王寶維 程漫漫 孔 敏 張名愛 岳 斌 葛文華
(青島農(nóng)業(yè)大學(xué)優(yōu)質(zhì)水禽研究所,國家水禽產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系營養(yǎng)與飼料功能研究室,青島 266109)
鵝脂肪合成的主要場所在肝臟,體內(nèi)脂肪的合成與分解都是通過一系列的酶促反應(yīng)來完成的,這個過程受到飼糧營養(yǎng)成分、內(nèi)分泌激素、相關(guān)酶和相關(guān)基因等的調(diào)節(jié)[1],因此,從分子的層面上研究肝臟脂類代謝的機理有著重要意義。極長鏈脂肪酸延長酶7(very long chain fatty acid elongase 7,ELOVL7)是調(diào)控花生酸的強候選基因?;ㄉ釁⑴c機體脂肪酸代謝循環(huán),是機體內(nèi)重要的飽和脂肪酸。Yang等[2]利用282頭蘇太豬進行全基因組關(guān)聯(lián)分析,鑒別影響花生酸的候選基因是位于16號染色體上的ELOVL7基因。研究表明,過量的攝入脂肪會促進ELOVL7基因過表達,導(dǎo)致前列腺癌細(xì)胞的增長,敲除ELOVL7基因后,前列腺癌細(xì)胞則會衰減[3]。因此,ELOVL7基因可能是闡明脂肪攝入量與前列腺癌關(guān)聯(lián)的關(guān)鍵因素[4],維生素B12(VB12)作為一碳代謝的輔酶,可以提高葉酸利用率,促進多種DNA合成等反應(yīng)。葉酸、VB12是對神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育和維持生理正常功能起重要作用的維生素,是同型半胱氨酸(Hcy)代謝的必需輔助因子,大量研究顯示,補充葉酸、VB12能降低體內(nèi)Hcy水平和腦血管疾病發(fā)生的危險性[5]。Stekol等[6]研究了VB12和葉酸在大鼠體內(nèi)膽堿合成中的作用,結(jié)果表明VB12缺乏減少了甘氨酸的利用,葉酸缺乏減少了絲氨酸的利用,較小程度地減少了甘氨酸的利用,這2種氨基酸能夠形成乙醇胺,進而合成膽堿。已有研究表明,飼糧中不同水平的營養(yǎng)物質(zhì)可使禽肉的脂肪酸組成和含量發(fā)生變化,而脂肪酸的合成受ELOVLs基因家族的調(diào)控。在家禽上對于ELOVL1~6基因的研究較常見,關(guān)于雞的ELOVL7結(jié)構(gòu)的研究已經(jīng)取得了一些進展,而ELOVL7基因在鵝脂肪代謝過程中的功能和機理研究還處于空白。葉酸與VB12組合應(yīng)用的研究多見于醫(yī)學(xué)報道,而在家禽營養(yǎng)學(xué)上的研究基本處于空白。本試驗開展了飼糧中添加不同水平葉酸和VB12對肝臟中ELOVL7基因表達量的影響及ELOVL7基因在五龍鵝不同組織器官中的表達差異性研究,豐富了營養(yǎng)物質(zhì)調(diào)控鵝脂肪酸代謝以及極長鏈脂肪酸延長酶基因ELOVLs家族的研究內(nèi)容,旨在從分子水平上探明飼糧中添加不同水平葉酸和VB12對五龍鵝肝臟中ELOVL7基因表達量、不同組織器官中表達差異性、脂肪沉積等的影響規(guī)律。
葉酸(96%)、VB12(1%)均由寧夏金維制藥股份有限公司生產(chǎn)。按照試驗設(shè)計要求,將葉酸和VB12按添加比例混入載體中,并逐級攪入全價料中,再放入攪拌機混合6 min。
基礎(chǔ)飼糧以NRC標(biāo)準(zhǔn)(1994)[7]為主要參考依據(jù),其組成及營養(yǎng)水平見表1。采用高效液相色譜法測得基礎(chǔ)飼糧中葉酸和VB12含量分別為0.40和0.00 mg/kg。
表1 基礎(chǔ)飼糧組成及營養(yǎng)水平(風(fēng)干基礎(chǔ))
1)多維(不含葉酸和VB12)和微量元素為每千克飼糧提供 The multivitamin (without folic acid and VB12) and trace elements provided the following per kg of the diet: VA 1 500 mg,VD3200 IU,VE 12.5 mg,VK31.5 mg,VB12.2 mg,VB25.0 mg,煙酸 nicotinic acid 65 mg,VB62 mg,生物素 biotin 0.2 mg,泛酸 pantothenate 15 mg,膽堿 choline 1 000 mg,F(xiàn)e 85 mg,Cu 5 mg,Mn 80 mg,Zn 80 mg,I 0.42 mg,Se 0.3 mg,Co 2.5 mg。2)葉酸和維生素B12為實測值,其他為計算值。Folic acid and VB12were measured values,while others were calculated values.
