肌醇（myo-inositol）作为鸟类代谢关键调节剂：从分子机制到季节性行为的代谢调控研究

鸟类作为天然高血糖且胰岛素不敏感的物种，其血糖水平是哺乳动物的两倍。本研究通过整合基因组学、细胞生物学和行为学方法，揭示了肌醇（MI）在鸟类代谢中的核心作用：MI通过调控丙酮酸脱氢酶复合体（PDH）增强脂肪酸氧化，抑制脂肪积累，且蜂鸟能季节性调节MI摄入以匹配能量需求。该发现为理解鸟类胰岛素抵抗的进化适应提供了新视角，论文发表于《SCIENCE ADVANCES》。

　　

鸟类在进化中形成了独特的代谢策略：尽管血糖浓度是哺乳动物的两倍且胰岛素水平仅为10%，却不会发展糖尿病症状。这种“高血糖却不致病”的现象背后，隐藏着怎样的代谢调控机制？近年来，肌醇（myo-inositol, MI）——一种由葡萄糖-6-磷酸合成的糖醇——在哺乳动物高血糖调控中的作用逐渐被揭示，但其在鸟类中的功能仍属未知。蜂鸟等鸟类面临严苛的能量挑战：它们需要高效利用脂肪支持长距离迁徙和夜间禁食，同时避免因过量储能影响飞行敏捷性。这种精密的能量平衡如何实现？

为解答这一问题，研究团队以安娜蜂鸟（Calypte anna）为模型，结合跨物种基因组分析、行为实验和细胞能量代谢测定，系统探索了MI的调控作用。研究发现，蜂鸟能通过味觉或生理反馈主动识别并调节MI摄入量：迁徙后体重较高的个体更倾向于选择含MI食物，而高浓度MI（5%）的长期摄入显著降低其傍晚脂肪储备。基因组分析显示，三种MI转运蛋白（SLC2A13/HMIT、SLC5A3/SMIT1、SLC5A11/SMIT2）在鸟类中高度保守，且未发现蜂鸟特异的适应性突变，暗示功能调控可能发生在表达层面而非蛋白结构。

关键的细胞实验揭示了MI的作用机制：在QT6鹌鹑成纤维细胞中，MI通过抑制PDH活性（降低17.96倍）减少丙酮酸进入三羧酸循环，迫使细胞转向脂肪酸氧化供能。当培养基补充棕榈酸时，MI处理组的最大呼吸速率显著提升，证实其增强外源脂肪酸氧化的能力。这种“代谢开关”效应与鸟类迁徙时的高脂需求高度契合——野外数据也显示，停歇期的迁徙鸟类血浆MI水平升高，可能通过类似机制加速脂肪利用。

研究采用的主要技术包括：1）蜂鸟行为学实验（双选喂食系统和连续体重监测）；2）跨物种MI转运蛋白基因保守性分析（基于13种新测序蜂鸟物种的基因组数据）；3）细胞能量代谢测定（Seahorse线粒体压力测试和PDH活性检测）。

研究结论部分指出，MI通过双重途径优化鸟类能量管理：一方面作为胰岛素信号通路的次级信使（尽管鸟类整体胰岛素不敏感），另一方面直接调控PDH复合体导向脂肪供能。这种机制解释了鸟类如何在胰岛素抵抗背景下维持代谢稳态，也为人类糖尿病研究提供了跨物种比较的新线索。论文发表于《SCIENCE ADVANCES》，其创新性在于首次将MI的分子功能与鸟类生态行为联系起来，揭示了代谢调控如何支持极端生理需求下的生存策略。