《Biological Reviews》：How developmental stressors affect mitochondrial respiratory function: a systematic review and meta-analysis
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生物体在早期发育过程中经历的环境条件可以对形态、生理、行为和表现产生强大且持续的影响。这种发育效应可以影响繁殖成功、生存和生活史策略，并且可以跨代传递（即跨代和代际效应）。因此，发育效应可以成为进化变化的强大驱动力。鉴于发育环境影响一系列表型性状，研究人员提出
生物体在早期发育过程中经历的环境条件可以对形态、生理、行为和表现产生强大且持续的影响。这种发育效应可以影响繁殖成功、生存和生活史策略，并且可以跨代传递（即跨代和代际效应）。因此，发育效应可以成为进化变化的强大驱动力。鉴于发育环境影响一系列表型性状，研究人员提出，对发育条件的生理反应是通过共享在细胞和组织类型中的细胞机制来调节的，例如线粒体功能。线粒体呼吸功能对环境条件高度敏感，发育期间暴露于不利条件可以对线粒体有氧呼吸的不同方面产生持续影响。然而，目前尚不清楚这些效应是否广泛存在于分类群中，以及线粒体呼吸功能的哪些组成部分最有可能受到发育期间环境的影响。研究人员从86项研究中汇编了数据，以检验发育应激（营养失衡、糖皮质激素暴露、亲代抚育剥夺和心理干扰）对线粒体呼吸功能的影响，使用荟萃分析。研究人员试图揭示发育应激对线粒体呼吸功能不同方面（抗氧化剂、代谢能力、氧化损伤、氧化应激和有氧呼吸）的一般性效应。研究人员测试了发育应激类型、暴露时间（出生前与出生后）、测试对象的性别和分类群如何影响对线粒体呼吸功能效应的幅度、方向和持续时间。最后，研究人员测试了线粒体呼吸功能的哪些方面受发育应激影响最大。研究人员发现，发育期间暴露于糖皮质激素、亲代抚育剥夺和心理干扰通常降低线粒体呼吸功能。通常，这些发育应激增加了活性氧（ROS）的产生和氧化损伤，并减少了有氧呼吸、代谢能力和抗氧化剂水平。发育期间的营养失衡（包括营养限制和过量）对线粒体呼吸功能有轻微的负面影响，但这种效应可能受到发表偏倚的影响。总体而言，研究人员的结果表明，发育期间暴露于应激源对线粒体呼吸功能产生负面影响，表明细胞代谢的变化可能将发育应激与整个动物性状和个体适合度的变异联系起来。
**发育应激对线粒体呼吸功能的影响：系统综述与荟萃分析解读**
**研究背景与问题**
发育环境对动物表型、适合度和进化模式的强大塑造作用已得到广泛认可。例如，营养失衡、糖皮质激素（glucocorticoid, GC）暴露、亲代抚育剥夺和心理干扰等发育应激源可影响形态、生理、行为和生活史策略，并通过非遗传性亲代效应和表观遗传修饰跨代传递。然而，这些发育效应如何通过细胞机制实现仍不明确。线粒体呼吸功能（mitochondrial respiratory function, MRF）因其高度环境敏感性，被视为连接发育条件与个体表型及适合度变化的关键细胞机制，但缺乏定量综合研究来检验其普遍性和具体影响环节。为此，研究人员开展系统综述与荟萃分析，旨在回答：发育应激是否普遍影响线粒体呼吸功能？哪些方面受影响最大？以及应激类型、暴露时间、性别和分类群如何调节这些效应？研究结果发表在《Biological Reviews》。