試驗用鵝由國家水禽產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系育種基地高密銀河潤雁鵝業(yè)有限公司提供。選擇初始平均體重差異不顯著(P>0.05)的5周齡五龍鵝420只,隨機分為7組,每組6個重復(fù),每個重復(fù)10只鵝,公母各占1/2,Ⅰ~Ⅵ組為試驗組,Ⅶ組為對照組。試驗采用2×3兩因素交叉等重復(fù)的析因設(shè)計,對照組飼喂基礎(chǔ)飼糧(不添加葉酸和VB12),試驗組在基礎(chǔ)飼糧中分別添加0.25、2.00 mg/kg葉酸,0.003、0.009、0.018 mg/kg VB12,試驗設(shè)計詳見表2。試驗期為4周。
表2 試驗設(shè)計
試驗前鵝舍要進行徹底全面的消毒,防止疾病的傳播。采用網(wǎng)床平養(yǎng),試驗鵝自由飲水和采食,少喂勤添。搞好鵝舍內(nèi)環(huán)境衛(wèi)生,保持地面潔凈干燥。觀察鵝的健康狀況,做好疾病防控工作。
1.3.1 生長性能測定
試驗鵝第8周齡末,停飼12 h,逐只空腹稱重,統(tǒng)計各組試驗鵝的始重、末重和增重情況,計算平均日增重(ADG)和料重比(F/G)。
1.3.2 血清脂類代謝指標(biāo)測定
試驗鵝第8周齡末,各重復(fù)隨機選擇2只鵝,公母各占1/2,肉鵝停飼12 h后,頸靜脈采血,于離心機3 000 r/min離心15 min,將分離的血清分裝于1.5 mL的離心管置于-20 ℃冰箱中保存待測。
血清中葡萄糖(GLU)、總膽固醇(TC)、甘油三酯(TG)、低密度脂蛋白膽固醇(LDL-C)、高密度脂蛋白膽固醇(HDL-C)含量均由試劑盒進行測定,試劑盒購自南京建成生物工程研究所。
1.3.3 屠宰性能測定
試驗鵝第8周齡末,各重復(fù)隨機選擇2只鵝,公母各占1/2,肉鵝停飼12 h后,頸靜脈放血致死,測定屠宰性能指標(biāo)包括屠體重、半凈膛重、全凈膛重、胸肌重、腿肌重,按照《家禽生產(chǎn)性能名詞術(shù)語和度量統(tǒng)計方法》[8]測定,并計算屠宰率、半凈膛率、全凈膛率、胸肌率、腿肌率。
1.3.4 脂肪沉積測定
試驗鵝第8周齡末,各重復(fù)隨機選擇2只鵝,公母各占1/2,肉鵝停飼12 h后,頸靜脈放血致死,用濕法拔毛瀝干水分后稱重,測量腹脂重、皮脂重、皮脂厚、肌間脂帶寬,按照《家禽生產(chǎn)性能名詞術(shù)語和度量統(tǒng)計方法》[8]測定,計算腹脂率、皮脂率、胸肌肌內(nèi)脂肪率、腿肌肌內(nèi)脂肪率。
1.3.5 基因表達量測定
試驗鵝第8周齡末,各重復(fù)隨機選擇2只鵝,公母各占1/2,頸靜脈放血致死后剖開腹腔,無菌操作取出組織樣品(心臟、肝臟、腎臟、腹脂、肺、肌胃、腺胃、胸肌、腿肌、脾臟、胰腺等),迅速收集到凍存管液氮保存,轉(zhuǎn)移到-80 ℃冰箱保存待測。
