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甘肃鼢鼠(Eospalax cansus)隶属于啮齿目(Rodentia),鼴形鼠科(Spalaccidea),鼢鼠亚科(Myospalactinae),凸颅鼢鼠属(Eospalax),终身营低氧高二氧化碳地下洞道生活,是典型的地下鼠。为适应生活环境,甘肃鼢鼠进化了一些适应低氧的能力。能量代谢调节是低氧适应的重要策略。目前,甘肃鼢鼠低氧适应的生理生化机制进行了研究,但对甘肃鼢鼠低氧下能量代谢机制的研究却很少。因此,探究糖酵解在甘肃鼢鼠的低氧耐受具有重要意义。本研究采用生化及分子生物学方法对甘肃鼢鼠糖酵解通路中的关键调控基因进行研究,初步探究甘肃鼢鼠在低氧下的糖酵解代谢机制。将甘肃鼢鼠和SD大鼠分别分成三组,置于21%,10.5%和6.5%氧浓度下低氧处理,用分光光度法检测血清、脑及肝组织中的葡萄糖及乳酸含量,用RT-PCR及Western Blot技术检测相关基因的mRNA和蛋白表达水平,ELISA试剂盒检测HK、PFK和ALO三种酶活性,以SD大鼠作为对照鼠与甘肃鼢鼠进行比较,初步探究甘肃鼢鼠在低氧条件下的糖酵解情况,旨在为研究地下鼠低氧适应机制奠定基础。主要的实验结果如下:1.葡萄糖在甘肃鼢鼠和SD大鼠不同组织中的含量:甘肃鼢鼠血清中葡萄糖含量随着低氧程度增加而升高,而SD大鼠在三种氧浓度下葡萄糖含量无显著差异,甘肃鼢鼠血糖含量在三种氧浓度下均低于SD大鼠。甘肃鼢鼠和SD大鼠脑中葡萄糖含量在6.5%氧浓度均显著低于21%和10.5%,但甘肃鼢鼠极显著高于SD大鼠。甘肃鼢鼠肝中葡萄糖含量10.5%氧浓度显著高于21%氧浓度,极显著高于6.5%氧浓度;SD大鼠21%氧浓度显著高于10.5%和6.5%氧浓度。在21%和6.5%氧浓度下,SD大鼠葡萄糖含量极显著高于甘肃鼢鼠,而在10.5%氧浓度下,甘肃鼢鼠极显著高于SD大鼠。2.乳酸在甘肃鼢鼠和SD大鼠不同组织中的含量:甘肃鼢鼠血清在10.5%氧浓度下乳酸含量显著低于21%和6.5%氧浓度;SD大鼠在10.5%氧浓度下乳酸含量显著高于21%和6.5%氧浓度。在10.5%氧浓度下SD大鼠极显著高于甘肃鼢鼠。脑中甘肃鼢鼠6.5%氧浓度下显著高于10.5%氧浓度;SD大鼠在10.5%和6.5%氧浓度显著高于21%氧浓度。10.5%氧浓度下,SD大鼠乳酸含量显著高于甘肃鼢鼠。肝中甘肃鼢鼠和SD大鼠21%、10.5%和6.5%三种氧浓度下均无显著差异;21%和6.5%氧浓度,甘肃鼢鼠的乳酸含量显著高于SD大鼠。3.GLUT1、GLUT2、HK1、PFK和ALDOA mRNA 和蛋白在甘肃鼢鼠和 SD 大鼠不同组织中的表达:脑中表达:甘肃鼢鼠GLUT1 mRAN在10.5%和6.5%氧浓度下相对于21%氧浓度有显著下调;SD大鼠6.5%氧浓度下的表达量显著高于21%和10.5%氧浓度,三种氧浓度下甘肃鼢鼠表达量均极显著高于SD大鼠。而蛋白在SD大鼠和甘肃鼢鼠中在不同氧浓度下均无显著差异。甘肃鼢鼠HK1 mRNA 6.5%氧浓度下表达量显著高于21%氧浓度,蛋白在三种氧浓度下无显著差异;SD大鼠HK1 mRNA21%氧浓度下的表达量显著高于10.5%和6.5%氧浓度,蛋白在10.5%和6.5%氧浓度下显著高于21%。甘肃鼢鼠PFK mRNA和蛋白在不同氧浓度下的表达量均无显著差异;SD大鼠6.5%氧浓度PFK mRNA和蛋白表达量显著高于21%氧浓度。