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苏氨酸是家禽的第三限制性氨基酸,具有平衡氨基酸、提高采食量、促进生长、维持肠道健康、调节脂肪代谢、提高疾病抵抗能力的作用。研究发现,饲粮缺乏苏氨酸增加北京鸭肝脏脂质沉积,然而苏氨酸缺乏调节肉鸭肝脏脂质沉积的分子机制尚不清楚。本研究通过体内和体外两个试验,从生长性能、血浆生化指标、肝脏甘油三酯以及基因、蛋白表达和蛋白磷酸化水平等方面,研究苏氨酸缺乏调控肉鸭肝脏脂质沉积的分子机制,以期为肉鸭饲粮中苏氨酸的合理添加提供理论依据。体内试验旨在通过研究饲粮苏氨酸对肉鸭肝脏脂质沉积、蛋白表达和磷酸化蛋白表达及基因表达的影响,在活体水平上初步揭示苏氨酸缺乏增加肉鸭肝脏脂质沉积的分子机制。本试验采用单因子完全随机试验设计,设置3个饲粮苏氨酸添加水平(0、0.25%和0.50%)。将240只1日龄健康雄性北京鸭按平均体重随机分配到上述3个处理中,每个处理8个重复,每个重复10只试验鸭。饲养周期为1-21日龄。结果表明,饲粮中不添加苏氨酸极显著降低肉鸭平均体重、平均采食量和平均日增重(P<0.0001),显著增加耗料增重比、肝脏甘油三酯和血浆胆固醇、低密度脂蛋白胆固醇和高密度脂蛋白胆固醇浓度(P<0.05);饲粮苏氨酸过量(添加0.50%的苏氨酸)对肉鸭平均体重、平均采食量和平均日增重、耗料增重比、肝脏甘油三酯和血浆低密度脂蛋白胆固醇、胆固醇和高密度脂蛋白胆固醇浓度无显著影响(P>0.05)。饲粮中不添加苏氨酸显著上调了肝脏中 STAT1、STAT5B、ADIPOR、PDGFRB、TYK2、COX17、MPC1、PDK2、ACLY、PPARα、ELOVL2、ELOVL7、FABP1、ACACA、DGAT2 和 FASN表达(P<0.05);显著下调了 STAT3 和 OXSM表达(P<0.05),对JAK1、JAK2、FABP3、AACS、SREBF1、SCD、FASD1、FADS2、ACAD11和ACADSB mRNA表达无影响(P>0.05)。饲粮苏氨酸过量(添加0.50%的苏氨酸)显著上调了PDGFRB和FASN表达(P<0.05),显著下调了STAT3、TYK2、ADIPOR 和 OXSM表达(P<0.05),对 STAT1、STAT5B、MPC1、PDK2、ACLY、ELOVL2、ELOVL7、FABP1、ACACA 和 DGAT2 表达无影响(P>0.05)。通过肝脏蛋白质组学和磷酸化蛋白质组学测序分别鉴定到176个和198个差异蛋白和磷酸化蛋白,其中上调蛋白和磷酸化蛋白分别为102个和116个,下调蛋白和磷酸化蛋白分别为74个和82个。这些差异表达的磷酸化蛋白和蛋白质富集到糖酵解/糖异生、脂肪酸生物合成、脂肪酸代谢、能量代谢通路以及JAK-STAT通路中;其中苏氨酸缺乏上调了 ADIPOR、TYK2、ELOVL2、FABP1、COX17 和 MPC1 蛋白表达,以及 HK、GAPDH、FBP、FASN、ACACA 和 ACSL 蛋白磷酸化水平;下调了 STAT5B、PDGFRB、SDSL、AACS、ACLY和PDK2蛋白表达,以及STAT3、STAT1和IRS2蛋白磷酸化水平。可见,苏氨酸可能通过JAK-STAT通路调控肉鸭肝脏脂质沉积。体外试验旨在研究苏氨酸对 HepG2 细胞(Human hepatocellular carcinoma cell lines)细胞活性、甘油三酯沉积、脂质相关基因表达和蛋白磷酸化水平,以及Stattic抑制STAT3后对HepG2细胞甘油三酯的影响,揭示苏氨酸可能通过STAT3磷酸化调控HepG2细胞肝脏脂质沉积。结果表明随着苏氨酸浓度的增加,细胞活性逐渐增加(P<0.05);用0、10、25、400、800μM浓度苏氨酸培养液培养HepG2细胞36h后发现,随着苏氨酸浓度的增加,甘油三酯含量逐渐降低(P<0.05)。低苏氨酸组(0、10μM和 25μM)显著上调了 HepG2 细胞中STAT1、STAT3、STAT5B、ADIPOR、TYK2、JAK1、JAK2、COX17、MPC1、PPARa、OXSM、AACS、ACACA、FAS、DGAT2 和 SDSL 表达(P<0.05),显著下调了PGDFRB、ACLY、SCD、FASN 和 表达(P<0.05)。高苏氨酸组(400μM和800μM)显著上调了 PGDFRB、ACLY和FABP3表达(P<0.05),对PDK2、SREBF1和ACADSB表达无影响(P>0.05)。苏氨酸缺乏都降低STAT3总蛋白、STAT3 Ser727 和 STAT3 Tyr705 磷酸化水平(P<0.05),STAT3 蛋白和STAT3基因表达趋势相反可能存在翻译水平调控和转录后调控。Stattic抑制剂实验结果表明,抑制STAT3活性可增加HepG2细胞甘油三酯沉积,且在STAT3活性受到抑制后,苏氨酸浓度的增加并不能改变HepG2细胞甘油三酯沉积量,表明STAT3活性抑制是调控HepG2细胞脂质能力的关键。综上,苏氨酸可通过STAT3磷酸化调控HepG2细胞甘油三酯沉积。