Cell | 泛基因组下的动物代谢

Neuromodulation: Purinergic Signaling in Respiratory Control

呼吸神经网络的主要功能是产生协调、有效、有节奏的运动行为，并维持对血氧和CO2/pH水平的动态平衡控制。嘌呤能(ATP)信号在这些稳态反射中起着重要作用，ATP的信号作用是通过与一系列离子型P2X和代谢型P2Y受体结合而产生的。然而，它对神经元和网络兴奋性的净影响是由复杂系统的三个分支之间的相互作用决定的，包括P2R的ATP信号作用，将ATP差异代谢成ADP、AMP和ADO的多种胞外核苷酸酶的分布，以及ATP代谢产物的信号作用，特别是P2YR的ADP和P1R的ADO。

Neuromodulation: Purinergic Signaling in Respiratory Control

维甲酸(RA)是维生素A(VA)的生物活性代谢物，长期以来一直被认为是呼吸系统发育的重要调节因子。在胚胎发育过程中，RA信号参与气管、气道、肺和膈肌的发育。胚胎发育期间RA活性的破坏在动物模型和人类疾病中会产生戏剧性的表型，包括气管食管瘘、气管软化、先天性横隔疝(CDH)和肺发育不全。在胚胎肺的形成过程中，已经使用了几种实验方法来靶向RA通路。利用这些方法进行的实验使人们对RA作为一个重要的信号分子的作用有了更深的理解，它影响着肺发育的各个阶段。

维甲酸(RA)对发育过程中气道平滑肌的调节作用

Recent advances in our understanding of the mechanisms of lung alveolarization and bronchopulmonary dysplasia

文章介绍了2017年至2019年对肺泡化和支气管肺发育不良(BPD)机制的理解取得的进展，涉及单细胞分析、代谢组学、脂质组学、蛋白组学等技术。代谢部分内容指出类固醇（糖皮质激素、雄激素、雌激素）、维生素（VA、VD、VC、VE）对正常和异常肺发育具有一定影响。

维生素A和维生素D对出生后肺发育影响

Oxygen Metabolites Stimulate Release of High-Molecular-Weight Glycoconjugates by Cell and Organ Cultures of Rodent Respiratory Epithelium via an Arachidonic Acid-dependent Mechanism

以粘液过度分泌和气道阻塞为特征的几种常见肺部疾病可能与呼吸道吸入或内源性氧化剂(O₂代谢物)水平升高有关。作者发现O₂代谢物通过参与花生四烯酸的环氧合酶代谢，促进体外培养的呼吸道上皮细胞释放高分子量糖复合物(HMG)。化学生成的O₂代谢物(嘌呤+黄嘌呤氧化酶)的非细胞溶解浓度可刺激啮齿动物气道上皮细胞和外植体培养的HMG释放，这种作用可被特定的O₂代谢物清除剂或花生四烯酸代谢抑制剂共同抑制。在上皮细胞中加入O₂代谢物可刺激前列腺素F2α （PGF2α）的产生，这种作用也可被O₂代谢物清除剂或花生四烯酸代谢抑制剂共同抑制。最后，在细胞培养中加入外源性PGF2α，可刺激HMG的释放。作者认为O2代谢物通过参与花生四烯酸的环氧合酶代谢，主要是PGF2α的产生来促进呼吸HMG的释放。这一机制可能是与粘液或其他上皮液过度分泌相关的各种肺部疾病的基本发病机制，也可能是细胞对氧化剂增加的基本反应。

A Temperature-Dependent Switch in Feeding Preference Improves DrosophilaDevelopment and Survival in the Cold

冷血动物是如何适应温度的，以及是什么决定了它们的生存温度范围极限，目前还不清楚。在这里，作者展示了当温度降到15摄氏度以下时，果蝇从酵母到植物的饮食偏好改变，植物中存在的不同脂质提高了低温下的存活率。作者发现果蝇需要植物中存在的膳食不饱和脂肪酸来调节细胞膜流动性和维持运动协调。在与温带气候越冬一致的温度下，以植物为食可以延长寿命和存活数月。因此，依赖温度的饮食变化引起的生理变化可以帮助果蝇在季节性温度变化中生存下来。

Cold-induced lipid dynamics and transcriptional programs in white adipose tissue

在哺乳动物中，冷暴露诱导白色脂肪组织(WAT)褐变，改变WAT基因表达和脂质代谢，促进适应性产热，维持体温。了解冷暴露时Wat的脂质体和转录图谱有助于深入了解与这一过程相关的适应性变化。研究人员描述了在腹股沟白色脂肪（iWAT）对短期冷暴露的响应过程中，糖磷脂、甘油脂和鞘脂的组成以及与产热、脂肪酸伸长和脂肪酸代谢相关的基因的表达发生了显著的变化。还发现，经iWAT冷治疗后，某些特定脂类水平的变化与包括肥胖和T2D在内的代谢性疾病呈负相关。

Integrated transcriptomic and metabolomic analysis reveals adaptive changes of hibernating retinas

冬眠是一种季节性的适应策略，它允许冬眠者在极冷的环境中生存。尽管视网膜的血流量大大减少，但冬眠不会造成视网膜的持久损伤。相反，冬眠者在冬眠期间对缺血损伤的耐受性增强。为了了解冬眠后视网膜的分子变化，作者应用转录组和代谢组学的综合分析方法，探讨了冬眠期间13只地松鼠视网膜基因表达和代谢产物的变化。代谢组学分析显示，冬眠视网膜的ATP合成整体下降。葡萄糖和半乳糖的降低，肉碱的β氧化作用增强，一些氨基酸在冬眠视网膜中的储存减少，表明燃料消耗从碳水化合物转移到脂类，氨基酸的替代使用。转录组学分析显示，下调基因在DNA模板转录和免疫相关功能中富集，上调基因在线粒体内膜和DNA包装相关功能中富集。作者进一步表明，一部分基因在冬眠后经历了活跃的选择性剪接事件。最后，对转录组和代谢组的综合分析证实了通过调节氨基酸和脂质的分解代谢来改变休眠视网膜中的燃料使用。通过转录组学和代谢组学数据分析，揭示了线粒体氧化磷酸化的改变状态和冬眠视网膜中能量源的转移，从而促进了对冬眠者使用的分子机制的理解。这些数据也将成为眼部和冬眠研究群体的有用资源。

迈维代谢利用广泛靶向代谢组方法，开发了针对人、小鼠、猪、牛、鸡、斑马鱼、对虾、牡蛎、果蝇、棉铃虫、蝗虫、美洲大蠊、家蚕等建立专属的动物数据库。