選取肝臟樣品50 mg,加入1 mL的TRNzol(Roche)試劑,粉碎勻漿后抽提RNA。使用Bio-Photometer型核酸蛋白測定儀測定其濃度和純度,將檢驗合格的RNA用反轉(zhuǎn)錄試劑盒逆轉(zhuǎn)錄成cDNA用于基因表達量試驗。實時熒光定量PCR反應(yīng)體系為20 μL:SybrGreen qPCR Master Mix 10 μL,上、下游引物(10 μmol/L)各0.4 μL,DNA模板2.0 μL,ddH2O 7.2 μL。PCR反應(yīng)程序為:94 ℃預(yù)變性5 min,94 ℃變性30 s,55 ℃退火30 s,72 ℃延伸60 s,72 ℃修復(fù)延伸7 min,35個循環(huán)。同樣對心臟、腎臟、腹脂、肺、肌胃、腺胃、胸肌、腿肌、脾臟、胰腺組織樣品進行RNA逆轉(zhuǎn)錄為cDNA,用于基因組織表達差異性試驗。
根據(jù)NCBI鵝ELOVL7基因登錄號(NW_013185694.1),引物序列由Primer 5.0軟件設(shè)計,以3-磷酸甘油醛脫氫酶(glyceraldehyde 3-phosphate dehydrogenase,GAPDH)為內(nèi)參基因,引物由生工生物(上海)有限公司合成?;蛞镄蛄幸姳?。
每個樣品設(shè)置3個重復(fù),采用2-△△CT法計算各樣本中ELOVL7基因相對于內(nèi)參基因GAPDH的表達量。
表3 基因引物序列
利用SPSS 17.0軟件中GLM模型分析主效應(yīng)和互作效應(yīng),用ANOVA和LSD法對數(shù)據(jù)進行差異顯著性分析。P<0.05為差異顯著。
由表4可見,飼糧中添加不同水平的葉酸和VB12的交互作用對五龍鵝末重影響顯著(P<0.05),試驗Ⅴ組體重最大,對平均日增重、料重比影響不顯著(P>0.05);Ⅴ組的末重顯著高于Ⅰ、Ⅵ和Ⅶ組(P<0.05)。與對照組(Ⅶ組)相比,飼糧中添加不同水平的葉酸和VB12有提高平均日增重的趨勢,但差異不顯著(P>0.05)。由此表明,飼糧中添加不同水平的葉酸和VB12對5~8周齡五龍鵝生長性能產(chǎn)生影響,其中,添加葉酸0.25 mg/kg和VB120.009 mg/kg(Ⅴ組)對生長性能影響最顯著。
表4 飼糧中添加不同水平葉酸和VB12對5~8周齡五龍鵝生長性能的影響
同行數(shù)據(jù)肩標(biāo)無字母或相同字母表示差異不顯著(P>0.05),不同小寫字母表示差異顯著(P<0.05)。ns=不顯著。表5至表8同。In the same row, values with no letter or the same letter superscripts mean no significant difference (P>0.05), while with different small letter superscripts mean significant difference (P<0.05). ns=not significant. The same as Table 5 to Table 8.
