解淀粉芽孢杆菌TL调控IGF1/PI3K信号通路影响肉鸡肝脏脂类代谢的研究

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解淀粉芽孢杆菌(Bacillus amyloliquefaciens)是一种革兰氏阳性菌,因其具有抑菌谱广,产酶多,稳定性好,抗逆性强等优点,作为饲用益生菌制剂被广泛使用。本课题组前期研究发现,解淀粉芽胞杆菌TL(B.A-TL)可以通过调控糖/脂/蛋白代谢,促进Cobb肉鸡脂肪沉积。有研究指出禽类95%的脂类物质在肝脏合成。本研究将B.A-TL添加到肉鸡基础日粮中,通过转录组学技术分析肉鸡肝脏组织基因表达,此外通过细胞试验和通路阻断试验探究B.A-TL次级代谢产物对细胞IGF信号通路的影响。两组Cobb雄性肉鸡,一组正常饲喂,另一组添加B.A-TL,饲喂至35日龄。1.血清生化指标:在21日龄时,与对照组相比,B.A-TL组血清葡萄糖提高了35.90%(p<0.05),胰岛素样生长因子1(IGF-1)升高了15.50%(p<0.05),甘油三酯升高了31.19%(p<0.05),生长激素、胰岛素和胆固醇含量无显著差异(p>0.05)。35日龄时,B.A-TL组血清葡萄糖提高了17.80%(p<0.05),IGF-1降低了19.76%(p<0.05),胰岛素、生长激素、甘油三酯和胆固醇含量无显著差异(p>0.05)。血清生化指标表明B.A-TL能加快糖异生,抑制糖酵解和脂类氧化;且在不影响生长激素分泌的情况下,促进生长前期(1-21日龄)肉鸡肝脏合成IGF-1。2.肝脏组织形态:对21日龄、35日龄肝脏组织进行HE染色发现肝脏组织形态均正常,无病变损伤;油红染色显示B.A-TL组肝脏内脂滴数量比同时期对照组多,说明B.A-TL对肝脏组织没有损伤作用,且能促进肝脏合成脂类物质,促进脂滴生成。3.差异表达基因筛选:对21日龄肝脏组织进行转录组分析,用差异分析软件DESeq2,以|log2FC|≥1 and p-value<0.05为标准筛选差异表达基因,共检测到358个差异表达基因(145个上调,213个下调),B.A-TL组丙酮酸羧激酶1、脂肪酸合酶等基因显著上调(p<0.001)。4.功能富集分析:GO分析发现差异表达基因功能主要与催化活性,蛋白质结合,生物合成过程以及有机物质生物合成过程等相关;KEGG富集分析发现碳水化合物的消化和吸收、Ras-MAPK信号通路和PI3K-Akt信号通路等上调,细胞因子-细胞因子受体相互和钙信号通路下调。表明饲喂B.A-TL后,机体新陈代谢、脂/蛋白合成活动增强,免疫刺激减少,最终使得代谢活动加快,蛋白脂肪沉积活动增强和抗应激能力增强。5.次级代谢产物分析:利用液质联用(LC-MS/MS)技术检测B.A-TL上清液的代谢组,得到酪氨酸占比29.02%;利用电化学检测器对B.A-TL胞外多糖组分进行检测,发现半乳糖、葡萄糖和甘露糖占比98.81%。6.细胞试验:以10-4上清液、100μg/m L胞外多糖和0.25 mmol/L酪氨酸作为细胞试验的最佳刺激浓度,4 h为最佳刺激时间,体外刺激鸡肝细胞(LMH),结果显示上清和酪氨酸能提高LMH细胞的IGF-1分泌量(p<0.05),并能调控乙酰辅酶A羧化酶α、脂肪酸合酶等脂类合成基因和磷脂酸磷酸水解酶、过氧化物酶体增殖物激活受体α等脂类氧化基因的表达,油红染色显示三组脂滴均比对照组多,Western blot试验显示上清液和酪氨酸能刺激LMH细胞脂肪酸合酶的表达。7.信号通路阻断试验:体外使用IGF-1R抑制剂(Picropodophyllin)、PI3K抑制剂(LY294002)和MEK抑制剂(PD98059)阻断相应通路,采用RT-q PCR和Western blot试验验证上清液、胞外多糖以及酪氨酸对LMH细胞IGF及其下游信号通路的影响。结果显示B.A-TL次级代谢产物主要通过影响IGF/PI3K通路对脂肪酸合酶的表达起调控作用。8.综上所述,B.A-TL通过刺激肝细胞合成IGF-1激活IGF信号通路,激活下游PI3K通路对脂肪酸合酶的表达起调控作用,并且能调控肝脏脂类合成基因和脂类氧化基因的表达从而影响脂类代谢,大量的IGF-1分泌到循环系统中到达肌肉组织,促进肌肉快速生长,达到增重效果。
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