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蚂蟥Whitmania pigra Whitman，又名宽体金线蛭，《中国药典》(2015年版)记载其属于水蛭科(Hirudinidae)动物，干燥全体为中药材水蛭，具有破血通经，逐瘀消瘢的功效，是众多心脑血管中成药的主要原料。市场需求的加大及环境污染的加剧使蚂蟥的野生资源几近枯竭。近年来，蚂蟥的人工养殖日趋受到重视。但蚂蟥“冬眠”的生态习性，极大程度影响了蚂蟥养殖的生产效率和经济效益。研究冬眠状态下蚂蟥的生理特性，可为寻找调控蚂蟥休眠的内在因子、开展耐低温蚂蟥选育、制订蚂蟥越冬养殖策略等工作提供依据。
本研究以成龄蚂蟥为实验材料，首先确定蚂蟥冬眠临界温度，在此基础上，筛选适宜蚂蟥的出冬眠模式，并研究冬眠过程中蚂蟥生长性能、体组成、能量收支和内在品质变化，结合分子生物学初步探讨蚂蟥冬眠过程中能量利用策略和机制，以期为蚂蟥的越冬养殖提供理论依据。
主要研究结果和结论如下：
(1)对不同温度下蚂蟥生物学特征、耗氧指标以及消化酶活性的研究表明，随着温度的降低，蚂蟥活动减弱、进食减少，4℃后不食不动，头部和尾部弯曲呈“弯月”状;耗氧量、耗氧率以及消化道酶活性随温度下降逐渐下降，10℃后下降趋势减缓，4℃后趋于稳定，不随温度降低而变化：在4℃状态40d过程中，淀粉酶变化不显著，脂肪酶、蛋白酶活性在20d时有所降低，其中脂肪酶下降后叉轻微上升后保持较低水平。确定4℃为蚂蟥冬眠的临界温度，“弯月”状可作为其冬眠状态的标志。
(2)研究正常、冬眠及不同复温模式下蚂蟥行为状态、消化道组织形态结构和消化酶活性变化，筛选出适宜蚂蟥的出冬眠模式。
结果：表明，随着处理时间延长和温度升高，蚂蟥活跃程度增强，除直接复温投喂组在复温24、48h有死亡外，其余方式均未出现死亡现象。与常温养殖相比，蚂蟥冬眠期间消化道结构松散，黏膜层褶皱稀疏，直接复温48h、梯度复温15℃（第5天）前，组织结构无明显恢复;直接复温72h、梯度复温20℃（第8天）后黏膜层褶皱增多、肌层增厚，已基本恢复至正常水平。各处理组消化酶活性随着处理时间延长呈上升趋势，且投喂组比非投喂组恢复较快，其中投喂组直接复温模式48h、梯度复温20℃后，基本达到25℃正常养殖水平，并显著高于非投喂组活性(P＜0.05)。直接复温和梯度复温都可应用于蚂蟥人工出冬眠处理，梯度复温模式按照2℃·d-1的速度复温至15或20℃后投喂或直接复温模式复温72h后投喂能减少蚂蟥出眠时死亡，有效提高蚂蟥人工养殖的经济效益。
(3)研究冬眠过程中蚂蟥生长、体成分、能量收支和内在品质的变化，结果表明，蚂蟥冬眠过程中，体重逐渐降低，在冬眠60天时达到显著性差异。体成分中脂肪、总糖和灰分含量呈降低趋势，其中总糖、灰分含量在冬眠三个时期皆有显著差异，而脂肪含量仅在冬眠60天时显著降低，蛋白质含量变化不显著。蚂蟥在冬眠过程中不进食、不排粪，摄食能和排粪能为零，生长能积累为负值，所消耗的能量主要用于呼吸耗能（约84%）和排泄耗能（约16%）。不同冬眠时期蚂蟥内在品质指标存在差异，其中抗凝血酶、总灰分含量在整个冬眠期间均呈逐渐降低趋势，酸不溶性灰分变化不显著，酸碱度在60天时有所升高，但上述指标均符合《中国药典》(2015年版)所规定入药标准。蚂蟥在入眠和冬眠初期以储存在体内的糖类为主要能源物质，随着冬眠时间增长，会逐渐消耗脂肪供能，完成由糖类单独供能到糖类和脂肪共同供能的转变。另外，冬眠会降低蚂蟥体内抗凝血酶含量，提示在生产中应严格把控蚂蟥采收时间，以获得优质高效水蛭材。