**主要技术方法**
研究人员遵循PRISMA和PRISMA-EcoEvo指南，于2022年10月31日在Scopus和Web of Science数据库进行系统文献检索，筛选出86项研究、21个物种的数据。提取处理组与对照组的均值、标准差和样本量，计算标准化均值差（SMDH）作为效应量。采用多水平荟萃分析（MLMA）和荟萃回归（MLMR）模型，纳入研究、系统发育和生物基质（如组织类型、血浆）作为随机效应，并检验发表偏倚。样本来源包括哺乳动物（如小鼠、大鼠、绵羊、山羊）、鱼类、鸟类和两栖动物。
**研究结果**
（1）**糖皮质激素暴露——对线粒体呼吸功能的影响**：暴露于糖皮质激素的发育动物总体上线粒体呼吸功能显著降低（SMDH = -0.92，95% CI: -1.69至-0.16）。效应量在不同功能类别（抗氧化、代谢能力、氧化损伤等）间无显著差异，但对代谢能力（SMDH = -1.1）和线粒体呼吸（SMDH = -0.81）的负面影响最大。哺乳动物和鱼类中效应强于鸟类，且产前暴露的影响大于产后暴露。
（2）**亲代抚育剥夺——对线粒体呼吸功能的影响**：亲代抚育剥夺显著降低线粒体呼吸功能（SMDH = -0.8，95% CI: -1.4至-0.21）。对抗氧化能力（SMDH = -1.5）、氧化损伤（SMDH = -0.97）和氧化应激（SMDH = -1.41）的负面影响尤为突出，代谢能力也呈下降趋势但不显著。所有相关研究均针对哺乳动物进行。
（3）**心理干扰——对线粒体呼吸功能的影响**：心理干扰显著降低线粒体呼吸功能（SMDH = -0.8，95% CI: -1.54至-0.06），但存在发表偏倚风险。不同功能类别间效应差异显著，氧化损伤受影响最大（SMDH = -1.08）。产前干扰的负面影响（SMDH = -1.19）大于产后干扰（SMDH = -0.74），但两者差异不显著。分类群间无显著差异。
（4）**营养失衡——对线粒体呼吸功能的影响**：发育期营养失衡对线粒体呼吸功能的总体负面影响较弱且不显著（SMDH = -0.38，95% CI: -1.03至0.27），且存在发表偏倚。营养过剩与营养限制之间无显著差异，但蛋白质和脂肪操纵的负面影响大于碳水化合物操纵，不过这一结果与分类群混淆（仅哺乳动物进行了蛋白质操纵）。发育阶段（产前/产后）对效应无显著影响。
**讨论与结论**
研究发现，糖皮质激素暴露、亲代抚育剥夺和心理干扰三种发育应激普遍降低线粒体呼吸功能，表现为呼吸减少、抗氧化水平下降、氧化应激和氧化损伤增加。这些效应可能通过应激诱导的糖皮质激素水平升高及下丘脑-垂体-肾上腺/肾间轴（HPA/HPI axis）程序性改变来介导。营养失衡的效应较弱，且受发表偏倚影响，提示需关注零结果发布和跨分类群研究。产前暴露的效应普遍强于产后，可能源于表观遗传修饰的持久性。尽管线粒体呼吸功能降低通常被视为负面，但在某些情境下（如适应性产热）可能具有进化意义。研究还指出当前研究存在性别和分类群偏差（多数研究集中于哺乳动物雄性），呼吁未来研究扩大物种多样性并纳入雌性个体。
**研究结论总结**（翻译自原文V. CONCLUSIONS）
（1）线粒体在塑造个体性状中的作用日益受到重视，这些性状向上影响种群动态及进化与生态模式。理解发育应激等条件如何塑造线粒体呼吸功能对认识约束与权衡如何影响生理反应至关重要。（2）发育应激对个体性状的影响已广泛记录，但对细胞机制缺乏理解阻碍了对其适合度与进化后果的认识。（3）本研究显示，三种主要发育应激（糖皮质激素暴露、心理干扰和亲代抚育剥夺）普遍降低跨越分类群的线粒体呼吸功能。（4）结果提示，线粒体呼吸功能的变化可能将发育应激与个体性状和适合度变异联系起来，有助于阐明影响进化结果的约束因素。（5）最后，理解发育环境如何塑造线粒体呼吸功能对人类疾病与病理中线粒体功能障碍的作用至关重要。
