《Comparative Biochemistry and Physiology Part D: Genomics and Proteomics》：Acute hypoxia induces physiological responses and potential molecular adaptive mechanisms in the gills of
Thamnaconus septentrionalis
编辑推荐：
•急性缺氧诱导的鳃片结构重塑。•缺氧改变了鳃的糖酵解代谢和细胞信号传导。•FoxO、MAPK和钙信号通路参与其中。•对缺氧有反应的miRNA与代谢过程相关。•miRNA–mRNA网络揭示了潜在的转录后调控。引言溶解氧（DO）是直接影响水生生物生存、生长和生理稳态的关键环境因素。其
- •
急性缺氧诱导的鳃片结构重塑。
- •
缺氧改变了鳃的糖酵解代谢和细胞信号传导。
- •
FoxO、MAPK和钙信号通路参与其中。
- •
对缺氧有反应的miRNA与代谢过程相关。
- •
miRNA–mRNA网络揭示了潜在的转录后调控。
引言
溶解氧（DO）是直接影响水生生物生存、生长和生理稳态的关键环境因素。其在水生生态系统中的含量受多种因素调节，包括季节变化、富营养化、全球变暖和风况（Levin和Breitburg，2015）。日益增加的人为干扰进一步导致了DO水平的波动，使缺氧成为影响水生生物最常见的环境压力源之一（Diaz，2001）。在集约化水产养殖环境中，高密度养殖和鱼类增加的代谢需求会增加氧气消耗，而过度的藻类繁殖和积累有机物的分解会加速氧气耗尽（Mahfouz等，2015；Gallage等，2016）。因此，急性缺氧对水生动物构成了重大的生理挑战，会破坏稳态并可能损害细胞功能、生长和生存。
先前的研究表明，缺氧会通过抑制摄食活动和生长、扰乱代谢稳态和免疫功能，最终降低生存率来显著影响鱼类生理。在严重的情况下，缺氧甚至可能导致大规模死亡事件（Nitz等，2020；Liang等，2022；Shen等，2023）。作为负责呼吸、气体交换、离子调节和环境感知的主要器官，鳃始终暴露在环境氧气变化的影响下，因此是缺氧压力的主要目标组织之一（Evans等，2005）。为了适应缺氧，鱼类经常在鳃部表现出结构和生理上的改变，以提高氧气吸收效率。例如，在Oncorhynchus mykiss、Dicentrarchus labrax、Anguilla japonica和Sebastes schlegelii中，已经报道了缺氧诱导的鳃片结构重塑，包括鳃片形态、呼吸表面积和上皮组织的变化，以及血红蛋白-氧气亲和力和鳃血流的调整（Jia等，2021；Richards，2011；Sollid等，2005）。这些结构和生理调整共同强调了鳃在鱼类对缺氧限制适应性反应中的核心作用。
随着高通量测序技术的迅速发展，转录组学方法已成为表征鱼类对缺氧和其他环境压力源分子反应的强大工具（Akbarzadeh等，2020）。越来越多的证据表明，不同物种在缺氧适应策略上存在显著差异。例如，在Hypoplectrus puella的肝脏中，与脂肪酸和脂蛋白代谢相关的基因在缺氧条件下显著下调（Beck等，2016），而在Oreochromis niloticus》中，糖酵解/糖异生和脂肪酸代谢途径在短期缺氧暴露后显著增强（Everett等，2012；Li等，2018）。在M. salmoides中的转录组分析显示，在缺氧压力期间抗氧化、炎症和凋亡途径被激活，其中MAPK信号通路起着关键的调节作用（Wang等，2022）。同样，Larimichthys crocea在缺氧暴露后表现出氨基酸代谢相关基因的显著上调，而脂质代谢途径基本保持不变（Luo等，2021）。在Pelteobagrus vachelli》中，缺氧诱导凋亡相关基因的表达并增强了抗氧化能力（Zheng等，2021）。总体而言，转录组研究表明，鱼类通过协调调节能量代谢、氧化应激防御、细胞周期控制和信号转导途径来应对缺氧。然而，缺氧适应的分子调控机制尚未完全了解，特别是关于可能协调这些反应的转录后机制。