(4)测定蚂蟥冬眠过程中肌肉、消化道组织糖代谢酶基因（丙酮酸激酶PK基因、果糖1，6-二磷酸酶FBP基因、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶PEPCK基因）、脂肪代谢酶基因（乙酰辅酶A羧化酶ACC基因、激素敏感脂肪酶HSL基因）、蛋白质代谢酶基因（胰蛋白酶样丝氨酸蛋白酶TLSP基因、天冬氨酸转氨酶AST基因、谷氨酸脱氢酶GDH基因）的表达，研究蚂蟥冬眠期间能量物质代谢的分子机理。
结果表明：蚂蟥肌肉、消化道组织糖、脂肪、蛋白质代谢酶基因在冬眠过程中均呈现先降低后升高再降低的表达趋势。肌肉中糖酵解关键酶PK基因表达在整个冬眠期显著高于消化道(P＜0.05)，消化道糖异生关键酶FBP基因表达量在冬眠30天后显著高于肌肉(P＜0.05);脂肪分解限速酶HSL基因在冬眠30、60天时在两组织均显著上调(P＜0.05)：消化道TLSP基因和消化道、肌肉氨基酸分解关键酶AST和GDH基因在冬眠60天时均显著上调表达(P＜0.05)：冬眠90天时各代谢酶基因均不同程度下调表达。蚂蟥在冬眠过程中会通过调整机体组织物质代谢酶基因的表达来调控能量物质的利用，冬眠初期主要以肌肉中糖类物质提供能量，冬眠30天时上调表达肌肉和消化道脂肪代谢酶基因以动员两组织脂肪分解供能，冬眠60天后通过显著上调氨基酸分解关键酶基因特别是消化道中基因表达启动蛋白质供能，而之后各代谢酶基因表达下调则是冬眠动物对低温缺食环境进一步适应的结果。
本研究以成龄蚂蟥为实验材料，首先确定蚂蟥冬眠临界温度，在此基础上，筛选适宜蚂蟥的出冬眠模式，并研究冬眠过程中蚂蟥生长性能、体组成、能量收支和内在品质变化，结合分子生物学初步探讨蚂蟥冬眠过程中能量利用策略和机制，以期为蚂蟥的越冬养殖提供理论依据。
主要研究结果和结论如下：
(1)对不同温度下蚂蟥生物学特征、耗氧指标以及消化酶活性的研究表明，随着温度的降低，蚂蟥活动减弱、进食减少，4℃后不食不动，头部和尾部弯曲呈“弯月”状;耗氧量、耗氧率以及消化道酶活性随温度下降逐渐下降，10℃后下降趋势减缓，4℃后趋于稳定，不随温度降低而变化：在4℃状态40d过程中，淀粉酶变化不显著，脂肪酶、蛋白酶活性在20d时有所降低，其中脂肪酶下降后叉轻微上升后保持较低水平。确定4℃为蚂蟥冬眠的临界温度，“弯月”状可作为其冬眠状态的标志。
(2)研究正常、冬眠及不同复温模式下蚂蟥行为状态、消化道组织形态结构和消化酶活性变化，筛选出适宜蚂蟥的出冬眠模式。
