《Functional Ecology》：The effect of prenatal environment on brain mitochondrial function and prey detection in a lizard
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检测猎物的能力对许多动物的生存至关重要。然而，猎物检测是一种认知过程，可受到早期生活条件如产前应激或温度的影响。线粒体功能可能构成这些效应的基础，因为认知能力对能量需求高（即依赖有效的代谢功能），并且代谢衍生的氧化应激和氧化损伤可损害认知功能。然而，产前应激和
检测猎物的能力对许多动物的生存至关重要。然而，猎物检测是一种认知过程，可受到早期生活条件如产前应激或温度的影响。线粒体功能可能构成这些效应的基础，因为认知能力对能量需求高（即依赖有效的代谢功能），并且代谢衍生的氧化应激和氧化损伤可损害认知功能。然而，产前应激和热环境是否影响猎物检测，以及线粒体功能是否介导此类效应，仍知之甚少。在此，研究人员调查了产前环境、线粒体功能与猎物检测在delicate skink（Lampropholis delicata）中的联系。研究人员操纵了卵皮质酮（corticosterone, CORT）水平——爬行动物的一种关键应激激素——和孵化温度，并评估了蜥蜴检测化学和视觉猎物刺激的能力。随后，利用流式细胞术（flow cytometry），研究人员测量了嗅球（olfactory bulbs）和视顶盖（optic tecta）中的代谢功能、氧化应激和氧化损伤，这两个脑区参与感觉加工。尽管代谢功能和氧化应激对早期生活条件保持稳健，CORT和温度相互作用影响氧化损伤。特别地，CORT降低了冷孵化蜥蜴嗅球中的DNA损伤，但对热孵化蜥蜴没有影响。在两个脑区中，与CORT处理冷孵化蜥蜴相比，CORT处理热孵化蜥蜴的脂质过氧化较低，但未检测到其他处理间差异。此外，CORT处理蜥蜴在呈现化学线索时反应更快，但对视觉刺激没有。研究人员未发现线粒体功能与猎物检测之间的任何关系。研究人员的发现表明，产前条件对DNA损伤和猎物检测具有持久影响，但猎物检测似乎与L. delicata中的线粒体功能解耦。
研究背景：认知（cognition）包括动物获取、处理和储存信息，使刺激检测、识别、学习、记忆和决策成为可能。个体认知能力差异可影响生存和繁殖成功。早期生活条件对脑发育和认知能力关键，但相关研究多集中于学习与记忆，忽视刺激检测和识别。猎物检测是一种基础认知过程，对定位猎物、避免捕食者和与同种互动重要。早期条件可通过基因表达、神经递质/神经内分泌通路和脑结构影响认知，而线粒体功能是基本机制之一。认知能量需求高，依赖线粒体呼吸；线粒体呼吸产生活性氧（reactive oxygen species, ROS），当ROS超过抗氧化能力时导致氧化应激（oxidative stress）和氧化损伤（oxidative damage），损害神经元并降低认知能力。线粒体对环境敏感，应激相关激素和温度影响代谢。脊椎动物应激激活糖皮质激素（glucocorticoid, GC），CORT是爬行动物主要GC，可母体传递。温度直接调节外温动物代谢率和线粒体功能。已有
L. delicata研究显示，肝线粒体呼吸效率随高孵化温度下降，但对产前CORT及交互稳健；内侧皮质线粒体生理对两者稳健。然而，感觉加工脑区是否受影响未知。研究人员因此开展全因子设计，操纵卵CORT和孵化温度，评估化学和视觉猎物刺激检测，并分析嗅球和视顶盖线粒体功能。结论为：代谢功能和氧化应激对早期条件稳健；CORT与温度交互影响氧化损伤；CORT增强化学检测但不影响视觉；未发现线粒体功能与猎物检测关系。意义在于，产前条件对DNA损伤和猎物检测具有持久影响，但猎物检测与线粒体功能解耦，提示线粒体-认知关系可能具有物种、组织和情境依赖性。
关键技术方法：样本来自2019年建立的繁殖群体，2022年10月至2023年2月收集卵；最终线粒体测定80只蜥蜴，来自50个窝，每处理20只，行为观察320次，其中2次缺失。卵局部处理5 μL CORT溶液或100%乙醇对照，孵化温度冷（23 ± 3°C）或热（28 ± 3°C）。约225天后测试猎物检测，以活蟋蟀（
Acheta domestica）为熟悉猎物、活黄粉虫幼虫（
