丁酸钠对氧化型肌纤维形成的影响及其机理研究

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本论文从体外和体内两个方面探讨丁酸钠对氧化型肌纤维形成和相关基因表达的影响。
  在体外实验中,小鼠成肌细胞系C2C12细胞经分化培养基(含2%马血清)分化培养96小时,然后用不同浓度的丁酸钠(0mM、1mM、3mM、5mM)连续处理72小时,此段时间内每隔24小时换一次含有丁酸钠的分化培养基。结果表明:(1)1mM丁酸钠处理显著上调了MyHCⅠ的表达,但5mM丁酸钠处理则显著下调了MyHCⅠ的表达。(2)与对照组相比,所有丁酸钠处理均显著上调了MyHCⅡa的表达,其中1mM丁酸钠的处理效果最好。(3)与对照组相比,所有处理组均显著下调了MyHCⅡb的表达。
  在体内实验中,采用单因子试验设计,选用40只5周龄的雄性C57BL/6J小鼠(体重为16.9±1.4g),随机分为4个处理组,每个处理组10个重复。分别饲喂基础日粮、基础日粮+1%丁酸钠、基础日粮+3%丁酸钠、基础日粮+5%丁酸钠。实验期8周,期间小鼠自由采食和饮水。结果表明:(1)生长性能:所有日粮丁酸钠处理对各组小鼠终末体重、平均日采食量无显著差异;与对照组相比,日粮5%丁酸钠处理显著降低平均日增重,日粮3%丁酸钠处理平均日增重有下降的趋势;与对照组相比,日粮3%与5%丁酸钠处理,料重比显著增加。(2)肌球蛋白重链亚型表达:日粮3%丁酸钠处理显著上调了比目鱼肌中MyHCⅠ和MyHCⅡa mRNA的表达水平,日粮1%丁酸钠处理显著上调了腓肠肌中MyHCⅠmRNA的表达水平,日粮5%丁酸钠处理显著上调了腓肠肌中MyHCⅡa mRNA的表达水平;所有日粮丁酸钠处理均显著上调了比目鱼肌中MyHCⅠ和MyHCⅡa的蛋白质表达水平,所有日粮丁酸钠处理均显著上调了腓肠肌中MyHCⅠ的蛋白质表达水平,但只有日粮3%丁酸钠处理显著上调了腓肠肌MyHCⅡa的蛋白质表达水平。(3)慢肌标志因子肌红蛋白和肌钙蛋白Ⅰ-slow表达:日粮3%和5%丁酸钠处理显著上调了比目鱼肌中肌钙蛋白Ⅰ-slow的蛋白质表达水平,所有日粮丁酸钠处理均显著上调了比目鱼肌中肌红蛋白的蛋白质表达水平;在腓肠肌中,日粮3%和5%丁酸钠处理显著上调了肌钙蛋白Ⅰ-slow和肌红蛋白的蛋白质表达水平。(4)信号分子和转录因子表达:日粮1%丁酸钠处理显著上调了比目鱼肌中AMPKα2mRNA的表达水平,所有日粮丁酸钠处理均显著上调了腓肠肌中AMPKα2的表达水平;日粮1%丁酸钠显著上调了比目鱼肌和腓肠肌中PGC-1αmRNA的表达水平;日粮3%丁酸钠处理显著上调了比目鱼肌MEF2C mRNA的表达水平,日粮1%丁酸钠处理显著上调了腓肠肌中MEF2C mRNA的表达水平;所有日粮丁酸钠处理均不能显著上调比目鱼肌中NFAT mRNA的表达水平,但在腓肠肌中,日粮5%丁酸钠处理显著上调了NFAT mRNA的表达水平,其他处理组虽有上调,但差异不显著;在两种类型肌肉组织中,所有日粮丁酸钠处理均显著上调了MEF2C和p-FoxO1的蛋白质表达水平。
  总之,本研究证实了日粮添加丁酸钠对正常小鼠骨骼肌中氧化型肌纤维的形成有促进作用,并从信号分子和转录因子方面解释了其作用机理。本研究结果阐明了丁酸钠对骨骼肌氧化型肌纤维形成的影响及其可能的作用机理,同时为通过营养措施改善猪肉品质提供理论依据和新的思路。
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