2025年12月24日，上海交通大学医学院尚思神经科学与视觉研究院院长李巍教授应生命科学与技术学院童夏静教授和胡霁教授邀请来访，在生命学院L楼报告厅为师生带来题为“‘低温视觉’——冬眠生物学及其潜在应用”的精彩报告。
在科幻作品中我们经常能看到人体冬眠技术的身影，宇航员进入冬眠状态，放入胶囊仓中，沉睡数十年甚至数个世纪，醒来已到达另一个星球。自然界中，冬眠是动物适应漫长冬季寒冷与食物短缺的机制。除了变温动物外，还有一小部分异温动物也可以冬眠，比如熊，蝙蝠，刺猬等等，以及今天李巍教授故事的主角地松鼠。地松鼠冬眠时体温可以降至4-10℃，而出眠后体温恢复正常，它的器官与组织可以迅速恢复正常功能，其背后又蕴含怎样的生物学原理，带给人类医学怎样的启发呢？
李巍教授围绕地松鼠视觉系统，给师生介绍了四个精彩的研究故事。首先感光细胞是视网膜中重要的负责光转化的特殊的视觉细胞，李巍教授团队发现地松鼠感光细胞在正常与冬眠状态下线粒体显著的排布变化。在感光细胞中线粒体聚集在树突外节，有趣的是，正常状态下线粒体有序平行分布于感光细胞内节，而在冬眠时趋向于无序分布。通过电镜和共聚焦成像、数学计算模拟等技术发现，线粒体的这种有序平行分布可以显著将光聚集，参与视觉信号转导。而冬眠状态下，地松鼠视觉需求大大减少，为了减少耗能，线粒体变得相对无序。这一研究发现了线粒体在视觉系统中除能量供应以外的非常规功能——光线聚集。
感光细胞除了线粒体的有序分布和聚集外，还有特化的缎带突触（Ribbion Synapse），所谓的“缎带”或者说是“突触前致密体”是一个在突触活动区里的特化构造，它只固定在在突触前的细胞膜上几纳米处并拴住了100个或更多的突触囊泡。而每一个突触前细胞都能有10到20条“缎带”来拴住它，使得能拴住的囊泡数大大增加，使其足以应对感光细胞中频繁的突触传递。有趣的是，地松鼠在冬眠状态下感光细胞的缎带消失了，这种突触前囊泡聚集消失了，变为了普通突触，从而减少了感光细胞的耗能，但同时也保留了缎带最前端靠近释放池的一小部分囊泡，以帮助动物应对环境变化时快速觉醒的视觉恢复。这一过程依赖于带状突触结构蛋白RIBEYE与突触前支架蛋白Basson的相互作用。以上基于感光细胞的两项研究帮助我们理解了动物冬眠视觉系统减少耗能的新机制，以及这些特化结构的生理功能。
接着李巍教授将我们的目光引入了冷耐受（cold tolerance）相关的分子机制，探讨了为何地松鼠在体温长期降低至4℃后恢复体温细胞仍能恢复正常生理功能。通过筛选发现了FOXO1在冷耐受中的关键调控作用，他们发现FOXO1在正常状态下定位于细胞质，而地松鼠的FOXO1在低温环境下可进入细胞核，这依赖于其特殊的出核和入核蛋白的动态拉锯式调控，从而使地松鼠细胞获得冷耐受能力，并在体温恢复后快速恢复正常功能。基于以上研究，李巍教授团队针对这一机制进行了药物开发，可使小鼠和人类细胞FOXO1入核，从而增加器官移植过程中器官的低温耐受以及保存时间，为移植医学中器官保存策略的优化提供了新的理论依据和技术思路。
地松鼠的眼睛晶体同样也具备人类或小鼠所不具备的冷耐受能力，其晶体在低温下变得不透明，类似于人类白内障症状，而在温度恢复后可迅速恢复透明。这种可逆性变化背后隐藏着一个关键分子——RNF114。RNF114是一种含有RING指结构域的E3泛素连接酶，主要参与细胞的蛋白质降解和信号传导过程。它通过将蛋白连接泛素化标签，调控蛋白质稳态。该研究首次揭示了RNF114在调控晶状体蛋白温度依赖性变化中的核心作用，为开发白内障非侵入性治疗提供了潜在靶点。
在学术交流环节，现场师生反应热烈，积极提问，围绕多个关键科学问题展开了深入讨论，包括FOXO1对冷信号的响应方式及其在不同温度条件下的变化规律、线粒体聚集机制在不同哺乳动物中的适用性、感光细胞线粒体的特殊功能属性，以及冬眠相关的线粒体重塑是否可用于脑梗死等缺血性损伤的干预等。李巍教授对这些问题进行了耐心解答，并分享了对相关研究方向的思考与展望。
本次报告内容丰富、视角前沿，不仅加深了师生们对冬眠生物学及视觉系统适应机制的理解，也为低温医学、神经保护和器官移植等领域提供了新的研究启示，现场学术氛围热烈，交流深入。
【李巍教授简介】
李巍，现任上海交通大学医学院尚思神经科学与视觉研究院院长。李巍教授曾担任美国国立眼科研究所 (National Eye Institute, NIH) 资深研究员（终身教授）, 视网膜神经生物学实验室主任, 马里兰大学神经与认知科学客座教授。在NIH曾担任终身评审委员会委员，学术道德委员会委员，NIH-牛津/剑桥联合研究生院执行委员，NIH-FDA-Industry 基因治疗合作组织临床前研究委员会共同主任。李巍教授对视网膜神经突触、通路及其视觉传导功能、视网膜发育、代谢和疾病等领域均有深入的研究, 是国际视觉科学领域领导者之一，担任具有30多年历史的FASEB视网膜神经生物学双年会主席，全球最大的眼科与视觉科学学会ARVO的理事, 并当选ARVO的副主席。曾担任美国华人视觉研究协会主席，美洲华人生物科学学会 (SCBA) 华盛顿分会主席。曾获第七届SAYER 视觉研究奖, ARVO Fellow, 德克萨斯大学荣誉讲座教授 , 以及中华眼科学会海外华人眼科与视觉科学杰出成就奖等荣誉。