Tenebrio molitor）为不熟悉猎物，呈现化学或视觉刺激并记录检测潜伏期。安乐死后取嗅球和视顶盖，用流式细胞术测定线粒体密度、代谢能力（线粒体膜电位）、ROS、DNA损伤和脂质过氧化，采用贝叶斯模型和结构方程模型（structural equation modelling, SEM）分析。
研究结果：
3.1 产前CORT和温度是否影响脑线粒体功能？
3.1.1 嗅球：模型解释线粒体密度和代谢能力变异的37.8%–50.4%，ROS和氧化应激为39.9%–59%。DNA损伤和脂质过氧化随年龄增加，但产前CORT或温度独立不影响任何线粒体变量。脂质过氧化随CORT和温度变化：交互较弱，靶向对比显示CORT处理热孵化蜥蜴的脂质过氧化低于CORT处理冷孵化蜥蜴。
3.1.2 视顶盖：CORT、温度及其交互不影响线粒体密度、代谢能力或ROS产生；产前CORT和温度无独立氧化损伤效应。但CORT与温度交互影响DNA损伤和脂质过氧化。CORT对热孵化蜥蜴DNA损伤无影响，却降低冷孵化蜥蜴DNA损伤。CORT对脂质过氧化的影响依赖孵化温度：热孵化倾向降低，冷孵化倾向增加，但均未达统计支持；CORT-热蜥蜴脂质过氧化低于CORT-冷蜥蜴。雌性DNA损伤高于雄性，脂质过氧化随年龄增加。
3.2 产前CORT和孵化温度是否影响猎物检测？
3.2.1 化学刺激：暴露于产前CORT的蜥蜴检测化学刺激更快，温度及其交互无影响。
3.2.2 视觉刺激：CORT、温度及其交互对视觉刺激检测潜伏期无显著影响。
3.3 线粒体功能是否损害猎物检测？
3.3.1 化学刺激（嗅球）：线粒体密度对ROS产生呈正效应（β ~ Mit density ~ ? ROS = 0.864，pMCMC = 0.080），但其他线粒体变量之间以及线粒体功能与猎物检测之间无显著关系。
3.3.2 视觉刺激（视顶盖）：线粒体变量内以及线粒体功能与认知表现间无显著关系；线粒体密度-ROS路径系数较高（β ~ Mit density ~ ? ROS = 0.919，pMCMC = 0.080），但不显著。
讨论部分总结：讨论指出，产前条件以情境依赖方式塑造氧化损伤，而不影响线粒体密度、代谢能力或氧化应激，且结果在按线粒体密度标准化后一致。DNA损伤和脂质过氧化受区域特异影响。嗅球DNA损伤不受早期条件影响，但脂质过氧化受影响；视顶盖中CORT降低冷孵化DNA损伤，热孵化无影响；两区域中CORT与温度交互影响脂质过氧化，CORT-冷蜥蜴高于CORT-热蜥蜴。这表明线粒体生理各成分对产前条件敏感性不同，可能反映分子特异保护通路、抗氧化系统差异或膜脂组成差异。其他
L. delicata研究显示内侧皮质无效应，而肝呼吸效率受温度持续影响，提示组织特异性，可能优先保护神经细胞，或脑线粒体特征适应孵化后共同环境，或效应短暂。氧化损伤可累积，可能保留初始线粒体效应签名。局限性包括存活个体选择、孵化处理死亡率差异、约225天测试可能错过关键期、年龄交互多不稳健且可能由少数老年个体驱动。行为上，产前CORT增强化学而非视觉猎物检测，且与嗅球或视顶盖线粒体功能无关。代谢功能可能不是猎物检测限制因素，或
L. delicata能维持该认知功能。氧化损伤水平可能不足以损害检测，或因补偿机制、高神经密度功能韧性，或测试年龄。行为可能涉及决策和信息处理，其他脑区；CORT可能通过独立于线粒体的通路影响化学感觉敏感性，或通过动机变化，但研究人员认为动机解释可能性低。SEM样本80只可能欠功效，但路径系数一致小，更符合真实无强关系。未来需研究其他整合脑区、化学感觉基因表达和觅食动机。
结论部分翻译：产前CORT和孵化温度以分子和情境依赖的方式塑造了
L. delicata的氧化损伤，而未影响线粒体密度、代谢能力和氧化应激。这种模式可能反映这些性状的真实韧性、孵化后环境趋同后消退的短暂效应，或两者结合——评估多个生命阶段的研究将有助于解决这一区分。产前CORT还增强了化学而非视觉猎物检测；然而，所测线粒体密度、代谢能力、氧化应激或氧化损伤等生理性状均未与这些效应或更广泛的猎物检测相关。这种产前对脑生理效应与行为效应之间的解耦，与其他脊椎动物系统中报道的线粒体-认知关系形成对比，提示该关系可能比目前假设更具物种、组织和情境依赖性。产前CORT对化学检测的影响可能并非反映所检感觉加工区域的线粒体功能障碍，而是通过替代生理通路、其他与觅食行为相关的脑区改变，或超出设计控制的动机变化产生。区分这些可能性，并厘清此处报道的氧化损伤的组织、年龄和区域特异性模式，是理解早期环境如何通过线粒体和非线粒体通路塑造认知的重要下一步。
