【中國科學報】雄海馬懷孕育兒少不了這種酸
本報訊（記者朱漢斌 通訊員秦耿）中科院南海海洋研究所熱帶海洋生物資源與生態(tài)重點實驗室研究員林強團隊聯(lián)合香港科技大學教授錢培元團隊，首次系統(tǒng)揭示了視黃酸在雄海馬育兒袋形成和懷孕過程中的關鍵分子與生理調(diào)控機制。相關研究近日在線發(fā)表于《創(chuàng)新》。
在動物界中，繁殖過程是物種基因延續(xù)和親本最重要的投資策略，而在漫長的演化過程中，動物的繁殖行為進化出了多種模式。其中，海龍科魚類是目前動物界中已知的唯一產(chǎn)生“雄性繁殖”行為的類群，格外受進化與發(fā)育生物學家的青睞。
海馬屬是海龍科物種中進化速率最快的，它們衍生出了完整的育兒袋結構，并在懷孕過程中出現(xiàn)了獨特的胎盤結構，這在整個魚類界中也是非常奇異的進化現(xiàn)象。海馬的育兒袋與哺乳動物的子宮在關鍵基因結構上具有顯著的同源性。
“在海馬的整個繁殖過程中，其育兒袋的結構發(fā)生與功能特化是海馬得以實現(xiàn)其繁殖策略的‘基石’；然而，關于海馬育兒袋發(fā)生、發(fā)育和懷孕過程的分子和生理調(diào)控機制卻一直未見報道。”林強對《中國科學報》表示，如果能夠?qū)ｑR育兒袋結構與功能進行系統(tǒng)解析，并與哺乳動物（甚至人類）的子宮和胎盤等結構與功能發(fā)生進行比較分析，將成為深入揭示動物界中繁殖器官和功能的獨立演化模式的理論支撐。
研究人員首次利用代謝組學方法甄選了與海馬育兒袋形成和懷孕顯著相關的194個差異代謝產(chǎn)物，包括斑蝥黃、蝦青素等，同時在轉(zhuǎn)錄層面分析和鑒定了2674個差異表達基因。基于轉(zhuǎn)錄組與代謝組學聯(lián)合分析，研究人員發(fā)現(xiàn)視黃酸在育兒袋發(fā)生發(fā)育過程中起著至關重要的調(diào)控作用。
林強表示，視黃酸可通過調(diào)控fshr和cyp7a1等關鍵基因的表達，影響睪酮、孕酮等激素代謝，進而影響育兒袋的形成；同時，視黃酸還通過調(diào)控col4a1、shh、cybb等基因表達直接影響育兒袋的組織重塑、器官發(fā)育和免疫過程。該發(fā)現(xiàn)為海龍科育兒袋發(fā)育驅(qū)動機制研究提供了重要突破口，也為后續(xù)相關研究提供了重要的切入點。
更為有趣的是，該研究同時發(fā)現(xiàn)視黃酸可能調(diào)控海馬懷孕過程的抗氧化防御功能。抗氧化物因其與轉(zhuǎn)運蛋白、轉(zhuǎn)錄因子、視黃酸代謝等重要基因的顯著正相關關系，在海馬懷孕過程中發(fā)揮了核心調(diào)控作用，而懷孕過程視黃酸與斑蝥黃、蝦青素等抗氧化物質(zhì)的同步下調(diào)，可能會增加懷孕期間對氧化壓力的耐受，以增加父本免疫耐受的方式降低父本對胚胎的排斥作用，從而保障了海馬妊娠過程的順利完成。
相關論文信息：
https://doi.org/10.1016/j.xinn.2020.100052
