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山羊奶中所含的短中链脂肪酸以及优质不饱和脂肪酸易于被人体吸收,具有抗菌消炎、治疗脾胃失调、延缓肿瘤生长等保健作用。研究山羊乳腺脂合成的机制,对精准提高羊奶中优质脂肪酸的含量具有重要意义。葡萄糖是保持动物生命活动必需的营养物质之一。对于反刍动物来说,葡萄糖与乳产量及乳品质有密切的关系。非反刍动物中的研究表明,葡萄糖可以促进脂肪酸的生成。然而目前葡萄糖能否调节山羊乳腺脂肪酸从头合成尚不明确。研究目的:通过葡萄糖处理的体内和体外模型,在转录水平探究了葡萄糖对乳腺脂肪酸从头合成的调控作用。方法和结果:1、体外培养山羊乳腺上皮细胞(GMEC),分别利用0 g/L、1 g/L、2.5 g/L和4.5 g/L终浓度的葡萄糖处理,利用RT-q PCR、脂滴染色以及小RNA干扰等技术手段研究发现,葡萄糖促进细胞中脂肪酸合成相关基因FASN、ACACA、SCD1、FADS2、FADS1、CIDEA、ABCG2、BTN1A1、LPIN1、ELOVL6、SREBP1a、ACSC1、ACSC2、LXRα、DGAT1的表达,并具有浓度依赖性。葡萄糖刺激显著提高(P<0.05)细胞脂滴的合成。在葡萄糖刺激下,干扰Ch REBP基因显著降低(P<0.05)FASN、ACACA和SCD1等脂肪酸从头合成基因的表达,提示Ch REBP能够应答葡萄糖促进脂肪酸从头合成。2、对体外培养的GMEC分别添加终浓度0 g/L和4.5 g/L的葡萄糖(分别命名为T1和T2),进行转录组测序分析,共得到25222条转录本,以RPKM>0.01作为基因表达的标准,T1组和T2组分别有15491和15451个基因表达。以校正后的P值<0.05,FDR<0.05且FC绝对值≥1作为差异基因的阈值,筛选出3123个差异基因,其中有70个差异基因被注释到与脂肪酸代谢合成相关。对差异基因进行GO聚类分析以及KEGG聚类分析,发现葡萄糖显著影响PI3K-Akt signaling pathway、AMPK signaling pathway、m TOR signaling pathway、PPAR signaling pathway、Biosynthesis of unsaturated fatty acids、Fatty acid degradation、Fatty acid elongation等信号通路的活性。细胞中加入AMPK信号通路特异性抑制剂Dorsomorphin发现,脂肪酸从头合成和甘油三酯合成的相关基因(FASN、SCD1、LPIN1)显著上调(P<0.05),并对葡萄糖浓度具有依赖性。结果表明葡萄糖能够通过抑制AMPK通路提升乳腺细胞中脂肪酸从头合成。3、选择3只身体状况良好、处于泌乳中期的关中奶山羊,采用3*3拉丁方法,对其阴部外动脉分别进行0 g/L、60 g/L、100 g/L的葡萄糖灌注,灌注剂量为600m L。连续灌注7天后采集乳腺组织,每轮试验间隔5天。对乳腺组织进行转录组测序以及RT-q PCR验证。结果发现随着葡萄糖灌注浓度的升高,脂肪酸从头合成(FASN和ACACA)和去饱和化(SCD1和FADS)的m RNA的表达量显著升高(P<0.05)。除此之外,葡萄糖可以显著促进乳脂合成相关基因(LPIN1、BTN1A1、AGPAT6、LPL、CD36)和信号通路(AMPK信号通路和PPAR信号通路)等,这些结果与细胞水平结果相似。我们也发现葡萄糖处理提高乳腺组织中CSN1S1、CSN1S2、CSN2、CSN3、LALBA等乳蛋白合成相关的表达,提示葡萄糖能促进乳腺乳蛋白的合成。结论:葡萄糖显著促进山羊乳腺脂肪酸的从头合成,Ch REBP可能是应答葡萄糖调控ACACA、FASN、SCD1和FADS1、FADS2等基因表达的重要转录因子。AMPK通路抑制乳脂合成,葡萄糖能抑制AMPK通路促进脂肪酸从头合成以及去饱和化。