阉割影响猪脂肪沉积的分子机理研究

摘要

性腺在动物生长发育过程中起着重要的调控作用，性腺去除以后，公猪脂肪大量沉积，影响其生长性能和胴体品质。至今为止，对于阉割调控猪脂肪沉积的分子机制尚不清楚。本研究以探讨阉割对公猪脂肪沉积的影响及其调控机理为目的，主要从生长性能指标、肉质性状、血液激素和血脂指标、胴体脂肪含量、背膘厚和脂肪组织细胞形态、以及组织中激素相关基因表达等方面考察其对公猪脂肪组织生长发育和代谢的调控作用，并利用转录组测序技术(RNA-Seq)筛选阉割和非阉割公猪皮下脂肪组织差异表达基因，并鉴定其选择性剪接和转录本类型，从深层次上探讨阉割调控猪脂肪沉积的分子机理。
　　 动物试验选取来自浙江大学动物科学学院试验牧场饲养的18对全同胞雄性仔猪，每对全同胞中的一头在出生后35天采用手术法去势，另一头不去势作为对照。屠宰测定结果表明，阉割组与对照组相比，体重和胴体重较低，并且瘦肉率、骨率和皮率分别降低3.77％、1.02％和2.51％，而胴体脂肪含量和板油重分别增加2.48kg和0.28kg，脂肪率和平均背膘厚增加6.94％和23.02％。阉割还增加公猪背部脂肪组织脂肪细胞直径(P<0.05)。另外，公猪阉割后，肌内脂肪含量显著增加，眼肌面积显著减少(P<0.05)。阉割导致血清中睾酮、GH、IGF-Ⅰ和FFA水平显著降低(P<0.05)，Leptin、TG、TC、HDL-C和LDL-C水平显著升高(P<0.05)，但对血清中胰岛素、葡萄糖以及IGF-Ⅱ水平没有显著影响(P>0.05)。阉割可以显著降低公猪下丘脑GHRH(P<0.05)，垂体GH(P<0.05)、GHRHR(P<0.05)，肝脏GHR(P<0.05)、IGF-I、IGF-IR(P<0.01)，皮下脂肪组织IGF-I、IGF-IR(P<0.05)mRNA的表达量，但对皮下脂肪组织GHR以及腹脂GHR、IGF-I、IGF-IR mRNA的表达量影响不显著(P>0.05)。
　　 为了进一步探讨阉割对公猪脂肪沉积调控的分子机理，本研究利用转录组测序(RNA-Seq)技术直接对阉割和非阉割公猪(共6头，每组各3头)皮下脂肪组织进行全基因组表达谱测序，并对测序结果进行分析，结果表明：通过分析筛选出阉割公猪皮下脂肪组织差异表达的基因7610个，差异表达倍数超过2倍的有1919个，其中表达上调的850个，下调的1069个。选择8个与脂肪代谢密切相关的差异表达基因进行荧光定量PCR验证，发现两种实验方法检测结果相符。通过功能分类分析发现，阉割可以增加脂肪酸合成相关基因(如ACCα、SCD、ME1、LPIN1和FABP3等)，减少脂肪酸氧化分解基因(如HSL、ACOX3和ACADM等)mRNA表达量；可以增加脂肪组织中免疫和炎症相关基因(如TNFSF9、IL4R、IL17RE、TLR4、MYD88和MIF等)mRNA表达量；可以减少脂肪组织中脂类代谢相关基因(如ADIPOR2、APOE、APOL6和LDLRAP1等)mRNA表达量。另外，阉割公猪皮下脂肪组织中许多基因发生了选择性剪接，在阉割和非阉割猪脂肪组织样本中预测出约7×105个选择性剪接位点。进一步分析表明，2个样本中ACOX3、CEBPγ、LDHD、ME1、PLIN2、APOA1、AQP3、FTO、PPARα和PPARγ等许多基因发生选择性剪接以后，可以产生不同类型的转录本，且这些转录本在阉割和非阉割公猪皮下脂肪组织中具有不同的表达方式。以PPARγ基因为例，发生选择性剪接后，PPARγ产生3种不同的转录本(A、B、C)，其中，A和E在阉割公猪脂肪组织中表达高，而C在非阉割公猪脂肪组织中高，但总体是阉割公猪脂肪组织中PPARγ基因表达量高于非阉割公猪。
　　 由以上试验结果得出，阉割可能通过以下几种途径调控猪脂肪沉积：
　　 1)阉割通过减少下丘脑-垂体-肝脏生长轴上激素(GH和IGF-I)的分泌和释放，增加脂肪沉积。
　　 2)阉割通过下调脂肪组织中脂肪酸氧化和分解基因(如HSL、ACOX和ACADM等)mRNA表达，上调脂肪酸合成基因(如PPARγ、ACCα、SCD、ME1和LPIN1等)mRNA表达来增加脂肪沉积。
　　 3)阉割通过增加公猪脂肪组织中Toll样受体TLR4的活化，并激活髓样分化因子MyD88依赖的通路及下游炎症相关因子TNFSF9、IL-4R、IL17RE和CD97的释放，从而促进脂肪细胞的免疫和炎症反应，最终增加脂肪细胞的增殖和分化和脂肪组织的沉积。
　　 4)阉割通过减少脂肪组织中脂类代谢相关基因(如ADIPOR2、APOE、APOL6和LDLRAP1等)mRNA表达量，来增加脂肪沉积。