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饲料科学研究进展

2018-03-20 10:50:13 编辑: 作者:刘光芒 赵华 陈小玲 田刚 贾刚 蔡景义

前言

本年度中课题组在饲料原料价值评定、微量元素营养、新型饲料添加剂开发、肌肉品质的调控机理和肠黏膜发育规律及营养调控方面进行了研究,本文按版块总结研究成果如下。


1. 饲料营养价值评定

目前家禽饲料有效能值的评定常用的是代谢能(ME)体系,但是代谢能体系高估了蛋白和纤维的能量水平,低估了脂肪和淀粉的能量水平(Noblet et al., 1994),因此无法准确的评定家禽饲料原料的有效能值。而我国近年肉鸭的年出栏量达到35亿只的规模,对饲料原料的需求进一步提高(麦尔旦等,2015)。肉鸭由于其耐粗饲等优点,多种非常规日粮多应用于其日粮中。全脂米糠是由糙米精制大米过程的副产物,是一种优质的能量饲料,在肉鸭中添加量可以达到40%,而不会引起动物的生长性能的抑制(Farrell et al., 1998)。我国是一个产棉大国,年产棉籽量达到1100万吨,年产棉籽粕量在600万吨以上,棉籽粕富含蛋白质,是一种极具开发潜力的植物蛋白饲料资源(刘建成等,2012)。小麦是我国重要的粮食作物,小麦产量居粮食产量的第三位,若能充分利用全脂米糠、棉籽粕和小麦作为蛋白质或能量原料可缓解我国饲料原料缺乏的现况,而中国饲料原料价值成分表中尚无肉鸭利用上述三种原料的净能值。为了完善肉鸭饲料原料净能值数据库,在本研究室前期研究成果的基础上,本课题组采用替代日粮的方式测定了全脂米糠、棉籽粕和小麦的净能值。

在测定的24种全脂米糠、32种棉籽粕和40种小麦原料中,24种全脂米糠的干物质含量为86.55%90.53%;粗蛋白质含量为9.08%13.93%;粗脂肪含量为10.81%19.99%;粗纤维含量为5.31%10.51%;中性洗涤纤维含量为17.02%34.57%;酸性洗涤纤维含量为4.80%13.46%;粗灰分含量为6.07%9.65%;总能范围为17.6820.37MJ/Kg。采用回归法和比较屠宰法测定了全脂米糠提供给北京鸭的净能为8.39±0.65MJ/kgAME12.40±0.59MJ/kgAME转化为NE的效率为67.62±3.39%。并建立基于全脂米糠化学成分与NE的最佳预测模型,NE=3.378+0.116EE-0.055NDF+0.396AME-0.037ADFR2=0.961, RSD=0.141MJ/kg, P0.05)。

测定的32种棉籽粕的干物质含量为88.72%91.40%;粗蛋白质含量为32.16%50.16%;粗脂肪含量为0.30%1.75%;粗纤维含量为10.37%19.31%;中性洗涤纤维含量为15.22%32.95%;酸性洗涤纤维含量为11.80%25.19%;粗灰分含量为5.41%7.88%。采用回归法和比较屠宰法测定了棉籽粕提供给北京鸭的净能为6.12±0.62MJ/kgAME10.05±1.02MJ/kgAME转化为NE的效率为60.97±2.04%。并建立基于棉籽粕化学成分与NE的最佳预测模型,NE=3.276+0.241AME+0.044CP-0.081ADFR2=0.954, RSD=0.13MJ/kg, P0.01)。

测定的40种小麦的干物质含量为86.11%90.07%;粗蛋白质含量为10.66%16.16%粗脂肪含量为1.31%2.32%;粗纤维含量为2.65%3.73%;中性洗涤纤维含量为6.80%12.11%;酸性洗涤纤维含量为1.69%3.92%;粗灰分含量为1.31%3.29%;总能范围为15.7116.54MJ/Kg。采用回归法和比较屠宰法测定了小麦提供给北京鸭的净能为8.05±0.52MJ/kgAME13.15±0.73MJ/kg。并建立基于小麦化学成分与NE的预测模型,NE=5.262-0.147NDF+0.380AME-0.274ADFR2=0.874, RSD=0.19MJ/kg, P0.01)。进一步采用近红外技术建立模型,发现常规化学成分和近红外技术均能够建立较为可靠的全脂米糠、棉籽粕和小麦的NE预测模型。

