《Acta Physiologica》：Repeated Moderate and Severe Heat Exposure Has Divergent Effects on Skeletal Muscle Mitochondrial, Proteostatic and Neuromuscular Outcomes in Mice
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摘要翻译：
**目的**：反复热暴露可能根据热剂量促进适应性重塑或累积性组织负担，但其在恢复期间的分级分子和功能后果仍不清楚。研究人员研究了反复中等（39°C）和严重（41°C）全身高温是否产生涉及线粒体动力学、蛋白质稳态、收缩基因编程和运动行为的独特骨骼肌
摘要翻译：
**目的**：反复热暴露可能根据热剂量促进适应性重塑或累积性组织负担，但其在恢复期间的分级分子和功能后果仍不清楚。研究人员研究了反复中等（39°C）和严重（41°C）全身高温是否产生涉及线粒体动力学、蛋白质稳态、收缩基因编程和运动行为的独特骨骼肌轨迹。
**方法**：成年雄性瑞士小鼠接受每日15分钟全身热暴露，连续7天，核心温度分别为39°C或41°C，并在暴露后立即或7天恢复后进行评估。使用旷场、高架十字迷宫、握力和转棒试验评估运动和行为结局。通过qRT-PCR、免疫印迹和免疫荧光分析腓肠肌的线粒体生物发生、动力学、线粒体自噬、蛋白质稳态和收缩表型标志物。还评估了小脑HSP60/HSP70免疫反应性和血清皮质酮。
**结果**：在39°C下，恢复诱导了协调的线粒体生物发生和平衡的裂变-融合转录上调。在41°C下，急性Ppargc1a诱导（p??7）。
**结论**：中等高温支持适应性线粒体重塑，而严重高温促进应激相关的质量控制、蛋白质稳态压力、收缩抑制和握力相关的神经肌肉性能降低。
论文解读文章：
**研究背景与科学问题**
热应激是机体面临的重要生理挑战，要求代谢、神经肌肉和细胞应激反应系统进行协调调整。骨骼肌既是全身产热的主要贡献者，又是高度温度敏感的组织。既往研究多聚焦于局部加热方案，而全身性高温则施加更广泛的生理负担。尽管单次热暴露的效应已被较充分表征，但反复高温对骨骼肌代谢及运动功能的累积影响仍不明确。反复热暴露可能促进适应性重塑，也可能造成累积性组织负担，具体取决于热剂量。中等温度（如39°C）常用于热习服和被动加热方案，而严重温度（如41°C）虽高于治疗应用范围，但仍低于热射病阈值。两种剂量之间的分子和功能后果差异，尤其是在恢复期中的分化轨迹，尚缺乏系统研究。研究人员据此设计了7天重复全身高温暴露模型，比较39°C与41°C对骨骼肌线粒体动力学、蛋白质稳态、收缩基因编程及运动行为的差异性影响。
**研究设计与方法**
研究人员使用成年雄性瑞士小鼠（8-10周龄，37.0?±?3.4?g），随机分为六组：假手术组（暴露期和恢复期各4只）、39°C暴露组（每日15分钟，连续7天，n=8）、41°C暴露组（n=8）、39°C暴露/恢复组（7天暴露后7天恢复，n=8）和41°C暴露/恢复组（n=8）。暴露组和暴露/恢复组为独立队列，同时启动并维持相同条件。热暴露使用Plexiglas热室配合红外灯，目标核心温度分别为39°C和41°C，每日监测直肠温度。行为学测试包括旷场试验、高架十字迷宫、握力测试和转棒试验。组织分析采用qRT-PCR检测31个基因转录本，免疫印迹检测ERK、AKT、S6磷酸化及PGC-1α蛋白表达，免疫荧光检测腓肠肌和小脑的HSP60/HSP70免疫反应性，ELISA检测血清皮质酮。主成分分析（PCA）在无组标签条件下进行，采用平行分析确定保留成分数。
