关键词:
FGF21
猪
低蛋白日粮
肌纤维特性
摘要:
成纤维细胞生长因子21(FGF21)是机体多功能细胞因子之一,具有调节脂质代谢和肌肉发育的功能。FGF21在机体禁食或蛋白质摄入不足时被激活并大量表达,可以调节骨骼肌成肌分化和肌纤维分型。因此,本研究通过在体外和体内分别建立FGF21表达模型,探讨FGF21对断奶仔猪和猪骨骼肌卫星细胞成肌分化和肌纤维类型的调节作用。体外试验选用1日龄仔猪的骨骼肌卫星细胞作为研究对象,其中在FGF21超表达试验中将细胞分为对照组(Con)和FGF21超表达组(pcDNA-FGF21);在FGF21干扰试验中将细胞分为对照组(Con)和FGF21干扰组(Si-RNA-FGF21);在FGF21超表达与ERK1/2信号抑制的联合试验中,将细胞分为对照组(Con),对照组+ERK1/2信号抑制组(Con+IN),FGF21超表达组(pcDNA-FGF21),FGF21超表达+ERK1/2信号抑制组(pcDNAFGF21+IN)。体内试验选择24头21日龄雄性长×大断奶仔猪,随机分为4组,在日粮氨基酸平衡模式下,分别是正常蛋白组(NP)、正常蛋白+ERK1/2抑制剂组(NP+IN)、低蛋白组(LP)和低蛋白+ERK1/2抑制剂组(LP+IN)。每组6个重复,每个重复1头仔猪。试验期28 d。通过检测断奶仔猪的生长性能、胴体指标、血清参数、肌肉酶活和肌纤维类型,探究日粮蛋白限制和ERK1/2信号抑制剂对仔猪代谢的影响。
体外试验结果表明,(1)与Con组相比,pcDNA-FGF21显著升高细胞培养液中的FGF21含量以及细胞中FGF21蛋白和基因的表达(P<0.05)。另外,与Con组相比,pcDNA-FGF21显著抑制Fast-My HC的蛋白表达,促进Slow-My HC的蛋白表达(P<0.05)。同时mRNA表达结果发现,与Con组相比,pcDNA-FGF21显著增加MYH2和MYH7的mRNA表达,显著抑制MYH4的mRNA表达(P<0.05)。(2)与Con组相比,Si-RNA-FGF21显著抑制猪骨骼肌卫星细胞培养液中的FGF21含量以及细胞中FGF21蛋白和基因的表达(P<0.05)。另外,与Con组相比,Si-RNA-FGF21显著促进猪骨骼肌卫星细胞分化后Fast-My HC的蛋白表达,抑制Slow-My HC的蛋白表达(P<0.05)。同时mRNA表达结果发现,与Con组相比,Si-RNA-FGF21显著抑制MYH7的表达(P<0.05),显著提高MYH4的表达(P<0.05)。(3)pcDNA-FGF21显著升高骨骼肌卫星细胞中FGF21的蛋白表达(P<0.05),而ERK1/2信号抑制剂对于骨骼肌卫星细胞表达FGF21无影响(P>0.05)。此外,pcDNA-FGF21抑制快肌肌管的融合和分化,而ERK1/2抑制剂改善了FGF21对于快肌肌管发育的抑制作用。相反的是,pcDNA-FGF21促进了慢肌肌管的融合和分化,而ERK1/2抑制剂消除了FGF21对于慢肌肌管发育的改善作用。(4)与Con组相比,pcDNA-FGF21显著上调猪骨骼肌卫星细胞分化后的p-ERK1/2/ERK1/2、p-Raptor/Raptor和p-S6/S6比值(P<0.05)。无论是否转染FGF21超表达质粒,ERK1/2信号抑制剂处理均显著下调p-ERK1/2/ERK1/2、p-mTOR/mTOR、p-Raptor/Raptor和p-S6/S6比值(P<0.05)。总之,FGF21通过ERK1/2-mTORC1信号通路调节猪骨骼肌卫星细胞分化以及肌纤维类型转换。
体内试验结果表明,在必需氨基酸平衡条件下,(1)与正常蛋白饲喂的仔猪相比,日粮蛋白限制对仔猪的生长性能无显著影响(P>0.05)。(2)低蛋白日粮对仔猪的眼肌面积、心脏重量和肝脏重量有一定的降低趋势(P=0.056,P=0.055,P=0.086)。此外,降低日粮蛋白水平显著减少了仔猪背最长肌(LM)、半腱肌(SM)、肾脏和脾脏的重量(P<0.05)。(3)日粮蛋白限制显著降低了断奶仔猪空腹状态下血清三碘甲状腺原氨酸(T3)的含量以及T3/甲状腺素(T4)比值(P<0.05);另一方面,ERK1/2抑制剂显著提升了断奶仔猪空腹状态下血清T3的含量以及T3/T4比值(P<0.05)。仔猪采食状态下血清T3的含量以及T3/T4比值受到抑制剂的显著影响,表现为显著上调(P<0.05)。(4)日粮蛋白限制显著提升LM和SM中My HCⅠ型的占比,显著降低My HCⅡb型的占比,ERK1/2抑制剂显著降低了LM中My HCⅠ型的占比和SM中My HCⅡa型的占比(P<0.05)。(5)日粮蛋白限制和ERK1/2抑制剂显著改变了LM和SM的成肌分化以及肌肉中的代谢酶活性。(6)日粮蛋白限制显著下调了仔猪