我国是家免的生产和消费大国,对苜蓿的需求及大,但我国苜蓿的产量有限且价格昂贵,需大量进口。大黑山薏苡(Coixlacryma G jobicv, Daheishan)是四川农业大学玉米研究所从野生薏苡(Coixagrestis)中选育而成的一种多年生新型饲用作物,具有饲用品质优、产量高、抗逆性强等特点,但目前尚无有关薏苡(晒干)作为家免粗饲料来源的报道。

因此开展了评定大黑山薏苡全株(晒干)对生长肉兔营养价值的研究。在分析化学组成的基础上,2442日龄法国伊拉商品兔随机分为两组,分别饲喂基础和试验饲粮(85%基础饲粮+15%大黑山薏苡全株),试验期11 d(预试期7 d,收集期4 d)。结果显示,大黑山薏苡全株的干物质(DM)含量(为88.46%;以DM计),总能(GE)、粗蛋白质(CP)、粗纤维(CF)、中性洗涤纤维(NDF)、酸性洗涤纤维(ADF)、酸性洗涤木质素(ADL)、无氮浸出物(NFE)、粗脂肪(EE)、粗灰分(Ash)、钙(Ca)和总磷(P)含量分别为16.94 MJ·kg-113.46%29.58%62.57%42.05%7.01%31.20%1.02%13.19%1.21%0.20%,精氨酸(Arg)、组氨酸(His)、异亮氨酸(Ile)、亮氨酸(Leu)、蛋氨酸(Met)、赖氨酸(Lys)、苯丙氨酸(Phe)、苏氨酸(Thr)和缬氨酸(Val)含量分别为0.47%0.15%0.37%0.74%0.14%0.41%0.46%0.45%0.49%。对于生长肉兔,大黑山薏苡全株的DMGECPCFNDFADFADLEEAshCa和总磷(P)全肠表观消化率分别为31.67%30.02%60.09%4.55%10.26%0.80%29.21%54.68%38.17%58.84%6.25%DE5.69 MJ·kg-1ArgHisIleLeuMetLysPheThrVal全肠表观消化率分别为89.98%87.16%82.54%84.3%172.40%83.77%83.63%75.81%83.84%。结果表明,晒干大黑山薏苡全株的营养物质尤其是粗蛋白质和钙含量较高,纤维组分构成较合理,且其营养物质尤其是氨基酸在生长肉兔上的消化率较高。因此,从化学组成和营养物质消化利用角度看,大黑山薏苡全株可作为粗饲料用于家兔生产。

在测定了晒干大黑山薏苡全株的化学组成的基础上,本课题组评估了不同比例大黑山薏苡草粉替代饲粮中苜蓿草粉对生长兔生长性能、健康状况、养分表观消化率、屠宰性能、血清生化、脏器系数、肠道免疫和抗氧化能力、肠道形态和酶活及盲肠发酵功能和菌群结构的影响。共15035日龄新西兰白兔进行28天饲养试验和11天消化试验。5组动物分别随机饲喂5种等能、等氮、等纤维饲粮,即1种对照(C)和4种测试(S25S50S75S100)饲粮。结果显示:1)各时期各组间的平均日采食量(ADFI)、平均日增重(ADG)和饲料转化率(FCR),全期的发病率、死亡率和健康风险指数,以及试验结束时的热胴体重、商业胴体重、参考胴体重、商业屠宰率和滴水损失均无显著(P>0.05)差异,但S50组多数指标略高于对照组;2)组间饲粮的DMCPEEAshNDFCaP表观消化率差异显著(P<0.05<0.01),测试组(S25S50S75S100)所有养分表观消化率(除EE低于和CF相当外)均不同程度地高于C组,尤其是S50组;3)组间除第15d的血清尿素氮含量存在显著(P<0.05)差异外,其余所测血清指标差异不显著(P>0.05);4)组间所测脏器系数均无显著(P>0.05)差异;5)组间小肠各段绒毛长度、隐窝深度及绒毛长度/隐窝深度和盲肠隐窝深度均无(P>0.05)显著差异;6)组间十二指肠和空肠黏膜蔗糖酶活性差异显著(P<0.05),各肠段其他消化酶活均无显著(P>0.05)差异,各酶活性以S50组较优;7)组间十二指肠、空肠和回肠黏膜中的超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)活性及分泌型免疫球蛋白ASIgA)和黏蛋白2MUC2)水平均无显著(P>0.05)差异,但测试组SODCAT活性有高于C组的趋势,尤其是S50组;8)组间盲肠各发酵参数均无显著(P>0.05)差异;9S100组与C组相比,盲肠微生物在门水平上的丰度差异不显著(P>0.05),且在属水平水平上的微生物组成也无显著差异(P>0.05)。总体而言,在本试验条件下,大黑山薏苡草粉可完全替代商品兔饲粮中的苜蓿草粉,但以50%比例替代为佳(数据尚未发表)。

