黑线仓鼠应对环境的能量收支策略:体重和脂肪累积的“调定点”及其能量学机理研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31870388
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0303.生理生态学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The adaptive regulations of energy metabolism and the plasticity of body mass and fat accumulation are important biological characters in variety of animals, which is of great significance to increase the opportunities in response to extreme environment. In small mammals, body mass and fat accumulation are increased under some situations but are decreased in other conditions, indicating there may be a “set-point”. However, it is unknown how the “set-point” works, which environmental factors affect it, or how the mechanisms of energy metabolism run. In the present study, the effects of temperature (gradient decrease in temperature and warm), food availability (food shortage and plenty) and predation pressure (the existence or non-existence of predators) on energy metabolism in striped hamsters. The model and energetic characters of the “set-point” have been studied based on integrative measurements of whole organism (energy intake and expenditure), organs and tissues (histology morphology and activity of digestive enzyme), cell (rate of mitochondria respiratory), hormones (serum leptin and corticosterone), molecular (mRNA expression and protein expression of uncoupling protein and neuropeptide) and transcriptomics (RNASeq analysis of different genes expression). We aim to explore the trade-off strategy between the up-regulation and down-regulation of plasticity of body mass and fat accumulation. Further, the mechanisms of energetics, regulation network and molecular mechanisms underlining the plasticity will be elucidated. Finally, the data from this study will help to understand the characters of life history, as well as the survival strategy and adaptive mechanisms in response to environmental changes in small mammals.
能量代谢的适应性调节,以及体重和脂肪累积的可塑性变化是许多动物的重要生物学特征,对其应对极端环境,提高生存机会具有重要意义。在不同环境下小型哺乳动物体重和脂肪累积呈现“上调”和“下调”,暗示“调定点”的存在,然而该“调定点”的模式、影响因素和能量学机制尚不清楚。本项目拟研究温度(梯度低温和暖温)、食物资源(食物短缺和丰富)和捕食压力(被捕食风险存在与否)对黑线仓鼠能量代谢影响,从整体(能量收支等)、器官组织(组织学形态和消化酶活性等)、细胞(线粒体呼吸率等)、激素(血清瘦素和皮质酮水平等)、分子(解偶联蛋白和神经肽基因或蛋白表达等)和转录组学(基因差异表达分析)各个层次整合研究“调定点”模式及能量学特征,旨在阐明动物在体重和脂肪累积可塑性“上调”和“下调”之间的权衡策略,揭示其可塑性变化的能量学机理、调控网络和分子机制,进一步理解动物的生活史特征,及其应对环境变化的生存策略和适应机理。

结项摘要

在不同环境下小型哺乳动物体重和脂肪累积呈现“上调”和“下调”,暗示“调定点”的存在,这对其应对极端环境,提高生存机会具有重要意义。然而该“调定点”的模式、影响因素和能量学机制尚不清楚。本项目以黑线仓鼠为研究对象,测定了连续梯度低温-复温、暖温、高脂食物、限食/禁食,以及捕食风险对体重、脂肪累积、摄食量、代谢率,以及下丘脑神经肽表达等的影响,分析了“上、下调定点”白色脂肪组织差异表达基因和相关的脂代谢通路。结果发现1)随环境温度降低,黑线仓鼠代谢产热显著增强,体脂含量显著降低,接近下临界点水平,恢复至室温后脂肪累积显著增加,接近上临界点。2)暖温下饲喂高脂食物的黑线仓鼠,代谢产热显著降低,但脂肪累积显著增加,达到上临界点。3)限食和禁食使黑线仓鼠体重显著降低,身体脂肪动员增加,下丘脑NPY表达上调, POMC、CART、ObRb基因表达显著下调,血清瘦素水平和脂肪含量显著降低,达到下临界点,重喂食高脂食物后体重和脂肪累积反弹,达到上临界点。4)捕食风险使静息代谢率(RMR)增加了24.5%。脂肪重量降低了30.1%,血清瘦素水平显著降低、血清皮质醇水平显著升高。5)限食使脂肪组织403个基因表达显著上调,309个基因表达下调。捕食风险使216个基因表达显著上调,34个基因表达下调。在差异表达基因中,涉及11条脂代谢通路。研究结果表明,代谢产热的能量支出在诱导脂肪水平在“上、下临界点”波动过程中发挥关键作用,瘦素抵抗可能是脂肪累积的主要原因,是诱导上临界点的内在机制。黑线仓鼠通过增强脂肪酸的β氧化,促进脂肪酸降解,以应对食物资源短缺的环境,是诱导下临界点的重要脂质代谢机制之一。捕食风险促进甘油酯代谢,增强甘油分解代谢以促进能量释放及转化,从而为动物应对捕食风险应激提供能量,这可能是动物应对捕食风险、提高生存几率的重要能量学策略和脂质代谢机制。

