AMPK影响猪脂肪代谢的初步机制研究

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在畜牧生产中,动物机体的脂肪沉积影响畜产品的品质。作为能量调节开关,AMPK在脂肪组织的脂质代谢中发挥着重要的作用。金华猪和长白猪体脂率存在显著差异,本试验在比较肉脂型金华猪和瘦肉型长白猪皮下脂肪组织中AMPK及脂肪代谢相关基因表达差异的基础上,构建了猪AMPKa1和AMPKa2的干扰载体,探讨了AMPKa对脂肪细胞脂质代谢的影响及其机制,最后通过小鼠体内试验研究了不同类型脂肪酸饲粮对小鼠AMPK基因表达及脂肪代谢的影响,为揭示AMPK在脂肪代谢中的作用机制和进一步通过日粮添加脂肪酸改善动物机体脂肪沉积提供理论依据。主要研究内容和结果如下:  1.金华猪和长白猪皮下脂肪组织中AMPK基因表达差异研究以肉脂型金华猪和瘦肉型长白猪为动物模型,利用荧光定量PCR方法比较了30 d、90 d和150 d AMPK基因表达的品种差异,同时比较了AMPK下游与脂肪代谢相关基因的表达差异。结果表明:30d金华猪皮下脂肪中AMPKa1和AMPKa2基因表达均极显著低于长白猪(P<0.01);90 d两品种间AMPKa1基因表达差异不显著,金华猪AMPKa2基因表达显著高于长白猪(P<0.05);至150d,金华猪皮下脂肪中AMPKa1和AMPKa2基因表达水平均显著高于长白猪(P<0.05)。AMPK下游与脂肪分解相关基因—肉碱脂酰转移酶1(CPT-1)、甘油三酯酯酶(ATGL)和激素敏感脂酶(HSL)的品种表达差异与AMPK基因一致;而脂肪酸合成酶乙酰辅酶A羧化酶(ACC1)的差异表达规律与AMPK基因相反。初步揭示了体脂沉积不同的金华猪和长白猪AMPK基因表达的差异,AMPK可能通过促进下游脂肪分解酶基因的表达抑制脂肪沉积,为进一步研究AMPK对猪脂肪代谢的调控机制提供基础数据。  2.AMPK对猪皮下脂肪细胞脂肪代谢的影响及其机制研究成功分离得到猪皮下脂肪前体细胞,筛选获得了干扰效率分别达到54.6%和44.1%的AMPKa1、AMPKa2干扰载体RA1和RA2,在此基础上研究了AMPKa对猪皮下脂肪细胞脂肪代谢的影响。研究结果表明:干扰AMPKa1基因后,促进了脂肪合成关键基因FAS和ACC的表达,同时抑制了脂肪分解关键基因CPT1、ATGL的表达;干扰AMPKa2基因后,脂肪合成关键基因FAS和ACC基因表达较对照组无显著变化,但抑制了脂肪分解关键基因CPT1和ATGL的表达。 AMPKα1不仅影响脂肪分解代谢基因的表达,而且对脂肪合成基因的表达也有影响;AMPKα2只影响脂肪分解代谢基因的表达。提示AMPK可以促进猪皮下脂肪细胞脂肪分解抑制脂肪合成,AMPKα1和AMPKα2对脂肪代谢的影响存在差异。进一步通过外源添加脂肪酸,探讨不同类型脂肪酸对猪脂肪细胞AMPK基因表达及脂滴沉积的影响。结果表明,添加不同类型脂肪酸后,提高了猪皮下脂肪细胞中AMPK的基因表达,同时提高了脂肪分解关键基因CPT-1、ATGL的基因表达,脂肪酸转运相关基因AP2的表达也显著升高。  3.日粮脂肪酸对小鼠AMPK基因表达及脂肪代谢的影响以ICR小鼠为试验动物模型,探讨不同类型脂肪酸(饱和脂肪酸棕榈酸乖多不饱和脂肪酸亚麻酸)日粮对小鼠下丘脑、脂肪和肝脏组织中AMPK及脂肪代谢相关基因表达的影响。研究表明,日粮添加脂肪酸后可以促进下丘脑AMPK-ACC-CPT1信号通路,促进小鼠摄食。与对照组相比,5%饱和脂肪酸组和5%不饱和脂肪酸组小鼠脂肪组织和肝脏组织中AMPKα1的表达均升高,AMPKα2的表达差异不显著。此外,日粮添加脂肪酸对小鼠脂肪组织和肝脏组织中脂肪合成相关基因ACC、 FAS等的表达无明显影响,但促进了脂肪分解关键基因ATGL、CPT-1、 LPL等的表达,饱和脂肪酸对脂肪分解关键基因的升高作用更强。提示,日粮添加脂肪酸可能通过调控下丘脑中AMPK基因的表达促进小鼠采食,不同类型脂肪酸均能促进小鼠肝脏和脂肪组织中AMPK和脂肪分解相关基因的表达。  综上所述,AMPK基因表达在金华猪和长白猪皮下脂肪组织中存在显著差异,AMPK主要通过促进脂肪分解和脂肪酸β氧化抑制猪脂肪细胞的脂滴沉积,日粮脂肪酸可以通过促进AMPK的表达进而促进脂肪动员和脂肪酸氧化抑制体脂沉积。
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