2.微量元素营养

本课题组主要研究了微量元素锌对肉鸭肠道健康和不同水平硒对肉鸡体内相关基因表达水平以及硒蛋白X的细胞氧化损伤中的保护作用。

微量元素锌是动物体内多种蛋白的结合亚基,其占到动物体内蛋白种类的10%Claudia et al., 2006),这些蛋白包括金属酶、生长因子、受体和转录因子(Andreini et al., 2012)。在肉鸡上,补充锌可以显著改善动物的生长性能(Feng et al., 2010; Liu et al., 2011; Zhang et al., 2012),同时改善动物的肠道健康(Guo et al., 2009),但是锌在肉鸭肠道健康中的作用尚未见报道,因此本课题组开展了不同锌水平(0~240mg/kg)对肉鸭肠道健康的研究。研究结果表明,在玉米-豆粕型日粮中补充120mg/kg锌(硫酸锌,以锌计)时,显著提高1435日龄时动物体重(0.644kg~0.712kg2.329kg~2.512kg)、日增重(79.35g~85.93g64.7g~70.12g)和日采食量(168.81g~172.15g124.4g~129.02g),并降低料肉比(2.11~2.001.91~1.84);增加空肠绒毛的高度(1124.64μm~1301.48μm1121.77μm~1353.57μm)和降低隐窝深度(117.87μm~106.98μm116.54μm~104.83μm)及绒隐比(9.59~11.5310.70~11.86);增加空肠中紧密连接蛋白CLDN-1OCNDZO-1ZO-3 mRNA的表达,降低CLDN-2 mRNA的表达;增加空肠中化学屏障蛋白MUC-2TFF-2 mRNA的表达;增加空肠中免疫屏障基因lgApIgRLYZAvBD2 mRNA的表达。因此,玉米-豆粕型日粮中补充120mg/kg的锌(硫酸锌,以锌计)可以改善北京鸭的生长性能,改善肠道健康,增强肠道屏障的完整性。

硒是动物和人类的作用,必需的微量营养素,通过硒蛋白它发挥了重要的生物学作用(Pappas et al., 2008; Roman et al., 2013)。硒的缺乏会引起动物的胰腺萎缩、肌营养不良症、渗出性素质(Thompson et al.,1970; Chariot et al., 2003),而且也参与了动物的糖脂代谢过程(Labunskyy et al., 2011; Zhou et al., 2012),也有证据证明硒在动物体内参与了氧化还原状态的调节,并起到积极的作用(Brenneisen et al., 2005),因此,本课题组开展了缺硒和超营养日粮硒在肉鸡上的研究。首先,系统的考察了肉鸡在日粮硒缺乏条件下,组织中的基因表达、部分生化指标与其硒缺乏症状之间的关系。选用120只科宝肉公鸡,分别饲喂缺硒(0mg/kg)和正常日粮(0.3mg/kg)五周。研究结果表明,硒缺乏导致90%的鸡出现了硒缺乏症和典型的营养性胰腺萎缩症,导致雏鸡生长性能下降,血浆、肝脏、肌肉和胰腺的总抗氧化能力、以及超氧化物歧化酶和谷胱甘肽过氧化物酶的活性降低。硒缺乏组鸡只的死亡率比对照组高58%。在基因表达水平上,硒缺乏导致胰腺组织中18个硒蛋白基因、肌肉中14个硒蛋白基因以及肝脏中9个硒蛋白基因下调表达;上调了肝脏中Txnrd1Selx基因的表达。与此同时,胰腺、肌肉和肝脏中分别有6个、13个和5个胰岛素信号相关基因下调表达(P0.05),肝脏中3个胰岛素信号相关基因上调表达(P0.01)。缺硒条件下伴随着硒蛋白基因和胰岛素信号相关基因的普遍下调表达,雏鸡血浆胰岛素、甘油三酯和总胆固醇含量显著下降(P0.05),相应的血糖和血液炎症因子含量显著升高(P0.05)。综上所述,硒缺乏诱导肉鸡出现营养性胰腺萎缩以及糖脂代谢紊乱,可能是通过下调硒蛋白基因和胰岛素信号相关基因而实现,预示着这些基因在相关代谢调控中发挥着重要作用。