在不同氧浓度下,甘肃鼢鼠的mRNA和蛋白表达量均高于SD大鼠。甘肃鼢鼠ALDOA mRNA在10.5%和6.5%氧浓度的表达量显著高于21%氧浓度;SD大鼠中6.5%氧浓度下的表达量显著高于10.5%氧浓度。三种氧浓度下SD大鼠表达量均极显著高于甘肃鼢鼠。甘肃鼢鼠和SD大鼠在三种不同氧浓度下蛋白表达量无显著变化,但随着氧浓度降低呈上升趋势。肝中表达:甘肃鼢鼠和SD大鼠GLUT2 mRNA10.5%氧浓度表达量显著高于21%和6.5%氧浓度。甘肃鼢鼠在三种氧浓度下mRNA和蛋白的表达量均高于SD大鼠。甘肃鼢鼠HK1 mRNA及蛋白21%氧浓度下表达量显著高于10.5%和6.5%氧浓度;SD大鼠HK1 mRNA和蛋白6.5%氧浓度下的表达量显著高于10.5%氧浓度。三种氧浓度下,甘肃鼢鼠的HK1蛋白表达均高于SD大鼠。甘肃鼢鼠PFK mRNA和蛋白在6.5%氧浓度下的表达量均显著高于21%氧浓度;SD大鼠mRNA6.5%氧浓度的表达量显著高于21%和10.5%氧浓度,蛋白在三种氧浓度下无显著差异。甘肃鼢鼠的PFK蛋白在不同氧浓度下的表达均高于SD大鼠。甘肃鼢鼠ALDOA mRNA在三种不同氧浓度下表达量无显著差异,蛋白6.5%氧浓度表达量显著高于21%和10.5%;SD大鼠mRNA 6.5%氧浓度表达量显著高于21%和10.5%氧浓度,蛋白21%氧浓度显著高于10.5%和6.5%氧浓度。在三种不同的氧浓度下,SD大鼠的ALDOA mRNA和蛋白表达量均极显著高于甘肃鼢鼠。4.HK、PFK和ALD酶活性在甘肃鼢鼠和SD大鼠不同组织中的检测结果:脑中酶活:甘肃鼢鼠HK和ALD两种酶活性均是10.5%氧浓度显著高于21%氧浓度,极显著高于6.5%氧浓度,而PFK酶活性是21%和6.5%氧浓度显著高于10.5%氧浓度;SD大鼠HK,PFK和ALD三种酶活性均是10.5%氧浓度显著高于21%氧浓度,极显著高于6.5%氧浓度。SD大鼠的PFK和ALD在10.5%氧浓度酶活性极显著高于甘肃鼢鼠。肝中酶活:甘肃鼢鼠HK酶活性是21%氧浓度显著高于10.5%,极显著高于6.5%,PFK酶活10.5%氧浓度显著高于21%和6.5%氧浓度,ALD酶活性10.5%氧浓度显著高于6.5%氧浓度,极显著高于21%氧浓度;SD大鼠HK和ALD两种酶活性均是10.5%氧浓度显著高于21%氧浓度,极显著高于6.5%氧浓度,而PFK酶活性是21%和10.5%氧浓度显著高于6.5%氧浓度。SD大鼠的HK,PFK和ALD在10.5%氧浓度酶活性显著高于甘肃鼢鼠。以上实验结果表明,甘肃鼢鼠血糖含量始终低于SD大鼠,糖酵解酶尤其是限速酶PFK活性低于SD大鼠,说明甘肃鼢鼠相较于SD大鼠具有较低的葡萄糖酵解水平,低氧能刺激甘肃鼢鼠血清中葡萄糖含量升高,为组织输送糖酵解代谢底物,增加葡萄糖酵解为组织供能,甘肃鼢鼠和SD大鼠的肝和脑中低氧下葡萄糖酵解相关基因的mRNA和蛋白均有不同程度的表达升高,说明低氧刺激甘肃鼢鼠和SD的糖酵解能力升高,尤其是甘肃鼢鼠在慢性低氧下上调糖酵解酶mRNA和蛋白以及酶活性水平,提升葡萄糖酵解水平满足能量需求,但急性低氧刺激使得糖酵解酶的转录、翻译和酶活性降低,推测可能通过果糖酵解或其他代谢方式满足能量需求。同时,甘肃鼢鼠在糖酵解增强的同时,未见乳酸的积累,说明甘肃鼢鼠机体中可能存在一种抑制乳酸积累的内在机制,能及时清除体内的乳酸,避免酸中毒。