由表5可見,飼糧中添加不同水平葉酸和VB12的交互作用對血清TG、HDL-C和LDL-C含量影響顯著(P<0.05)。飼糧中添加不同水平葉酸對血清TG和LDL-C含量影響顯著(P<0.05);不同水平VB12對血清GLU和LDL-C含量影響顯著(P<0.05)。與對照組相比,飼糧中添加不同水平葉酸和VB12有降低血清中脂類代謝指標(biāo)的趨勢。由此表明,飼糧中添加葉酸和VB12能夠改善五龍鵝血清脂類代謝指標(biāo)。
表5 飼糧中添加不同水平葉酸和VB12對五龍鵝血清脂類代謝指標(biāo)的影響
由表6可見,飼糧中添加葉酸和VB12的交互作用對胸肌率影響顯著(P<0.05),對屠宰率、半凈膛率、全凈膛率和腿肌率影響均不顯著(P>0.05)。Ⅰ、Ⅴ組胸肌率顯著高于對照組(P<0.05)。由此表明,飼糧中添加葉酸和VB12能夠提高五龍鵝胸肌率,減少腹脂率,改變鵝胴體組織成分構(gòu)成。
表6 飼糧中添加不同水平葉酸和VB12對五龍鵝屠宰性能的影響
由表7可見,飼糧中添加不同水平葉酸和VB12的交互作用對皮脂率、腹脂率、肌間脂帶寬、胸肌肌內(nèi)脂肪率和腿肌肌內(nèi)脂肪率影響顯著(P<0.05)。其中,Ⅴ組腹脂率顯著低于其他各組(P<0.05)。飼糧中添加不同葉酸和VB12對皮脂厚無顯著影響(P>0.05)。由此表明,飼糧中添加葉酸和VB12能夠降低五龍鵝脂肪沉積量。
表7 飼糧中添加不同水平葉酸和VB12對五龍鵝脂肪沉積的影響
由表8可見,飼糧中添加不同水平葉酸和VB12的交互作用對肝臟中ELOVL7基因的表達量影響顯著(P<0.05);飼糧中添加不同水平葉酸和VB12均能使肝臟中ELOVL7基因的表達量高于對照組,Ⅴ組ELOVL7基因的表達量最高,顯著高于對照組(P<0.05)。
由表9可見,肝臟中ELOVL7基因表達量與血清TG、LDL-C含量呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05),與TC含量呈極顯著負(fù)相關(guān)(P<0.01);與血清GLU、HDL-C含量呈負(fù)相關(guān),但不顯著(P>0.05)。由此表明,肝臟中ELOVL7基因表達對血清脂類代謝具有調(diào)控作用,二者之間存在著同步反向調(diào)控機制。
由表10可見,肝臟中ELOVL7基因表達量與屠宰率呈顯著正相關(guān)(P<0.05),與半凈膛率、全凈膛率、腿肌率呈負(fù)相關(guān),但不顯著(P>0.05),與胸肌率呈正相關(guān),但不顯著(P>0.05)。由此表明,肝臟中ELOVL7基因表達對五龍鵝的屠宰性能具有一定調(diào)控作用。
由表11可見,肝臟中ELOVL7基因表達量與肌間脂帶寬呈顯著正相關(guān)(P<0.05),與皮脂率、腹脂率、腿肌肌內(nèi)脂肪率呈顯著負(fù)相關(guān)(P<0.05),與皮脂厚呈正相關(guān)(P>0.05)。由此可見,肝臟中ELOVL7基因表達量與鵝機體脂肪的沉積密切相關(guān),飼糧中添加葉酸和VB12可通過調(diào)控肝臟中ELOVL7基因表達量來改善體內(nèi)脂肪分配。
表8 飼糧中添加不同水平葉酸和VB12對五龍鵝肝臟中ELOVL7基因表達量的影響
表9 肝臟中ELOVL7基因表達量與血清脂類代謝的相關(guān)性
*表示顯著相關(guān)(P<0.05),**表示極顯著相關(guān)(P<0.01)。下表同。* means significant correlation (P<0.05), and ** means extremely significant correlation (P<0.01). The same as below.
