温度是影响动物生理最重要的环境因子之一，因此研究动物应对温度变化的适应机制具有重要的生物学意义。哺乳动物在遭受冷应激时会增加食物摄入和提高产热机能（颤栗性产热和非颤栗性产热）来维持恒定的体温以保障内环境的稳定。然而，作为变温动物，鱼类更容易受到冷应激的威胁。在水产养殖中，入冬期频繁的降温过程也往往带来大量养殖鱼类的死亡。但是，人类对鱼类的冷应激适应机制的了解至今仍非常有限，因此，了解鱼类的抗冻机制无论在科学意义还是产业实践上都具有重要意义。

　　华东师大水生动物与环境健康实验室（LANEH）杜震宇教授课题组注意到，在自然界和养殖环境下，随着水温的下降，鱼类会降低甚至停止摄食，并处于长期低能量摄入甚至饥饿状态，这和哺乳动物通过增加进食来应对低温完全不同，这或许表明鱼类存在着与哺乳动物不同的低温适应策略。同时，近年来对哺乳动物以及线虫等一些模式动物的研究表明，适度饥饿对成年个体具有很多益处，比如，适度饥饿可以通过调节能量代谢和降低氧化应激等机制增加机体的抗逆性甚至延缓衰老。因此，杜震宇课题组提出全新的假设认为：鱼类在低温应激下减少进食进入饥饿状态，除了由于水温降低造成运动下降减少主动掠食之外，减少进食乃至饥饿本身也可能是鱼类适应低温应激的一种生存策略。

　　针对这一假设，杜震宇课题组在过去4年中里进行了系统而细致的探索。研究首先证实，48到96小时（2到4天）的饥饿会显著提高斑马鱼在急性冷应激下的存活率，说明适度饥饿的确可以提高鱼类的抗低温能力。在此基础上，课题组又通过转录组学、电镜和生化分析等手段，进一步确定饥饿对斑马鱼冷应激抗性的影响与能量供应和组织损伤修复有关。之后，课题组分别从能量代谢和组织损伤修复这两个方向入手，利用营养调控和药物阻断手段并结合基因敲除技术，最终证实饥饿所诱导增强的脂肪分解代谢和细胞自噬分别通过增加能量供应和修复细胞损伤提高了鱼类对冷应激的抵抗力。此外，课题组也发现，对mTOR通路的抑制，不仅能高度重现饥饿对脂代谢和自噬活性的调节，也能重现鱼类增强冷应激抗性的表型，这说明mTOR通路很可能（部分）参与了饥饿对鱼冷应激抗性的调控。

图注：48-96小时的饥饿可以显著提高斑马鱼在11℃急性冷应激下的存活率

图注：饥饿通过对脂分解供能和细胞自噬的激活从而增强鱼类对低温应激的抵抗

　　本研究证实了脂代谢、自噬过程和mTOR通路在鱼类抵抗低温应激中的作用机制，并首次提出一个新的学术观点：鱼类在低温下减少进食可能是其应对低温应激的一种代谢适应策略。

　　当前鱼类应对低温应激的研究很少从代谢角度开展，因此，本研究工作为该研究领域提供了新的研究思路。本工作中的诸多实验结果也可为鱼类遗传育种、功能性饲料研发和水产养殖技术提供有价值的参考。近日，本研究的相关论文《Fasting enhances cold resistance in fish through stimulating lipid catabolism and autophagy》已在生理学权威期刊The Journal of Physiology（IF5year = 4.78）上在线发表。

　　本研究论文的第一作者为我校生科院LANEH实验室博士生鲁栋梁，通讯作者为杜震宇教授。该工作获得了多项国家自然科学基金的支持。

论文第一作者 鲁栋梁 

相关论文在线网址：

https://physoc.onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1113/JP277091

注：The Journal of Physiology (London)创刊于1878年，是国际上最经典的老牌生物学期刊之一，在生理学界享有盛誉。近10年来，JP极少发表鱼类生理学的论文。