低氧是深海、高原、高空等环境下生物面临的主要环境胁迫之一。生物体在面对外界低氧环境压力时，会破坏体内糖脂代谢间的平衡关系，影响能量供应，进而导致生物体内环境稳态失衡，影响个体生存。因此，探讨低氧下生物体如何维持糖脂代谢稳态具有重要意义。近日，中国科学院烟台海岸带研究所海岸带环境生理生态研究组（赵建民研究团队），与中国科学院动物研究所詹祥江研究团队等合作，重点关注动物低氧适应和响应中的糖脂代谢过程，采用生理学、转录组学、代谢组学与行为学等技术手段，阐明了低氧胁迫下动物糖脂代谢稳态维持的关键机制，为代谢疾病的治疗提供了新思路。

研究运用基因编辑技术首次建立了EPAS1隼型小鼠模型，在模拟慢性低氧环境下，利用呼吸交换率（RER）来探究隼型小鼠在低氧条件下的糖、脂代谢偏向性。低氧处理后，隼型小鼠的RER值在0.75附近随机波动，而野生型小鼠的RER值显著降低（脂代谢偏向），说明隼型小鼠在低氧下具有维持糖脂代谢平衡的能力。肝脏转录组、代谢组分析印证了隼型小鼠肝具有更好的糖脂代谢调节能力。功能验证实验发现突变型EPAS1蛋白活性降低，钝化了隼型小鼠的低氧反应。此外，研究还分析了行为调节在隼型小鼠糖脂代谢稳态维持中的重要作用。从进化角度看，隼型小鼠维持糖脂代谢稳态在机体应对低氧胁迫时具有重要意义：体重在低氧下可较快恢复，减少体内氧化应激反应，并提高急性低氧下小鼠的存活率。

图1 隼型小鼠模型构建及其在低氧下的生理表征

研究成果以“Homeostasis of glucose and lipid metabolism during physiological responses to a simulated hypoxic high altitude environment”为题发表于国际综合期刊《Nature Communications》，烟台海岸带所胡莉为论文共同通讯作者。该研究得到国家自然科学基金等项目支持。

文章信息：

Yi Lin#,Bingyu Li,Xinying Shi,Yangkang Chen,Shengkai Pan,Zhenzhen Lin,Zhongru Gu,Frank Hailer,Li Hu*,Xiangjiang Zhan*. Homeostasis of glucose and lipid metabolism during physiological responses to a simulated hypoxic high altitude environment.Nature Communictations 16,9406 (2025). DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-025-64110-w.