同时,本课题组考查了超营养日粮硒对肉鸡免疫器官的影响,选用了160只科宝肉公鸡,分别饲喂正常硒(0.3mg/kg)或超营养硒(3.0 mg/kg)六周,采集胸腺、脾脏和法氏囊,考察42天时超营养硒对免疫器官中的23个硒蛋白基因和8个炎症相关基因mRNA丰度的影响;同时比较了第142842天时免疫器官中相关酶的活性。研究结果表明,超营养剂量硒抑制了肉鸡生产性能,并分别下调了93个硒蛋白基因在胸腺和脾脏中的表达,只有Sepp1在法氏囊中上调表达;与此同时胸腺、脾脏和法氏囊中分别有337个炎症相关基因表达上调。超营养剂量硒提高(P0.05)超氧化物歧化酶(SOD)、总抗氧化能力(T-AOC)以及谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性主要出现在试验的早期阶段。综上所述,超营养硒下调了硒蛋白基因和上调了炎性相关基因表达在肉鸡免疫组织中的表达,预示着这些硒蛋白基因在肉鸡免疫调控中起着重要作用。

氧化应激介导的活性氧(ROS),是通过影响细胞的大分子和损害其生物学功能启动细胞损伤的一个重要因素;硒蛋白XSelX)也被称为MsrB1,属于蛋氨酸亚砜还原酶(MSR)家族,它们属于氧化还原修复酶,参与氧化还原相关的功能。为了更精确地分析氧化应激、细胞氧化损伤和SelX之间的关系,本课题组首先克隆了猪Selx,并在人肝细胞(LO)中过表达,在H2O2诱导的氧化应激条件下,检测了细胞活性、细胞凋亡率、细胞内ROS、凋亡相关基因的mRNA或蛋白的表达水平。结果表明,在H2O2的刺激下,SelX的过量表达降低了LO2细胞内ROS的产生、上调了Bax的表达、下调了Bcl-2的表达,同时从基因表达水平和蛋白表达水平上增加了Bcl-2/Bax的比值。此外,Selx的过量表达还抑制了H2O2诱导的p38MAPK磷酸化,表明Selx可能通过抑制H2O2引起的氧化损伤来防止细胞的凋亡。综上所述,SelX是通过p38通路作为活性氧清除剂在保护细胞免受氧化损伤和细胞保护作用中发挥了重要作用。

3. 新型饲料添加剂开发

精胺(Spermine)是多聚阳离子脂肪族胺类,对细胞增殖、增生和分化,尤其是对肠黏膜上皮细胞等快速增殖的组织细胞有重要作用,促进肠道健康(María et al., 2009)。因此,本课题组开展了精胺对哺乳仔猪肠道发育、抗氧化功能和免疫国的影响的研究。

