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为探究缺氧（5% O2 ）对牦牛睾丸支持细胞（Sertoli cells）增殖、自噬、凋亡及葡萄糖代谢的影响，以及自噬的调控作用，研究人员开展相关研究。结果发现缺氧促进细胞增殖，降低自噬和凋亡水平，增强葡萄糖代谢。该研究为分析牦牛睾丸缺氧适应性及提高牦牛生育力提供新视角。
在神秘的青藏高原，牦牛世代生活在低氧环境中，然而它们的睾丸功能却能正常维持，这背后的奥秘吸引着科研人员不断探索。在哺乳动物的生殖世界里，缺氧常常是个 “捣乱分子”。精索静脉曲张、睾丸扭转等情况引发的生精环境缺氧，会减少未分化精原细胞数量，增加异常精子比例，导致少精症和生殖功能低下 。小鼠在缺氧处理后，睾丸基因表达改变，生精过程遭受长期损害。
但牦牛却与众不同。作为高原物种的典型代表，它们生活在海拔 3000 - 5000 米的青藏高原，睾丸小且轻，血管分布更多，这些生理特征保障了睾丸的正常发育和生精。那么，牦牛睾丸在缺氧环境下的分子调节机制究竟是怎样的呢？这成为了科研人员亟待解开的谜题。
甘肃农业大学的研究人员勇挑重担，开展了一系列研究。他们将目光聚焦于睾丸支持细胞（Sertoli cells），这种细胞在雄性动物生殖中至关重要，它通过糖酵解产生乳酸（LA），为精子细胞提供主要能量来源。研究人员想知道，缺氧对牦牛睾丸支持细胞会产生怎样的影响？自噬在其中又扮演着什么角色？带着这些疑问，他们踏上了科研征程。
研究人员用到了多种关键技术方法。首先是细胞培养与鉴定技术，从甘肃天祝采集青春期牦牛睾丸，分离培养支持细胞，并通过 Feulgen 染色和油红 O 染色进行鉴定。代谢组学技术也发挥了重要作用，利用液相色谱 - 质谱（LC - MS）分析细胞代谢物，探究缺氧对细胞代谢的影响。此外，还运用了定量实时 PCR（qPCR）和蛋白质免疫印迹（WB）技术，检测相关基因和蛋白质的表达水平 。
研究结果如下：
- 支持细胞的培养与鉴定：原代牦牛支持细胞在体外培养约 1 周时，呈不规则梭形，生长良好。传代后，细胞逐渐铺展成单层并相互连接。经 Feulgen 染色和油红 O 染色鉴定，成功分离纯化出支持细胞。
- 缺氧对支持细胞增殖和特性的影响：通过 EdU 法检测发现，缺氧（5% O2 ）促进牦牛支持细胞增殖，且在 48 小时时增殖速率最快，细胞数量和增殖效率均显著高于常氧（21% O2 ）组 。同时，缺氧并未改变细胞的形态和 SOX9 蛋白的表达特征。
- 缺氧对支持细胞自噬和凋亡水平的影响：采用 SYBR Green - based qPCR 法和 WB 技术检测发现，缺氧处理后，支持细胞中自噬相关基因（Atg5、Atg12、Beclin1、LC3）和凋亡相关基因（Bax、Caspase3）的表达显著降低，抗凋亡基因 Bcl - 2 的表达显著增加，表明缺氧降低了细胞的自噬和凋亡水平，且在 48 小时时效果显著。
- 代谢组学分析缺氧对支持细胞的影响：代谢组学研究显示，缺氧处理后，牦牛支持细胞的代谢谱发生改变。通过质量控制和代谢物鉴定，发现细胞代谢物主要包括生物碱及其衍生物、苯环化合物等多种类型。KEGG 富集分析表明，代谢物主要集中在代谢途径、ABC 转运体等信号通路。差异代谢物分析发现，缺氧处理后，有 228 个差异代谢离子在正离子模式下被筛选出来，154 个在负离子模式下被筛选出来。进一步的靶向代谢分析发现，缺氧处理后，细胞中 15 种与能量相关的代谢物发生显著变化，其中 13 种代谢物显著上调，如乳酸、黄素单核苷酸等；2 种代谢物显著下调，即乌头酸和还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 。
- 雷帕霉素（RAPA）对缺氧下支持细胞自噬水平的调节：雷帕霉素是常用的自噬激活剂，研究人员用它处理细胞。qPCR、WB 和间接免疫荧光结果表明，雷帕霉素成功激活了牦牛支持细胞的自噬，增加了自噬相关基因和蛋白质的表达，降低了 P62 蛋白的表达。
- 雷帕霉素对缺氧下支持细胞葡萄糖代谢和 LA 转运的调节：研究发现，缺氧降低了牦牛支持细胞的自噬活性，且自噬激活后，葡萄糖代谢、LA 分泌和转运速率显著下降。qPCR、WB 和间接免疫荧光结果显示，缺氧处理后，葡萄糖转运蛋白（GLUT1、GLUT3、GLUT8）和乳酸转运蛋白（MCT1、MCT2、MCT4）的 mRNA 和蛋白质表达发生变化，雷帕霉素处理后，这些蛋白的表达进一步改变。同时，测定细胞内和细胞上清液中的乳酸含量和乳酸脱氢酶（LDH）活性发现，缺氧处理后乳酸含量显著增加，雷帕霉素处理后乳酸含量显著降低 。
综合研究结果和讨论部分可知，牦牛睾丸支持细胞在缺氧环境下展现出良好的适应性。缺氧增强了细胞的糖酵解活性，使戊糖磷酸途径（PPP）发生显著变化，这有助于细胞增殖。葡萄糖代谢重编程可能是牦牛适应缺氧的关键机制。缺氧降低了支持细胞的自噬水平，增加了 GLUT3、GLUT8 和 MCT4 蛋白的表达，促进了葡萄糖的转运和代谢，提高了 LA 的产生和转运水平，为牦牛的精子发生提供了必要条件。这项研究为深入理解牦牛睾丸在缺氧环境下的适应机制提供了重要依据，也为提高牦牛的生育力开辟了新的研究方向，在畜牧养殖领域具有重要的理论和实践意义。
