基于UPLC-Q-TOF/MS代谢组学探究虹鳟鳃对热应激的生理反应

作者：耿传业; 孙言春; 李博伦; 丁璐; 刘英杰; 魏晓凤; 刘文质; 韩琳; 袁芳英; 王鹏; 韩世成^*

来源：水生生物学报, 2023, 47(08): 1185-1194.

• 热应激
• 鳃
• 代谢组学
• 虹鳟

全球气温日趋升高导致的水温上升可引起虹鳟(Oncorhynchus mykiss)代谢紊乱,为解析其在热应激下的代谢变化特征,研究基于UPLC-Q-TOF/MS代谢组学技术,探究了虹鳟鳃靶器官在高温暴露(20℃和24℃)及恢复到初始温度(14℃)下的代谢生理反应。研究结果表明,与对照组相比,在20℃、24℃高温组和14℃恢复组中分别鉴定出128、130和108种差异显著代谢物。在高温暴露下,亚油酸、花生四烯酸等与脂质代谢相关的代谢物及还原型辅酶Ⅱ(NADPH)、谷胱甘肽(GSH)、谷胱甘肽二硫化物(GSSG)等与细胞氧化还原状态相关的代谢物均发生显著改变。富集分析表明这些代谢物主要涉及虹鳟鳃的甘油磷脂代谢、鞘脂代谢、亚油酸代谢、花生四烯酸代谢、磷酸戊糖途径和谷胱甘肽代谢等代谢通路,但在温度恢复到14℃后,除鞘脂代谢外,其他代谢途径均未恢复至正常状态。上述结果表明,热激导致了虹鳟鳃靶器官的脂质代谢紊乱,可能导致鳃细胞膜的结构和功能的损伤,诱使鳃细胞出现炎症反应,并产生免疫应答。同时,虹鳟鳃细胞通过磷酸戊糖途径产生的NADPH来调节谷胱甘肽代谢中GSH/GSSG比值以提高细胞的抗氧化能力来对抗氧化应激,防止细胞凋亡。研究结果为理解热应激下虹鳟的生理反应提供了科学依据。

• 单位
  东北农业大学; 中国水产科学研究院黑龙江水产研究所; 哈尔滨理工大学; 上海海洋大学; 大连海洋大学; 生命科学学院