8012日龄哺乳仔猪饲喂两个浓度的精胺(00.4mmol/kg BW/d),分别在7h3d6d9d采样。结果表明,1)精胺组显著提高血清中白蛋白含量、谷丙转氨酶和谷草转氨酶活性(P<0.05),显著降低甘油三酯含量(P<0.05),随着精胺饲喂时间的延长效果越明显;2)精胺分别显著升高空肠绒毛高度为17.39%、绒毛宽度为21.56%、绒毛高度与隐窝深度比值为45.22%和绒毛表面积为45.45%,随着精胺饲喂时间的延长效果越明显;3)精胺组空肠乳糖酶活力显著降低22.56%P<0.05),蔗糖酶、麦芽糖酶和二胺氧化酶比活力分别显著提高34.55%12.77% 9.09%,随着精胺饲喂时间的延长效果越明显;4)精胺组回肠乳糖酶活力显著降低39.08%P<0.05),蔗糖酶、碱性磷酸酶和二胺氧化酶比活力分别显著提高24.36%5.56%16.83%,随着精胺饲喂时间的延长效果越明显;5)精胺能提高血液抗氧化能力,不论时间处理,精胺组分别显著提高谷胱甘肽水平为25.22%、总抗氧化能力为23.37%、总超氧化物歧化酶水平为5.35%P<0.05);显著降低丙二醛含量29.94%P<0.05),随着精胺饲喂时间的延长效果越明显;6)精胺分别显著提高谷胱甘肽-S-转移酶含量为7.18%、总抗氧化能力为13.33%、抑制羟自由基能力为10.84%、抗超氧阴离子含量为13.40%、谷胱甘肽水平为7.15%、总超氧化物歧化酶水平为12.31%和过氧化氢酶水平为23.10% P<0.05);显著降低丙二醛含量为10.82%,随着精胺饲喂时间的延长效果越明显;7)精胺分别显著提高谷胱甘肽-S-转移酶水平为21.66%、谷胱甘肽过氧化物酶为15.81%、谷胱甘肽水平为13.61%、总抗氧化能力为4.53%、抗超氧阴离子水平为9.05%、总超氧化物歧化酶水平为11.00%和过氧化氢酶水平为27.87%P<0.05);显著降低丙二醛和蛋白质羰基水平分别为17.90%17.55%,随着精胺饲喂时间的延长效果越明显;8)精胺能显著增加胸腺和脾脏谷胱甘肽(GSH)含量分别为10.79%18.20%P< 0.05)、总抗氧化能力(T-AOC)分别为12.22%26.97%P< 0.05)、抗超氧阴离子(ASA)能力分别为16.14%25.35%P< 0.05)、抗羟自由基(AHR)能力分别为15.91%23.77%P< 0.05)、过氧化氢(CAT)活力分别为15.47%60.06%P< 0.05)、总超氧化物歧化酶(T-SOD)活力分别为8.88%21.03%P< 0.05)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)活力分别为15.13%24.05%P< 0.05)和谷胱甘肽-S-转移酶(GST)活力分别为26.98%57.04%P< 0.05),但显著降低丙二醛(MDA)含量分别为12.90%7.53%P< 0.05)以及蛋白质羰基(PC)水平分别为13.39%14.92%P< 0.05)。进一步RT-PCR发现,精胺能显著上调胸腺和脾脏SOD1GPx1CAT、谷胱甘肽还原酶(GR)和核因子E2相关因子2Nrf2)基因表达量及下调Kelch样环氧氯丙烷蛋白1Keap1mRNA水平(P< 0.05),提高胸腺GST基因水平(P < 0.05),但对脾脏GST mRNA水平无显著影响,随着精胺饲喂时间的延长效果越明显,且饲喂6天精胺时效果最好;9)在精胺饲喂组,胸腺和脾脏肿瘤坏死因子αTNF-α)、白介素-1β、白介素-2、白介素-6、白介素-12IL-1β, IL-2, IL-6, IL-12)、干扰素γIFNγ)、诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、群集分化8CD8)和整合素β2CD18)基因表达水平显著下降,免疫球蛋白MIgM)、白介素10IL-10)和转化生长因子β1TGF-β1mRNA水平显著升高(P< 0.05);脾脏白介素8IL-8)和胸腺淋巴细胞功能相关抗原1LFA-1)基因水平显著下降(P< 0.05),而脾脏LFA-1和胸腺IL-8 mRNA表达量无显著变化(P> 0.05)。精胺也能下调胸腺和脾脏免疫相关信号分子信号传导转录激活因子3STAT3)、Janus激酶2JAK2)、核因子-ĸB P65NF-ĸB P65)和真核IF4绑定蛋白14EBP1)基因表达量(P< 0.05),显著上调哺乳动物类雷帕霉素靶蛋白(mTOR)和核糖体蛋白S6激酶1S6K1mRNA水平(P< 0.05),随着精胺饲喂时间的延长效果越明显;10)精胺组分别显著降低血清中IL-1βIL-2IL-6TNF-αIFN-γ水平为5.77%5.11%3.23%4.15%5.63%,随着精胺饲喂时间的延长效果越明显;11)仔猪饲喂精胺后,脾脏中甲酸、鲨肌醇和甘油磷酰胆碱水平显著下降(P< 0.05),胸腺中天冬氨酸和异胞嘧啶水平显著降低。

综上所述,精胺可通过调控肠道形态以及小肠刷状缘酶活力来促进哺乳仔猪肠道发育;精胺也可通过抑制机体蛋白质氧化和减少脂质过氧化物含量、提高酶和非酶抗氧化系统来增强哺乳仔猪的抗氧化功能;同时,精胺还可以通过降低血清中促炎细胞因子水平、调控胸腺和脾脏免疫通路相关信号分子的mRNA表达、提高体液和细胞免疫力,降低炎性反应,从而增强免疫功能;可以通过影响胸腺和脾脏的部分代谢过程来调控机体营养代谢。

