实验室揭示高原鼠兔适应青藏高原低氧环境的新机制

　　哺乳动物肺表面活性物质（Pulmonary surfactant, PS）的结构和组成成分对维持肺气体交换和机体免疫发挥着重要的作用，肺表面活性物质成分异常和结构变化与高原肺水肿、各类呼吸综合症和哮喘等呼吸系统疾病有着密切的关系。高原鼠兔（Ochotona curzoniae）是青藏高原特有的小型哺乳动物，是维持高原生态系统稳定的关键物种，广泛分布在海拔3200-5200m的高寒草甸和草原，其生境大气中的平均氧含量为172.6 g/m3左右，对严重的低氧环境具有很强的适应能力。

　　近日，实验室动物进化适应与濒危物种保护学科组与青海大学魏登邦研究组、中科院昆明动物研究所施鹏研究组合作在Cell Reports（IF=9.99）发表了题为A homotetrameric hemoglobin expressed in alveolar epithelial cell increases blood oxygenation in high-altitude plateau pika (Ochotona curzoniae) 的研究论文，该论文在高原鼠兔肺表面活性物质中发现了一种高含量的同源四聚体血红蛋白，明确了该蛋白的编码基因、在肺组织中的表达特征和水平、该蛋白合成和分泌的细胞及其在肺表面活性物质中的相对含量以及在肺组织中发挥的功能。研究结果表明，高原鼠兔肺组织中的同源四聚体血红蛋白由HBD（δ）控制合成，在高原鼠兔肺组织中特异性表达，低氧显著上调HBD的表达；在高原鼠兔肺泡上皮I和II型细胞中特异性表达，通过板层小体分泌到肺泡腔中，成为肺表面活性蛋白的主要成分；抑制肺组织中HBD的表达导致高原鼠兔红细胞增生、血红蛋白和血液黏度增大，血液中乳酸浓度显著提高，该蛋白对高原鼠兔从低氧环境中获取氧发挥着重要的作用。研究结果对肺表面活性物质蛋白成分组成和功能理论做出了重要补充；修正了“血红蛋白只在红细胞中表达”的古老概念；有力佐证了“血红蛋白非红细表达和非协同表达”的理论。

　　青海大学安志芳博士、魏琳娜博士和中科院西北高原生物研究所徐波博士研究生为本文共同第一作者，青海大学魏登邦教授、中科院西北高原生物研究所张同作研究员和中科院昆明动物研究所施鹏研究员为论文共同通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金（No. 31860606）、第二次青藏高原综合科学考察研究计划（No.2019QZKK0501）、青海省自然科学基金（No. 2020-ZJ-959Q）和中国科学院三江源国家公园联合研究专项（No. LHZX-2020-01）等项目的资助。学科组依托中国科学院高原生物适应与进化重点实验室和青海省动物生态基因组学重点实验室。

　　论文链接：https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(22)01287-6

高原鼠兔ATI细胞、ATII细胞和LB中δ的表达