小型冬眠哺乳动物如花栗鼠和睡鼠在冬季反复醒来,称为中期冬眠,因为体温低于 10 °C 或更低,并迅速恢复到 37 °C 左右。
其机制就是为什么冬眠的哺乳动物能够忍受如此长期的低温和快速的复温,即使它们对人类和小鼠等非冬眠的哺乳动物来说是致命的压力,但大多数是未知的。
这一次,北海道大学和东京大学的研究小组在叙利亚仓鼠(一种小型冬眠哺乳动物)的细胞水平上研究了低温耐受机制。结果,发现叙利亚仓鼠通过在肝脏中保留高浓度的维生素 E 而表现出低温耐受性。
首先,证实叙利亚仓鼠的肝细胞(hepatocytes)具有很强的耐寒性,即使在小鼠肝细胞会死亡的低温下也能存活。然而,奇怪的是,根据给予仓鼠的食物类型,肝细胞的耐寒性消失或出现。当研究小组检查这种差异时,当他们喂食维生素 E 型 α-生育酚 (αT) 含量低的饮食时,肝细胞变得冷诱导(尽管它不会影响正常条件下的存活)。发现它会导致细胞死亡.
另一方面,在小鼠的情况下,即使喂食含有大量αT的饮食,肝细胞也不具备低温耐受性。因此,当比较肝细胞和血液中的αT时,发现叙利亚仓鼠在肝细胞和血液中保留的αT浓度比小鼠高10倍。 众所周知,αT 可以防止脂质过氧化,因此,叙利亚仓鼠通过保持肝细胞和血液中的 αT 浓度较高,可以防止脂质过氧化和与低温和复温相关的细胞死亡。有人认为可能是这样。
本研究阐明的低温耐受机制有望应用于移植医学中减少器官损伤。