表10 肝臟中ELOVL7基因表達量與屠宰性能的相關(guān)性
由圖1可見,ELOVL7基因在鵝的心臟、肝臟、腎臟、腹脂、肺、肌胃、腺胃、胸肌、腿肌、脾臟、胰腺中均有表達,表達量依次為腹脂>肺>胰腺>腎臟>腺胃>心臟>肌胃>脾臟>肝臟>腿肌>胸肌。ELOVL7基因在腹脂中的表達量最高,在心臟、肝臟、肌胃、脾臟、胸肌、腿肌中的表達量差異不顯著(P>0.05)。
葉酸和VB12是合成DNA、RNA的重要輔酶,對生命早期的生長發(fā)育非常重要,它們的缺乏是引起巨幼紅細(xì)胞貧血的主要因素,孕期母體葉酸缺乏可導(dǎo)致胎兒發(fā)生神經(jīng)管畸形[9]。不同葉酸水平的添加對肉仔雞的生產(chǎn)性能有一定影響。隨著葉酸添加水平的提高,肉仔雞的飼料轉(zhuǎn)化效率和日增重都在提高,表明葉酸作為快速生長的現(xiàn)代品系肉仔雞體內(nèi)合成嘌呤、嘧啶的必需物質(zhì)和有效的甲基載體可促進機體的生長發(fā)育[10]。齊廣海[11]報道,生長速度快的動物,對葉酸的需要量會提高。所以添加適宜水平的葉酸將能提高現(xiàn)代品系肉仔雞的生長速度。本試驗結(jié)果表明,飼糧中添加適宜水平葉酸和VB12對五龍鵝胸肌率和腹脂率影響顯著,和對照組相比,胸肌率增加,腹脂率降低,這表明肝臟中ELOVL7基因表達對五龍鵝的屠宰性能具有一定調(diào)控作用。由此可以推斷,飼糧中添加適宜水平葉酸和VB12能夠改變鵝肉營養(yǎng)組成。
表11 肝臟中ELOVL7基因表達量與脂肪沉積的相關(guān)性
柱狀數(shù)據(jù)標(biāo)注相同字母表示差異不顯著(P>0.05),不同字母表示差異顯著(P<0.05)。
Stabler等[12]研究表明,葉酸缺乏和VB12缺乏都可引起惡性貧血,葉酸補給雖然可以緩解因VB12缺乏造成的惡性貧血,但卻引起神經(jīng)系統(tǒng)的損傷。甲基丙乙醇和總的Hcy濃度是特異性診斷VB12缺乏的敏感指標(biāo),也是和葉酸缺乏有效區(qū)分開的指標(biāo)。VB12在機體內(nèi)主要通過2種物質(zhì)吸收和轉(zhuǎn)運,包括內(nèi)源因子和鈷胺轉(zhuǎn)運蛋白。所以,VB12實際上與核酸和蛋白質(zhì)的合成密切相關(guān)[13]。VB12依賴的是蛋氨酸合成酶,能催化一個甲基基團從甲基四氫葉酸上轉(zhuǎn)移至Hcy,形成蛋氨酸,最終形成活性氨基酸(SAM)。缺乏VB12將減少DNA甲基化的SAM可利用量,從而影響其基因表達[14]。VB12影響著葉酸的代謝效率,并且參與嘌呤和核苷酸的合成,同時維持DNA的合成與修復(fù),保證染色體的穩(wěn)定性。本試驗結(jié)果表明,飼糧中添加不同水平葉酸和VB12對五龍鵝肝臟中ELOVL7基因表達量有顯著的影響,Ⅴ組ELOVL7基因的表達量最高,體重值也最大。本試驗主要是為了研究葉酸和VB12聯(lián)合對家禽肝臟ELOVL7基因表達量的影響,探明該基因?qū)C體組織營養(yǎng)再分配的影響規(guī)律,為家禽的肉質(zhì)研究提供理論依據(jù);關(guān)于ELOVL7基因表達對脂肪酸代謝的機理還有待于繼續(xù)深入研究。
脂肪酸是細(xì)胞的基本組成部分,在機體的能量存儲、信息傳遞及代謝調(diào)控等方面起著重要的作用。脂肪酸是由一條長的線性碳?xì)滏?疏水尾)和一個末端梭基(親水頭)組成的梭酸[15]。根據(jù)其碳?xì)滏渻?nèi)是否含有雙鍵又可分飽和脂肪酸和不飽和脂肪酸2類。高含量的單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸,如人體內(nèi)必需脂肪酸ω-3系列,其有利于人類的心血管健康,然而高含量的飽和脂肪酸則會增加患心臟疾病的風(fēng)險[16]。因此,脂肪酸是維持機體內(nèi)穩(wěn)態(tài)重要成分。