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猪肉是我国人民主要消费的肉食品,然而随着生活水平的提高,人们已经不满足于温饱,而是更倾向于高品质肉类的消费,对肉类的口感等提出了更高的要求。现代分子生物学技术为寻找提高肌肉品质的重要基因或能够改善肉质的靶标提供了有力支持。 成纤维生长因子21(FGF21)是一种肽类激素,由多个器官合成并参与调节能量代谢。令人兴奋的是众多研究表明FGF21具有对代谢有益的作用,这包括降低体重和改善血糖。在肝脏中,FGF21对调节禁食、高脂饲喂状态下脂肪酸氧化发挥很重要的作用。在白色脂肪组织中,FGF21参与糖代谢,并促进白色脂肪组织的棕色化。但是关于FGF21对猪肉的肌内脂肪的影响,以及对提高肌内脂肪含量的饲料添加剂的研究却鲜有报道。AdipoRon是一种脂联素受体激动剂,参与机体脂质代谢和能量代谢,提高机体胰岛素敏感性,是治疗胰岛素抵抗相关疾病的一个候选药物。本文重点研究了FGF21和小分子合成药物AdipoRon对猪和小鼠模型中脂代谢的调控,主要结果如下: 1.为了了解FGF21对肌内脂肪沉积的作用,我们利用“差速贴壁法”成功分离了猪原代肌内脂肪(intramucular fat,IMF)细胞,该细胞呈现长梭形,与成纤维细胞形状类似。细胞状态良好,细胞质内未发现肉眼可见的脂肪滴。 2.向生长状态良好,并达到80%汇合的IMF细胞完全培养基中加入IBMX、DEX和胰岛素,处理8天后前体脂肪细胞将逐步分化为成熟脂肪细胞。油红O染色结果显示大量细胞出现脂滴,并在油红O的作用下呈现橘红色,说明IMF细胞已成功分离。 3.对原代肌内脂肪细胞实施稳定转染,并经过脂质体转染和G418筛选,逐步出现了FGF21稳定单克隆(FM),实时定量PCR结果显示稳定转染组细胞FGF21的mRNA水平显著高于对照组,并且Western blot也表明稳定转染组细胞中FGF21的蛋白水平显著提高。 4.通过对两组分化处理后的细胞进行成脂分化处理,并对分化八天的细胞做油红O染色。染色结果显示经过八天分化后对照组细胞细胞质内出现大量细小的脂肪滴,然而FM组细胞中脂肪滴明显比对照组少。 5.为了研究成脂分化相关基因在FM组和对照组之间的表达差异,我们制备了这两个组的cDNA文库和细胞总蛋白。实时定量PCR结果显示表达PPARγ基因的mRNA水平显著低于对照组,并且对PPARγ表达起到关键作用的CEBPα和CEBPδmRNA水平显著低于对照组;同时我们还检测到了PPARγ和CEBPα的蛋白表达量显著低于对照组。CEBPδ的mRNA水平并无差异,但是蛋白表达量明显低于对照组。同时参与PPARG mRNA表达的KLF2、SIRT1、SIRT2和FOXO1基因的mRNA水平无明显差异,调控CEBPα表达的COUP-TFⅡmRNA无明显变化。然而实验组中KLF3的mRNA水平显著高于对照组,而KLF5的mRNA表达水平显著低于对照组。FAS和HSL之间的比值下调了,但未达到显著水平,并且AGPAT和visfatin表达无差异。 6.FABP4和PLIN1的mRNA表达在FGF21超表达组显著降低,但是并没有检测到GLUT4和ADIPOQ mRNA的改变。Western Blot的结果证实了FABP4和ADIPOQ的蛋白显著降低。然而FGF21对经典Wnt/β-catenin信号通路无显著影响。而且FGF21也没有改变CEBPα启动子靠近转录起始位点区域(-172-+2bp)的甲基化水平(FM:control=1.1%:1.5%)。但是我们发现成脂分化相关转录因子CEBPβ通过结合到FGF21启动子区域,抑制FGF21基因的转录。 7.与此同时,我们应用小鼠模型进一步研究脂联素受体激动剂模拟物AdipoRon如何参与PPARα信号进而调控FGF21提高机体胰岛素敏感性。数据表明低脂饲料饲养的C57BL/6小鼠在接受每天10mg/kg AdipoRon药物处理10天后,体内脂肪的总体含量没有变化,并且脂肪分解蛋白表达无差异。然而高脂饲料饲喂的C57BL/6小鼠在接受每天10mg/kg AdipoRon药物处理10天后,白色脂肪组织中脂肪分解相关蛋白的表达受到抑制,降低了血液中棕榈酸和甘油的周转速率。同时由于肝脏中来自脂肪酸β氧化的乙酰辅酶A含量的减少,降低了对丙酮酸羧化酶(pyruvate carboxylase,PC)的激活作用,从而减少内源性葡萄糖的产量。 8.通过提取两组肝脏组织总蛋白,运用Western blot技术检测蛋白表达水平,数据显示AdipoRon激活了肝脏内PPARα信号通路,进而促进肝脏内FGF21的表达与分泌,上调血液浓度中FGF21浓度至1.36倍,从而导致白色脂肪组织中脂质分解作用的抑制。 综上所述,我们主要研究了FGF21在对肌内脂肪中脂质代谢的调控,并且进一步探究了AdipoRon如何调控肝脏内FGF21表达,以此调控机体脂肪代谢,并影响脂质在体内的分布,这对高肌内脂肪含量猪的选育工作具有重要的借鉴意义。