4. 肌肉品质调控机理

4.1肌纤维发育的关键作用靶点及营养调控影响

骨骼肌是动物体内最大的器官,按照氧化类型,其可分为四种(ⅡaⅡxⅡb),型也称为慢氧化肌纤维,与肉品质密切相关,肌内脂肪也与型肌纤维的含量密切相关(Raj et al.,2010; Lefaucheur et al.,2011)。在肌纤维的发育过程中,多种基因或调控因子参与的调控的过程,Akirin2是高度保守的核蛋白,其在胚胎发育和免疫中发挥作用,但是对于骨骼肌的作用尚无研究(Sarang et al.,2014; Qu et al., 2014)。

因此本课题组展开了Akirin2对肌肉纤维发育和肌纤维类型的影响的研究。首先考察了Akirin2对猪骨骼肌卫星细胞增殖和分化的影响。结果表明,在猪骨骼卫星细胞中过表达Akirin2能显著促进猪骨骼肌卫星细胞增殖和分化,而采用siRNA干扰Akirin2则抑制猪骨骼肌卫星细胞增殖和分化。进一步采用抑制剂阻断ERK1/2NFATc1信号通路后,Akirin2促进猪骨骼肌卫星细胞增殖和分化的现象得到显著的抑制。这些研究结果揭示,Akirin2显著促进猪骨骼肌卫星细胞增殖和分化,且该效应可能是通过ERK1/2NFATc1信号通路介导。

随后,考察了Akirin2对猪骨骼肌卫星细胞慢型肌纤维表达的影响。结果表明,在猪骨骼卫星细胞中过表达Akirin2能显著促进Akirin2MyHCI表达,并显著增加钙调神经磷酸酶(CaN)活力,同时,上调了CaN信号通路下游的主要效应因子-活化T细胞核因子1蛋白(NFATc1)和钙调神经磷酸酶调节子互作蛋白外显子4MCIP1.4)基因的表达。而采用siRNA干扰Akirin2则得到相反的结果。进一步采用CsANFATc1的干扰分子处理猪骨骼肌卫星细胞后,Akirin2上调MyHC I,进一步采用CsANFATc1的干扰分子处理猪骨骼肌卫星细胞后,Akirin2上调MyHC I。这些结果表明,Akirin2通过CaN-NFATc1信号通路影响猪骨骼肌卫星细胞慢型肌纤维的表达,且Akirin2影响猪骨骼肌卫星细胞慢型肌纤维的表达受精氨酸的调控。

4.2肌内脂肪沉积的关键作用靶点及营养调控影响

脂肪前体细胞经过增殖、分化和胞内脂肪沉积形成脂肪组织(Rosen et al., 2000),而肌内脂肪是影响肉品质的重要因素,多种基因在肌内脂肪的调控中发挥了重要作用(Janss et al., 1997)。我们课题组围绕脂肪和肥胖基因(FTO)和脂肪酸转运蛋白1FATP1)展开了其对肌内脂肪调控的研究。

有关脂肪和肥胖基因(FTO)的研究中证实其促进脂肪细胞的成脂过程(Zhao et al., 2014; Merkestein et al., 2015),本课题组的前期研究也证实FTO促进肌内脂肪细胞的增殖和分化,但是其作用机理尚不清楚,因此,我们探讨了FTO对猪肌内前体脂肪细胞脂肪生成的影响的作用机制。结果表明,猪FTO-siRNA干扰小分子转染猪肌内前体脂肪细胞后,FTO后显著降低磷酸化组蛋白H3蛋白水平,并抑制了猪前体脂肪细胞增殖。同时,PPARγPGC-1α基因表达显著下调,但β-catenin蛋白表达显著上调。另外,采用Wnt/β-catenin信号通路特异性激活剂LiCl处理猪肌内前体脂肪细胞发现,FTO上调PPARγ和下调β-catenin表达的现象得到显著的抑制。这些研究结果揭示,siRNA干扰FTO显著降低猪肌内前体脂肪细胞增殖和分化,且可能是通过Wnt/β-catenin信号通路影响猪肌内前体脂肪细胞分化。