研究表明,ELOVL7主要參與飽和脂肪酸的合成,ELOVL1、ELOVL3及ELOVL7共同完成C18∶0、C20∶0、C22∶0、C24∶0合成途徑[17]。本試驗結(jié)果表明,肝臟中ELOVL7基因表達量與血清TG、LDL-C含量呈顯著負(fù)相關(guān),與血清TC含量呈極顯著負(fù)相關(guān),與血清GLU、HDL-C含量呈負(fù)相關(guān),但差異不顯著。這表明肝臟中ELOVL7基因?qū)ρ逯惔x具有抑制調(diào)控作用,可以推斷,飼糧中添加葉酸和VB12可通過提高肝臟中ELOVL7基因表達量來改善機體脂肪代謝。
花生酸參與機體脂肪酸代謝循環(huán),是人體內(nèi)重要的飽和脂肪酸。就目前所知,ELVOL7是調(diào)控花生酸的強候選基因[18]。目前,關(guān)于ELOVL7基因在脂類代謝中的研究多見于豬、小鼠和水產(chǎn)動物,而在鵝上的研究基本處于空白,其作用機制尚不明確。本試驗肝臟中ELOVL7基因表達量與脂肪沉積的相關(guān)性分析結(jié)果表明,肝臟中ELOVL7基因表達量與肌間脂帶寬呈顯著正相關(guān),與皮脂率、腹脂率、腿肌肌內(nèi)脂肪率呈顯著負(fù)相關(guān)。這可以推斷飼糧中添加葉酸和VB12能直接影響肝臟中ELOVL7基因表達,進一步影響鵝機體脂肪分配,初步探明了遺傳與營養(yǎng)因子(葉酸和VB12聯(lián)合)的關(guān)系。
ELOVLs是極長鏈脂肪酸延長酶家族基因,最早來源于酵母ELO[19]。迄今,已在生物體內(nèi)識別并鑒定出7種ELOVL蛋白ELOVLl~7,其中ELOVL1、ELOVL3、ELOVL6、ELOVL7主要參與飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸的合成,而ELOVL2、ELOVL4、ELOVL5主要參與多不飽和脂肪酸的合成[20]。有關(guān)研究表明,ELOVLs家族是極長鏈脂肪酸延長關(guān)鍵步驟的催化劑[18]。ELOVLs基因家族在動物體內(nèi)具有重要的表達調(diào)控作用[21]。楊志剛等[22]對中華絨鰲ELOVLs基因表達分析顯示,各組織中均有ELOVL基因表達,表達量最高的組織為肝胰腺和腸道,在心臟中表達量最低。敲除癌細(xì)胞中ELOVL7基因能有效減少細(xì)胞中C20、C22和C24脂肪酸的含量,并直接影響癌細(xì)胞生長[3]。本試驗結(jié)果表明,ELOVL7基因在腹脂中的表達量最高,在腺胃、心臟、脾臟、胸肌、腿肌中的表達量較低且差異不顯著,這表明ELOVL7基因在鵝不同組織中的表達量不同,該結(jié)果豐富了極長鏈家禽脂肪酸延長酶基因ELOVLs家族的研究內(nèi)容,為進一步深入探究ELOVLs家族的表達特點奠定基礎(chǔ)。
① 飼糧中添加不同水平葉酸和VB12對五龍鵝肝臟中ELOVL7基因表達量有干預(yù)作用,飼糧中添加葉酸0.25 mg/kg和VB120.009 mg/kg使肝臟中ELOVL7基因表達量最高。飼糧適宜的葉酸和VB12組合能夠提高五龍鵝胸肌率,減少腹脂率,改變了鵝酮體組織成分構(gòu)成。
② 肝臟中ELOVL7基因表達對五龍鵝血清脂類代謝具有調(diào)控作用,二者之間存在著同步反向調(diào)控機制。
③ 肝臟中ELOVL7基因表達量與屠宰率呈顯著正相關(guān),與半凈膛率、全凈膛率、腿肌率呈負(fù)相關(guān),與胸肌率呈正相關(guān),這表明肝臟中ELOVL7基因的表達量對五龍鵝屠宰性能產(chǎn)生影響。肝臟中ELOVL7基因表達量與肌間脂帶寬呈顯著正相關(guān),與皮脂率、腹脂率、腿肌肌內(nèi)脂肪率呈顯著負(fù)相關(guān)。ELOVL7基因在腹脂中的表達量最高,其次是肺和胰腺;ELOVL7基因在胸肌、腿肌中的表達量較低。