EPO在高原鱼类适应低氧环境中作用机制的研究

Erythropoietin (EPO) is a glycoprotein hormone, not only plays an principal regulatory role in the proliferation and differentiation of erythroid progenitor cells, but also can initiate survival by anti-oxidation and anti-apoptotic in non-erythroid progenitor cells such as cardiomyocytes and neural cells. In mammals, there have been many researches about the protective effects of EPO under hypoxic conditions, while the mechanism of EPO in the high-altitude adaptation of the schizothoracines to the aquatic fields of the Qinghai-Tibet Plateau remain unclear. In the previous study, we found that the EPO of Gymnocypris dobula (one of highly specialized schizothoracine fish) provided protection for cells under hypoxic conditions. In this project, under hypoxic conditions, site-directed mutagenesis and different pathway inhibitor will be used to detect the key mutation of EPO, the specific signal pathways in the high-altitude schizothoracine fish and the relationship between the cytoprotective function of Gymnocypris dobula EPO and anti-oxidation, anti-apoptotic, which may help to supply some data to define the role of EPO in the high-altitude adaptation of the aquatic. This study not only can enrich the hypoxic adaption mechanism of animals existing in water, but also plays an important role in guiding the highly specialized schizothoracine fish will be bred in the lower elevations.

促红细胞生成素（EPO）是一类糖蛋白激素，在低氧下不仅对红系祖细胞的增殖和分化具有重要作用，在其他细胞如心肌细胞、神经细胞等也具有抗氧化、抗凋亡等保护作用。虽然对EPO在缺氧情况下发挥保护作用的机制在哺乳动物中已取得了一些进展，但其在水生动物应对低氧、尤其在高原低氧环境下鱼类适应进化过程中的作用机制尚不清楚。本课题组前期研究发现，青藏高原软刺裸鲤的EPO在低氧条件下具有细胞保护功能。本课题拟通过体外细胞和斑马鱼体内模型，在低氧应激条件下，利用定点突变和不同通路抑制剂，探讨软刺裸鲤EPO在低氧适应过程中发挥关键作用的突变位点及具体信号传导途径，并阐明EPO对细胞的低氧保护机制是否与抗凋亡、抗氧化相关，为进一步研究EPO在高原裂腹鱼低氧适应过程中的作用机制提供理论依据。本项目研究结果，不仅可以丰富极端环境下生物适应低氧的机制，还可为对尽早实现高原鱼类在低海拔地区大规模水产养殖提供理论参考。

促红细胞生成素（EPO）是一类糖蛋白激素，在低氧下不仅对红系祖细胞的增殖和分化具有重要作用，在其他细胞如心肌细胞、神经细胞等也具有抗氧化、抗凋亡等保护作用。虽然对EPO在缺氧情况下发挥保护作用的机制在哺乳动物中已取得了一些进展，但其在水生动物应对低氧、尤其在高原低氧环境下鱼类适应进化过程中的作用机制尚不清楚。本课题组前期研究发现，青藏高原软刺裸鲤的EPO在低氧条件下具有细胞保护功能。因此，本项目通过体外细胞和斑马鱼体内模型，在低氧应激条件下，利用定点突变，发现软刺裸鲤EPO基因 H131S位点的突变能够明显影响斑马鱼的存活和血红蛋白的生成，其可能是软刺裸鲤EPO基因的关键突变位点；采用不同的抑制剂，分别阻断各个通路，最终确定Gd-EPO在低氧下发挥细胞保护的具体信号通路可能为激活STAT5转录因子和磷脂酰肌醇3激酶 PI3K-AKT 通路；并且还发现，EPO对细胞的低氧保护机制与抗凋亡、抗氧化相关，且其抗凋亡作用可能是通过调节死亡受体途径和抑制线粒体膜转换孔的开放实现的。