**主要研究结果**
**热暴露改变旷场和高架十字迷宫中的探索活动及焦虑相关行为指标**：在旷场试验中，39°C恢复期动物的中心区进入次数和时间显著减少，总移动距离在恢复期低于暴露期。高架十字迷宫中，41°C恢复期动物的闭臂进入次数低于39°C各组，39°C恢复期动物的开臂进入次数低于其暴露期。血清皮质酮在各温度组间无显著差异，但恢复期低于暴露期。
**热暴露损害前肢握力性能但不显著改变转棒性能**：41°C组在暴露期和恢复期的平均握力（体重标准化）均显著低于假手术组和39°C组，恢复期最大握力也显著低于假手术组。转棒试验的潜伏期和最大转速在各组间无显著差异。
**热暴露引起线粒体生物发生相关转录本的阶段性调控**：41°C暴露期Ppargc1a和Ppargc1b mRNA显著升高，但39°C恢复期Tfam和Nrf1水平显著上调，表明急性暴露优先激活上游共激活因子，而恢复期诱导下游线粒体调控基因。
**线粒体动力学相关基因表达差异**：39°C恢复期Mff、Drp1、Opa1、Mfn1水平升高，而41°C暴露期Fis1升高但恢复期下降。39°C恢复期表现出平衡的裂变-融合转录上调。
**线粒体自噬和自噬相关转录本变化**：39°C恢复期Bnip3升高，41°C恢复期Fundc1、Pink1和Parkin显著升高，而41°C暴露期Ndp52降低。
**缺氧、氧化应激和炎症反应基因表达变化**：39°C恢复期Hif1a升高，41°C恢复期Keap1升高而Nrf2降低，热暴露恢复期Ho-1均升高，NF-κB p105在恢复期降低。
**肌球蛋白重链亚型基因表达变化**：39°C组Myh1和Myh2表达高于41°C组，41°C恢复期Myh4和Myh7显著低于其他组。
**主成分分析再现剂量×阶段相互作用**：无组标签的PCA保留三个成分，PC2受热条件影响（p=0.002）且剂量×阶段相互作用解释约一半方差（p=5.7?×?10
?7，η2=0.49）。39°C和41°C在PC2上位于相反两端，且暴露期和恢复期顺序反转。PC3将41°C恢复组与其他组分离，该组表现为Fundc1和Ho-1高表达而Myh7、Myh2、Myh1、Fis1和Mff低表达。
**蛋白水平分析**：39°C暴露期p-ERK/ERK显著高于其他组，41°C暴露期p-S6/S6高于其恢复期，PGC-1α蛋白表达无显著差异。
**腓肠肌HSP60/HSP70免疫反应性**：恢复期HSP60在假手术组最高，39°C次之，41°C最低；41°C恢复期HSP70显著高于其他组。
**小脑HSP60/HSP70免疫反应性**：小脑HSP60无显著差异，但HSP70在假手术暴露组最高，热暴露后显著抑制，39°C恢复期部分恢复且高于假手术恢复组。
**讨论与结论**
研究结果表明，反复全身高温在小鼠骨骼肌和小脑中诱导剂量依赖性和时间分化反应，恢复期差异最为明显。39°C中等暴露诱导适应性表型，表现为协调的线粒体生物发生和动力学转录程序、BNIP3/HIF-1α相关线粒体自噬、收缩基因表达保持及ERK相关合成代谢信号。相比之下，41°C严重暴露与不完整的生物发生整合、裂变偏向的线粒体重塑、PINK1/Parkin/FUNDC1相关损伤清除信号、肌球蛋白重链转录抑制、HSP60耗竭和选择性HSP70诱导相关。功能上，两种方案均诱导焦虑样行为，但前肢握力相关神经肌肉性能下降仅限于41°C条件，且未检测到转棒缺陷。小脑HSP70在热暴露后被抑制，39°C恢复期部分恢复，与探索行为和运动启动相关区域的功能选择性一致。
研究结论指出，反复全身高温在39°C和41°C下产生定性不同的轨迹，中等高温诱导适应性程序，而严重高温则促进持续的线粒体质量控制、蛋白质稳态压力和收缩基因抑制，伴随握力相关神经肌肉性能降低。这些发现将反复全身高温定位在毒物兴奋效应-适应不良框架内，对热疗处方、职业热暴露和气候相关健康具有直接意义。研究强调，反复亚致死热可能在明显热疾病或粗大运动协调失败出现之前就施加外周线粒体和收缩负担，保留的粗大神经功能不应被解释为反复环境热暴露在生物学上是良性的证据。
