一种限制细胞损伤的基因可能是生存于长期寒冷暴露的关键。
研究人员发现了一种基因，使哺乳动物细胞能够在极低温度下长时间生存，这种情况在动物冬眠期间会遇到。
对人类和其他许多哺乳动物而言，体温低于10摄氏度（°C）迅速会致命，因为长期寒冷压力会导致细胞累积有害的自由基——特别是脂质过氧化物自由基——从而导致细胞死亡和器官衰竭。但是，少数哺乳动物种类通过冬眠能够抵御寒冷压力。许多小型哺乳动物的冬眠过程涉及持续数天到数周的深度昏迷，其中动物停止活动，体温降至极低水平，间歇性出现短暂的正常体温和活动。
现在，日本北海道大学的助理教授园光光明和山口义文教授领导的一项研究已确定了一种关键基因，帮助冬眠的叙利亚仓鼠（黄金仓鼠，Mesocricetus auratus）避免因寒冷引起的细胞死亡。研究结果发表在期刊《细胞死亡与疾病》上。
为了识别该基因，研究人员首先改造了对寒冷敏感的人类癌细胞，使其携带来自耐寒仓鼠细胞的基因，然后将人类细胞暴露于长期寒冷条件和从寒冷中回温中。通过分析在经历寒冷暴露和回温压力后存活下来的人类细胞的基因组，研究小组能够识别出已被纳入人类细胞基因组并使其能够在寒冷中生存的仓鼠基因。
这一分析揭示了一种可能的候选基因：编码谷胱甘肽过氧化物酶4（Gpx4）的基因，这是已知可减少哺乳动物细胞中反应性氧种影响的一系列蛋白质之一。当在仓鼠细胞中抑制该基因的活性时，无论是通过改造为缺失突变体还是通过化学方式抑制其活性，细胞只能在极寒条件下存活相对较短的时间——两天，而不是五天——然后因脂质过氧化物的积累而死亡。
Gpx4在人体和仓鼠细胞中都有表达，但只有仓鼠能够冬眠，因此研究团队考察了人类Gpx4和仓鼠Gpx4是否表现出不同的行为。有趣的是，他们发现即使人类Gpx4在细胞中过表达，也能提供寒冷保护。
“为什么非冬眠细胞在寒冷压力下比冬眠细胞更脆弱，尽管Gpx4蛋白的表达水平相当，这仍然是一个悬而未决的问题，”园光光明说。
这些发现是迈向最终理解一些哺乳动物如何能够安全地度过极寒的第一步。这一发现可能在改善人类健康方面具有潜在应用，比如使用低温改善器官的长期保存以进行移植，或者使用低体温作为治疗工具。