脂肪酸转运蛋白1FATP1)是一种进化保守的跨膜蛋白,能够促进胞外的长链脂肪酸转运到细胞内(Stahl et al., 2004),在需要脂肪酸转运的细胞或组织中表达,如脂肪组织、骨骼肌(Song et al., 2008)。有证据证明,FATP1在细胞内脂肪酸代谢和沉积中发挥重要调节作用(Qi et al., 2013),也影响肌间脂肪的沉积并呈现积极效应(Wang et al., 2012; Renli et al., 2014),但是在猪肌间脂肪沉积中的作用尚未探明,因此本课题组围绕此开展了FATP1对猪肌内前体脂肪细胞增殖和分化的影响及可能机制的研究。结果表明,在猪骨骼卫星细胞中过表达猪FATP1能显著促进猪肌内前体脂肪细胞增殖,并促进PPARγPGC-1αLPSFAS和脂滴包被蛋白1基因的表达。同时,过表达FATP1能显著增加脂滴生成和下调β-catenin蛋白表达。这些研究结果表明,FATP1在猪肌内前体脂肪细胞增殖和分化中起着重要的作用,且该效应可能是通过Wnt/β-catenin信号通路介导。

营养素也是影响脂肪形成的重要因素,精氨酸可以调控脂肪细胞的成脂分化,生长猪日粮中提供精氨酸可以降低背脂厚度,但增加了肌内脂肪的沉积,并改善了肉质(Fu et al., 2005; Ma et al., 2010; Tan et al., 2011),但是精氨酸参与调控的机理尚不清楚。因此本课题组围绕此开展了精氨酸对猪肌内前体脂肪细胞增殖和分化的影响及可能机制的研究。结果表明,精氨酸显著促进猪肌内前体脂肪细胞中PPARγPGC-1α基因的mRNA和蛋白表达。同时,精氨酸能显著增加细胞内甘油三酯水平,而采用Wnt/β-catenin信号通路特异性激活剂LiCl处理猪肌内前体脂肪细胞,精氨酸上调PPARγ和下调β-catenin磷酸化蛋白表达的现象得到显著的抑制。这些研究结果揭示,精氨酸显著促进猪肌内前体脂肪细胞分化,且该效应可能是通过Wnt/β-catenin信号通路介导。

5. 肠黏膜发育规律及营养调控

胰高血糖素样肽-2Glucagon-like petide-2, GLP-2)是由回肠L细胞分泌的一种特异性肠营养因子,具有促进肠上皮细胞增殖、抑制细胞凋亡、促进肠道发育和肠屏障功能的肠营养效应(Drucker et al., 2003)。仔猪断奶后和遭受LPS免疫应激时内源GLP-2的分泌和活性出现了急剧降低,并伴随肠道在形态和功能上的适应性变化(Gaëlle et al., 2004)。但是,动物体内完整的GLP-21-33能被二肽基酶Dipeptidyl peptidase-Ⅳ, DPP-Ⅳ)降解为GLP-22-33,且降解产物能与GLP-2受体竞争性结合,拮抗GLP-2功能的发挥(Pizzimenti et al., 2016)。因此本课题组开展了细胞水平上DPP-ⅣGLP-2对断奶仔猪肠上皮细胞增殖、代谢及相关酶活力的影响。结果表明,在细胞培养液中添加1×10-11 mol·L-1DPP-Ⅳ抑制剂(KR62436)对细胞增殖、细胞活力、细胞蛋白沉积、细胞总蛋白、胞外LDHCKNa+,K+-ATP酶活力无影响。当DPP-Ⅳ抑制剂浓度升高到1×10-10 mol·L-1时,细胞活力显著降低、胞外LDHCK活力升高。在培养液中添加不同浓度的GLP-21×10-10 mol·L-11×10-9 mol·L-11×10-8 mol·L-1)和DPP-Ⅳ抑制剂(01×10-11 mol·L-1)时,随着GLP-2浓度增加,细胞增殖、细胞活力、细胞蛋白沉积、细胞总蛋白和Na+, K+-ATP酶活力显著增加,胞外LDHCK酶活力显著下降。添加DPP-Ⅳ抑制剂后显著提高了GLP-2的作用效果。这些研究结果表明,对肠上皮细胞的代谢和完整性有负面效应,GLP-2对肠上皮细胞的代谢和完整性有积极作用,DPP-Ⅳ抑制剂与GLP-2同添加可以提高GLP-2的作用效果。


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