短期热暴露对山羊棕色脂肪细胞产热及线粒体自噬的影响：为新生山羊护理提供新视角

《BMC Genomics》：Short-term heat exposure affects thermogenesis and mitophagy in goat brown adipocytes

为探究热暴露对山羊棕色脂肪细胞（BAT）的影响，研究发现其促进产热和线粒体自噬，为新生山羊护理提供依据。

　　在动物的世界里，温度对它们的生存和健康有着至关重要的影响。对于新生的山羊宝宝来说，如何在外界温度变化的环境中维持体温，是它们面临的一大挑战。棕色脂肪组织（Brown Adipose Tissue，BAT）在新生山羊维持体温方面发挥着关键作用，它能通过非颤抖性产热来应对寒冷。然而，目前关于热暴露对 BAT 产热的影响研究还十分有限。

为了深入了解这一问题，四川农业大学的研究人员开展了一项关于短期热暴露对山羊棕色脂肪细胞影响的研究。该研究成果发表在《BMC Genomics》上，为我们揭示了热暴露与山羊棕色脂肪细胞之间的奥秘。

研究人员主要运用了细胞实验、RNA 测序（RNA-seq）技术以及相关的基因表达分析方法。从新生山羊的棕色脂肪组织中分离出基质血管成分（Stromal Vascular Fraction，SVF），并诱导其分化为棕色脂肪细胞，以此作为研究对象。

在研究结果方面：

• 棕色脂肪细胞的鉴定：研究人员检测了棕色脂肪细胞的标记基因，包括 UCP1、PGC1α、CPT1A、ELOVL3 和 ELOVL6，发现经过 8 天的分化，这些标记基因的 mRNA 水平显著增加。同时，通过 UCP1 免疫细胞化学和脂质染色，观察到成熟棕色脂肪细胞中存在丰富的脂滴和 UCP1 表达，这表明分离的 SVF 能够被诱导分化为棕色脂肪细胞。
• 热暴露对细胞活力和热休克蛋白基因表达的影响：研究人员对棕色脂肪细胞进行不同时间的 42℃热暴露处理，然后放回 37℃培养 24 小时。结果显示，6 小时和 12 小时的热暴露处理不影响细胞活力，而 24 小时、48 小时和 72 小时的热暴露处理后，细胞活力显著降低。因此，研究人员选择 42℃处理 12 小时作为后续实验的热暴露条件。此外，热暴露 12 小时后，热休克蛋白（HSP70 和 HSP90）和热休克因子 1（HSF1）的基因表达水平显著上调，这表明热暴露模型成功建立。
• 热暴露诱导山羊棕色脂肪细胞产热：通过 Mitotracker 染色和 qPCR 检测发现，热暴露 12 小时后，线粒体含量增加，同时产热相关基因 UCP1、PGC1α 和 CPT1A 的表达水平显著上调，UCP1 和 PGC1α 蛋白水平也明显升高，这表明热暴露能够诱导山羊棕色脂肪细胞产热。
• 热暴露影响棕色脂肪细胞的脂肪生成和脂肪分解：利用油红 O 染色检测发现，热暴露 1 小时、2 小时和 6 小时后，甘油三酯（TG）含量显著降低，而 12 小时热暴露后，TG 含量与 0 小时相比无明显变化。进一步检测脂肪生成相关基因 PPARγ、FABP4 和 FASN 以及脂肪分解关键基因 ATGL 的表达，发现 12 小时热暴露促进了棕色脂肪细胞的脂肪生成和脂肪分解。
• RNA-seq 揭示热暴露对山羊棕色脂肪细胞的调控作用：对热暴露 12 小时的山羊棕色脂肪细胞进行 RNA-seq 分析，发现共有 1091 个差异表达基因（Differentially Expressed Genes，DEGs），其中 582 个上调，509 个下调。KEGG 富集分析表明，上调的 DEGs 主要富集在 MAPK、PI3K-AKT、缺氧诱导因子 1、产热、脂肪酸代谢和线粒体自噬等通路；下调的 DEGs 主要富集在细胞周期、p53 信号通路和 rap1 信号通路。此外，热暴露还激活了细胞对热的响应通路、产热通路、脂肪生成通路和甘油三酯分解代谢通路。
• 热暴露促进山羊棕色脂肪细胞的线粒体自噬：在 KEGG 结果中，线粒体自噬是显著富集的项目。研究发现，热暴露后线粒体自噬相关基因 BNIP3 和 BECN 的表达显著升高，自噬相关蛋白 LC3BII/LC3BI 的比值显著增加，BNIP3 和 BECN 蛋白表达也明显上调，同时通过透射电镜观察到热暴露组自噬体和线粒体自噬体的数量增加，这表明热暴露通过激活线粒体自噬促进了山羊棕色脂肪细胞的产热。

研究结论和讨论部分指出，棕色脂肪组织在新生反刍动物维持体温方面起着重要作用，提高 BAT 的产热能力有助于新生山羊应对寒冷环境。本研究发现短期热暴露能够激活棕色脂肪细胞的产热过程，这为新生山羊的产后护理提供了新的思路。通过实施短期热暴露策略，有望增强新生山羊的产热能力，提高其抗寒能力。然而，该研究也存在一些局限性，如 RNA-seq 分析仅在 12 小时时间点进行，未评估 12 小时至 24 小时热暴露之间细胞活力的变化，且研究仅使用了雌性新生山羊，未探讨性别差异对结果的影响。未来的研究可以进一步关注热暴露的更长时间点以及性别差异对棕色脂肪细胞的影响。

总的来说，这项研究为我们深入了解热暴露对山羊棕色脂肪细胞的影响提供了重要的依据，为新生山羊的护理和健康管理开辟了新的方向，具有重要的理论和实践意义。