项目成果

期刊论文数量(17)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Effects of ambient temperatures between 5 and 35 oC on energy balance, body mass and body composition in mice
5 至 35 oC 的环境温度对小鼠能量平衡、体重和身体成分的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Molecular Metabolism
  • 影响因子:
    8.1
  • 作者:
    Zhao ZJ;Yang R;Li M;Bao M;Huo DL;Cao J;Speakman JR
  • 通讯作者:
    Speakman JR
黑线仓鼠断乳后能量代谢和脂肪累积的适应性调节
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    兽类学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    余静欣;邓光敏;鲍雨帆;赵志军
  • 通讯作者:
    赵志军
Exposure to hot temperatures during lactation in Swiss mice stunted offspring growth and decreased the future reproductive performance of female offspring
瑞士小鼠在哺乳期间暴露在高温下会阻碍后代生长并降低雌性后代的未来生殖性能
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Experimental Biology
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Bao MH;Chen LB;Hambly C;Speakman J;Zhao ZJ
  • 通讯作者:
    Zhao ZJ
The less weight loss due to modest food restriction drove more fat accumulation in striped hamsters refed with high-fat diet.
由于适度的食物限制而导致的体重减轻较少,导致接受高脂肪饮食的条纹仓鼠体内脂肪积累更多。
  • DOI:
    10.1016/j.yhbeh.2019.02.010
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Horm Behav
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Xu JQ;Xu XM;Bi ZQ;Shi LL;Cao J;Zhao ZJ
  • 通讯作者:
    Zhao ZJ
The energy budget and fat accumulation in striped hamsters (Cricetulus barabensis) during post-lactation
哺乳期条纹仓鼠(Cricetulus barabensis)的能量预算和脂肪积累
  • DOI:
    10.1016/j.cbpa.2020.110755
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Comparative Biochemistry and Physiology A-Molecular & Integrative Physiology
  • 影响因子:
    2.3
  • 作者:
    Yu JX;Deng GM;Xu JQ;Cao J;Zhao ZJ
  • 通讯作者:
    Zhao ZJ

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其他文献

过表达ADH1B基因HepG2.2.15细胞株的建立
  • DOI:
    10.16050/j.cnki.issn1674-6309.2018.08.001
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    宁夏医科大学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    冯薛烟;丁向春;雒夏;董辉;赵志军;马丽娜;海龙;胡彦超
  • 通讯作者:
    胡彦超
利用动物模型探明幼儿颅骨缺损修复中OPN、IGF-1和BGP的表达
  • DOI:
    10.16833/j.cnki.jbmc.2018.09.035
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    包头医学院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    韩彦军;崔阳;赵志军;文平;张春阳
  • 通讯作者:
    张春阳
被毛在黑线仓鼠能量代谢、产热和体温调节的作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    兽类学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵志军;曹静
  • 通讯作者:
    曹静
铁肥管道输液滴干对苹果铁营养的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    果树学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    薛进军;田自武;崔美香;刘贵巧;刘子英;赵志军;杨青芹;马幸幸
  • 通讯作者:
    马幸幸
调控人骨桥蛋白的miRNA预测研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国临床神经外科杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    苏里;赵志军;梅小龙;杨建华;包文平;张春阳
  • 通讯作者:
    张春阳

其他文献

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赵志军的其他基金

热中性区漂移对黑线仓鼠最大持续能量收支限制的影响及生理机制研究
  • 批准号:
    31670417
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    63.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
黑线仓鼠应对温度变化的能量学策略及内温性体温调节机理
  • 批准号:
    31270458
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    81.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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