斑马鱼等模式生物可通过脂肪酸β-氧化（β-oxidation）适应低温，但关于热带鲇鱼如何协调能量代谢、胆固醇稳态与细胞凋亡的分子机制仍是未解之谜。

四川农业大学研究团队在《Aquaculture》发表的研究中，采用程序性降温（25°C→20°C→15°C）模拟养殖环境温度骤变，结合血清生化、组织病理、透射电镜、流式细胞术、代谢组与转录组联合分析，系统解析了低眼巨鲇（13.52±1.54 g）的低温应激响应机制。

关键技术方法
实验选取健康低眼巨鲇幼鱼，通过梯度降温建立冷应激模型。采用试剂盒检测血清中MDA（丙二醛）、SOD（超氧化物歧化酶）等氧化指标；H&E染色观察鳃、肝、肌肉组织病变；JC-1探针测定肝线粒体膜电位（ΔΨm）；UPLC-QTOF-MS非靶向代谢组与Illumina转录组联合分析；qPCR和Western blot验证关键基因（如hmgcr、p53）和蛋白表达。

研究结果

1. 生理与组织病理学特征
   血清分析显示低温组MDA上升50.2%（P<0.05），CAT（过氧化氢酶）活性增强但SOD下降32.7%，胆固醇水平降低至对照组的61.4%。电镜观察到肝线粒体嵴断裂，ΔΨm下降68.3%（P<0.01），TUNEL阳性细胞数增加4.1倍，证实低温诱发氧化损伤与凋亡。

2. 代谢通路重编程
   代谢组筛选到25种差异胆汁酸，转录组显示AMPKα（PRKAA1）表达下调2.4倍，其下游PPARγ（过氧化物酶体增殖物激活受体γ）和PI3K（磷脂酰肌醇3-激酶）通路同步抑制。胆固醇合成关键酶HMGCR（3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶）表达量降低3.8倍，与血清胆固醇减少呈正相关（r=0.82）。

3. 分子互作网络
   共表达分析揭示p53通过抑制mTORC1（哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合体1）调控糖酵解，同时胆汁酸转运蛋白ABCB11表达下调导致胆汁淤积。AMPK抑制通过上调CASP3（半胱天冬酶3）促进线粒体凋亡，形成能量-胆固醇-凋亡级联反应。

结论与意义
该研究首次绘制了热带鲇鱼低温应激的分子路线图：温度敏感型AMPK-PPAR轴失活引发能量危机，hmgcr介导的胆固醇合成障碍加剧膜结构损伤，PI3K/AKT/mTOR通路抑制与p53激活共同触发线粒体凋亡。这一发现不仅解释了低眼巨鲇低温耐受性差的本质（如20°C时SGR下降30%），更为抗寒品种选育提供了新靶点——通过调控AMPK/hmgcr/p53网络平衡能量分配与细胞稳态。研究建立的"多组学-病理-生理"整合分析框架，为水产动物环境适应机制研究提供了范式。