Thamnaconus septentrionalis是中国一种具有重要经济价值的海洋鱼类。由于其优良的肉质、高营养价值和强大的市场需求，T. septentrionalis具有相当大的水产养殖潜力（Zhang等，2024）。近年来，循环水产养殖系统和集约化养殖方式的扩展极大地增加了其生产规模。然而，在高密度养殖条件下，尤其是在温度升高、降雨量大、夜间氧气消耗增加或水交换不足的情况下，溶解氧水平经常波动（Sun等，2020）。值得注意的是，不同鱼类物种对缺氧的耐受性存在显著差异，这受到物种特性、暴露时间和氧气浓度的影响（Yang等，2019）。作为气体交换和环境感知的主要器官，鳃在不同鱼类物种中对急性缺氧表现出不同的组织和生理反应。因此，有必要系统地研究T. septentrionalis》在缺氧压力下的鳃结构变化和潜在的分子调控机制。在本研究中，我们在T. septentrionalis》中建立了一个急性缺氧挑战模型。
章节片段
研究设计和样本收集
健康的T. septentrionalis来自大连天正实业有限公司。选择没有明显损伤且游泳和摄食行为正常的鱼进行实验。平均体长和体重分别为16.26±1.03厘米和49.68±10.20克。实验前，鱼在循环水产养殖系统中适应了一周。适应期间，DO保持在8.0±0.5毫克/升，水温保持在15摄氏度，pH值保持在7.5，盐度保持在
急性缺氧对鳃形态的影响
为了研究T. septentrionalis对急性缺氧的反应，首先评估了鳃组织的组织学变化。在正常氧条件组（hyp_8）中，鳃结构完整，次级鳃片在初级鳃丝两侧规则且密集排列。富含线粒体的细胞主要分布在校级鳃片的基部，血细胞均匀分布在鳃片血窦内（图1a）。与hyp_8组相比，鱼
讨论
溶解氧是影响水生动物生理稳态和生态适应的最关键环境因素之一，尤其是在集约化水产养殖条件下，氧气供应的波动经常引发应激反应和代谢紊乱（Abdel-Tawwab等，2019）。在这项研究中，我们系统地研究了T. septentrionalis》在急性缺氧下的鳃形态改变和潜在的分子调控网络。
作为
CRediT作者贡献声明
Zixuan Song：撰写——初稿，可视化，调查，正式分析，数据管理。Yansha Meng：撰写——初稿，方法论，调查，正式分析。Zhe Yang：调查。Hang Sun：撰写——审阅与编辑，方法论，正式分析，概念化。Chen Jiang：撰写——审阅与编辑，监督，资源获取，概念化。Shengcong Liu：资源，调查，概念化。Jing Zhou：资源，调查。
伦理声明
本动物研究已由大连海洋大学实验室动物管理和伦理委员会评估并批准（批准编号：DLOU2025063004）。
在准备这项工作时，作者使用ChatGPT进行翻译、检查语法和拼写。
使用该工具后，作者根据需要对内容进行了审阅和编辑，并对发表文章的内容承担全部责任。
我们对该工作的完整性和准确性负责。
资金来源
本工作得到了中国国家重点研发计划（2024YFD2400200）、辽宁省重大科技项目（2025JH1/11700001）、国家自然科学基金（32273101）和辽宁省“兴辽人才计划”项目（XLYC2503151）的资助。
利益冲突声明
作者声明本研究没有任何可能被视为潜在利益冲突的商业或财务关系。
Zixuan Song|Yansha Meng|Zhe Yang|Hang Sun|Chen Jiang|Shengcong Liu|Jing Zhou