结果：表明，随着处理时间延长和温度升高，蚂蟥活跃程度增强，除直接复温投喂组在复温24、48h有死亡外，其余方式均未出现死亡现象。与常温养殖相比，蚂蟥冬眠期间消化道结构松散，黏膜层褶皱稀疏，直接复温48h、梯度复温15℃（第5天）前，组织结构无明显恢复;直接复温72h、梯度复温20℃（第8天）后黏膜层褶皱增多、肌层增厚，已基本恢复至正常水平。各处理组消化酶活性随着处理时间延长呈上升趋势，且投喂组比非投喂组恢复较快，其中投喂组直接复温模式48h、梯度复温20℃后，基本达到25℃正常养殖水平，并显著高于非投喂组活性(P＜0.05)。直接复温和梯度复温都可应用于蚂蟥人工出冬眠处理，梯度复温模式按照2℃·d-1的速度复温至15或20℃后投喂或直接复温模式复温72h后投喂能减少蚂蟥出眠时死亡，有效提高蚂蟥人工养殖的经济效益。
(3)研究冬眠过程中蚂蟥生长、体成分、能量收支和内在品质的变化，结果表明，蚂蟥冬眠过程中，体重逐渐降低，在冬眠60天时达到显著性差异。体成分中脂肪、总糖和灰分含量呈降低趋势，其中总糖、灰分含量在冬眠三个时期皆有显著差异，而脂肪含量仅在冬眠60天时显著降低，蛋白质含量变化不显著。蚂蟥在冬眠过程中不进食、不排粪，摄食能和排粪能为零，生长能积累为负值，所消耗的能量主要用于呼吸耗能（约84%）和排泄耗能（约16%）。不同冬眠时期蚂蟥内在品质指标存在差异，其中抗凝血酶、总灰分含量在整个冬眠期间均呈逐渐降低趋势，酸不溶性灰分变化不显著，酸碱度在60天时有所升高，但上述指标均符合《中国药典》(2015年版)所规定入药标准。蚂蟥在入眠和冬眠初期以储存在体内的糖类为主要能源物质，随着冬眠时间增长，会逐渐消耗脂肪供能，完成由糖类单独供能到糖类和脂肪共同供能的转变。另外，冬眠会降低蚂蟥体内抗凝血酶含量，提示在生产中应严格把控蚂蟥采收时间，以获得优质高效水蛭材。
(4)测定蚂蟥冬眠过程中肌肉、消化道组织糖代谢酶基因（丙酮酸激酶PK基因、果糖1，6-二磷酸酶FBP基因、磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶PEPCK基因）、脂肪代谢酶基因（乙酰辅酶A羧化酶ACC基因、激素敏感脂肪酶HSL基因）、蛋白质代谢酶基因（胰蛋白酶样丝氨酸蛋白酶TLSP基因、天冬氨酸转氨酶AST基因、谷氨酸脱氢酶GDH基因）的表达，研究蚂蟥冬眠期间能量物质代谢的分子机理。
结果表明：蚂蟥肌肉、消化道组织糖、脂肪、蛋白质代谢酶基因在冬眠过程中均呈现先降低后升高再降低的表达趋势。肌肉中糖酵解关键酶PK基因表达在整个冬眠期显著高于消化道(P＜0.05)，消化道糖异生关键酶FBP基因表达量在冬眠30天后显著高于肌肉(P＜0.05);脂肪分解限速酶HSL基因在冬眠30、60天时在两组织均显著上调(P＜0.05)：消化道TLSP基因和消化道、肌肉氨基酸分解关键酶AST和GDH基因在冬眠60天时均显著上调表达(P＜0.05)：冬眠90天时各代谢酶基因均不同程度下调表达。蚂蟥在冬眠过程中会通过调整机体组织物质代谢酶基因的表达来调控能量物质的利用，冬眠初期主要以肌肉中糖类物质提供能量，冬眠30天时上调表达肌肉和消化道脂肪代谢酶基因以动员两组织脂肪分解供能，冬眠60天后通过显著上调氨基酸分解关键酶基因特别是消化道中基因表达启动蛋白质供能，而之后各代谢酶基因表达下调则是冬眠动物对低温缺食环境进一步适应的结果。