急性热升高改变蝴蝶蜥（Leiolepis belliana belliana）细胞代谢活性、氧化还原平衡及铁稳态

《Animals》：Acute Thermal Elevation Alters Cellular Metabolic Activity, Redox Balance, and Iron Homeostasis in Butterfly Lizards (Leiolepis belliana belliana)

　　

全球变暖正增加急性温度波动的频率，这可能威胁变温爬行动物，但其潜在的生理与细胞机制仍知之甚少。本研究探讨了蝴蝶蜥（Leiolepis belliana belliana）在急性热升高下生理变化、氧化失衡、抗氧化系统、一氧化氮（NO）、铁代谢及红细胞形态的变化。在27–37°C体内评估生理反应，27–39°C体外检测红细胞生化指标，27–37°C评估红细胞形态。体温（p=0.00000107）与脉搏率（p=0.00000147）随温度升高显著上升，而呼吸率（p=0.4185）与血氧饱和度（p=0.7672）无显著影响。血细胞中，细胞代谢活性（p=0.00000674）、丙二醛（MDA，p=0.000256）、蛋白质氧化（p=0.0000526）、三价铁（Fe3+，p=0.000000105）与维生素E（p=0.000464）显著升高；总抗氧化能力（T-AOC，p=0.0000000896）、谷胱甘肽（GSH，p=0.000453）、一氧化氮（NO，p=0.000000252）与二价铁（Fe2+，p=0.0000000182）显著降低。过氧化氢（H2O2，p=0.000181）、谷胱甘肽过氧化物酶（GPx）活性（p=0.000000169）与过氧化氢酶（CAT）活性（p=0.00000182）亦呈显著温度依赖性变化。红细胞伸长显著增加（p=0.0005），核尺寸不变（核长p=0.6800；核宽p=0.8814）。急性热升高增强细胞代谢活性，伴随抗氧化防御受损、氧化损伤、NO稳态破坏及铁调节紊乱。这些发现增进了对变温爬行动物急性热应激细胞机制的理解。

研究背景方面，全球变暖与气候变化正提升平均气温及极端天气频率，变温爬行动物如蝴蝶蜥（Leiolepis belliana belliana）因依赖环境温度而面临生理与生存挑战。尽管已知高温可影响代谢与能量需求，但急性热升高在整体动物与细胞层面的生理及细胞机制，尤其涉及氧化还原平衡、铁稳态与红细胞形态协同变化的知识仍有限。为阐明此类机制并支撑气候变化的生物影响预测与野生动物保护，研究人员以蝴蝶蜥为模型，假设升温会诱导生理改变、增强细胞代谢活性、增加活性氧（ROS）产生并扰乱NO与铁稳态，最终引发氧化还原失衡与细胞损伤，从而开展本项研究。论文发表于《Animals》。

关键技术方法上，研究人员于2026年2月至4月选用10只健康雄性蝴蝶蜥（体重30–50g），购自泰国Mahasarakham省养殖场，经兽医健康检查与14天实验室沙土容器驯化。研究分两子实验：子实验1为体内渐进升温（27、29、31、33、35、37°C，每温20分钟）重复测量5只蜥蜴的体温（泄殖腔探针）、脉搏与血氧（趾蹼脉搏血氧仪）、呼吸率；子实验2为体外生化，心脏穿刺采集10只蜥蜴血液混合成池（约2.5mL），PBS洗涤离心后1:200稀释，于27–39°C水浴每2°C阶梯暴露20分钟，取技术重复管检测MTT还原活性、H₂O₂、NO（Griess法）、T-AOC（FRAP法）、GSH、GPx、CAT、维生素E、MDA（TBARS法）、蛋白质氧化、Fe²⁺/Fe³⁺（邻菲罗啉法）；同步于27–37°C制作红细胞涂片Giemsa-Wright染色，测细胞长宽与核长宽。统计采用混合效应模型（生理）与单因素ANOVA（生化与形态），Sidak多重比较，p<0.05为显著。

研究结果部分，体温随环境升温而升高，37°C显著高于27–35°C，符合变温动物特征。脉搏率在33–35°C达峰后于37°C略降，呈非线性温度依赖；呼吸率与血氧饱和度在27–37°C无显著变化，提示该区间气体交换与氧运输仍可维持平衡。细胞代谢活性（MTT还原）从29°C起显著高于27°C并维持高位，反映线粒体呼吸增强。H₂O₂在29–31°C与37°C升高、35°C回落；NO在29°C短暂升高后随温升持续下降，39°C略有反弹，体现ROS与活性氮交互。T-AOC与GSH随升温下降，27°C显著高于高温组；GPx在29–33°C活性上调后于高温衰减，CAT于35°C达峰；维生素E随升温累积性上升，呈膜脂过氧化补偿。MDA在37°C峰值，蛋白质氧化于35–39°C最高，证实脂质与蛋白氧化损伤加剧。铁稳态方面，Fe²⁺随升温下降、Fe³⁺上升，提示Fenton反应倾向与铁氧化还原偏移。红细胞长度在37°C显著增加，CL/CW比值不变但胞质伸长，核尺寸无变，表明形态改变源于膜/骨架属性而非核重排。

讨论部分总结指出，体温与脉搏的温度响应契合热性能曲线；呼吸与血氧未变说明27–37°C尚未突破 ventilatory 阈值；细胞代谢上行伴随ROS积累、T-AOC与GSH耗损、GPx/CAT阶段性动员及维生素E代偿，构成抗氧化防御不完全匹配氧化负荷的局面；Fe²⁺减少与Fe³⁺增多、H₂O₂与MDA/蛋白氧化上行共同指向铁依赖氧化过程，但研究未检测 ferroptosis 特异标记故不能直接断言铁死亡；红细胞伸长与氧化修饰膜骨架可能相关但未直接验证。局限在于血液池化仅留技术重复、缺个体生物变异与多变量关联。

结论部分翻译：蝴蝶蜥急性环境升温伴体温上升，混合血细胞制备显示细胞代谢活性增强及氧化状态、抗氧化防御与铁稳态的温度依赖改变。代谢活性增强反映对急性热升高的还原与代谢响应，伴ROS产生与后续氧化失衡。MDA与蛋白氧化变化，连同T-AOC下降及Fe²⁺/Fe³⁺改变，表明急性升温中氧化平衡破坏与铁氧化还原状态可能变化。同时血细胞制备通过GSH、GPx、CAT与维生素E改变响应。高温下氧化损伤增加伴红细胞形态改变（尤细胞长度增加）。综上，本研究展示蝴蝶蜥温度依赖生理响应及混合血细胞制备的协调生化与形态变化；但细胞发现应限于池化实验制备语境，不构成 ferroptosis 直接证据，需独立生物样本与 ferroptosis 特异标记进一步验证。