两种哺乳动物冬眠启动的环境影响因素、机制及人工诱导方法的比较研究

本研究拟以典型的贮脂越冬的达乌尔黄鼠(Spermophilus dauricus)和贮食越冬的黑线仓鼠(Cricetulus barabensis)为实验对象，在实验室通过光照、温度的驯化和控制食物条件，1）研究启动冬眠的环境影响因素；2）测定两种动物摄食、活动、身体姿势等行为表现的变化，建立冬眠准备和启动的形态标志；3）测定夏季冬眠准备阶段以及夏季-冬季入眠转换过程中，与摄食、能量代谢、糖代谢向脂肪代谢转变等相关的生理、生化、分子和神经内分泌指标的变化（主要包括PDK4、PTL、HSL、瘦素及其受体、甲状腺激素等），分析冬眠准备过程的一系列级联反应，筛选触发入眠的因素，并分析其调节机理；4）筛选2-3种方法人工诱导两种动物冬眠，阐明启动冬眠的必要准备和诱发冬眠的条件；5）融合分析各种数，建立冬眠数学模型并用软件模拟；6)对捕获的黄鼠孕鼠在实验室产出的幼鼠进行人工饲养，建立黄鼠实验种群。

冬眠是很多动物应对季节性严酷环境和长时间食物资源短缺的生存对策。贮脂类冬眠动物通常在冬眠前大量摄食增加体重，冬眠期间停止摄食，消耗身体脂肪作为能源；而贮食类冬眠动物在冬眠阵间觉醒时取食贮存的食物，体重和体脂没有显著的季节性变化。为研究动物入眠的机理和环境影响因素，本研究按照项目计划的研究要点，以典型的贮脂越冬的达乌尔黄鼠和贮食越冬的黑线仓鼠为实验对象，开展了以下方面的研究：1）冬眠前的行为及生理准备，影响入眠的内外环境影响因素；2）冬眠准备及入眠前后能源转换的生化和分子基础；3）瘦素及其受体在启动冬眠过程中的合成和分泌特征及其对下丘脑神经肽的调节； 4）甲状腺激素、胰岛素等内分泌信号对冬眠启动的调节；5）人工诱导两种动物入眠的方法；6）达乌尔黄鼠的人工饲养繁殖。结果显示：1）贮脂类黄鼠冬眠准备阶段在快速育肥期的大量进食、体重迅速增加，到完成育肥期减少活动和摄食、增加卧巢时间以节约能量，体重、摄食和活动时间综合可作为入眠的行为指标。冬眠准备过程中，黄鼠体重的增加主要是由体脂积累导致的，代谢率先于体温而降低，体温开始下降发生于育肥后期首次异温前的13-45天，贮脂类的黄鼠入眠是内源节律及能量信号启动的，而贮食类仓鼠自发日蛰眠的必要条件是短光照和低温的冬季信号。2）冬眠准备各阶段血清中葡萄糖、甘油三脂、游离脂肪酸、胆固醇、酮体、高密度脂蛋白等指标的变化反映了育肥和能量积累过程中糖类利用、脂肪合成为主的代谢向冬眠阶段糖类利用降低、脂肪分解供能为主的代谢转变的过程。转录组数据关于糖类和脂类代谢途径的相关酶基因表达的变化支持了糖脂合成和分解的代谢转换。3）瘦素在育肥期依然发挥脂肪信号作用，不存在瘦素抵抗，育肥期瘦素分泌延迟保证了能量积累，下丘脑促食类神经肽表达上升促进了摄食。瘦素对育肥结束后达乌尔黄鼠的冬眠表达具有一定的调节作用，但对能量平衡的调节在育肥期和育肥后期可能不同，瘦素可能没有参与贮脂类冬眠动物适应性产热的调节。4）脂联素和胰岛素在动物的冬眠和代谢调节中可能发挥重要作用。5）单纯低温不能诱导未完成育肥黄鼠的冬眠，但可使动物适当降低体温以节约能量，而能量限制可以诱导贮脂类动物达乌尔黄鼠的蛰眠。冬季信号只能诱导雌性黑线仓鼠日蛰眠，雄性黑线仓鼠不蛰眠。6）在实验室越冬达乌尔黄鼠成功繁殖了子一代，且至一代在实验室成功越冬。为建立达乌尔黄鼠实验种群奠定了基础。