營養(yǎng)調(diào)控對寧鄉(xiāng)豬肉品質(zhì)的影響及其分子機制研究

韓 麗 黃興國 尹 杰

(湖南農(nóng)業(yè)大學動物科學技術學院,長沙 410128)

豬肉品質(zhì)作為一個重要的經(jīng)濟性狀,其優(yōu)劣與肌內(nèi)脂肪(IMF)含量和肌纖維性狀密切相關[1]。寧鄉(xiāng)豬是我國優(yōu)良地方豬品種,具有IMF含量高、肉質(zhì)好、抗病力強等多種優(yōu)點,已于2020年被列入《國家畜禽遺傳資源品種名錄》。但背膘厚、腹脂過度沉積、瘦肉率低等問題一直影響寧鄉(xiāng)豬的經(jīng)濟效益。因此,重點研究以寧鄉(xiāng)豬為代表的優(yōu)良地方豬,有助于保護我國地方豬品種資源以及開發(fā)高品質(zhì)豬肉。近年來,隨著生物技術的發(fā)展和研究的逐步深入,針對寧鄉(xiāng)豬的研究已從營養(yǎng)手段改善其相關肉品質(zhì)指標,逐步深入到從分子層面研究營養(yǎng)、基因、轉(zhuǎn)錄因子及相關信號通路調(diào)控寧鄉(xiāng)豬脂肪沉積和肌纖維性狀的復雜網(wǎng)絡機制。迄今為止,已有大量的脂肪沉積和肌纖維形成相關基因及相關信號通路被報道參與肉品質(zhì)調(diào)控[2],且關于營養(yǎng)靶向RNA表觀遺傳修飾來調(diào)控豬肉品質(zhì)的研究已成為熱點。由此可見,關于如何通過營養(yǎng)干預手段調(diào)控寧鄉(xiāng)豬脂肪沉積和肌纖維形成相關基因及相關信號通路,并揭示其分子機制,是改善寧鄉(xiāng)豬肉品質(zhì)的關鍵和問題所在。因此,本文將結(jié)合近些年最新研究成果,對寧鄉(xiāng)豬肉品質(zhì)特性、營養(yǎng)干預對肉品質(zhì)的影響及調(diào)控肉品質(zhì)的分子機制研究進行綜述,旨在為系統(tǒng)揭示營養(yǎng)干預調(diào)控寧鄉(xiāng)豬肉品質(zhì)的分子機制提供參考和新思路。

1 寧鄉(xiāng)豬肉品質(zhì)特性

1.1 IMF含量

表1 不同品種豬IMF含量和大理石紋評分比較

1.2 脂肪代謝相關基因

皮下脂肪、肝臟或肌肉等組織中脂肪酸組成和富集量有所不同,受遺傳基因的調(diào)控。寧鄉(xiāng)豬背脂、腹脂和腎周脂中脂肪酸分布差異較大,且從背脂、腹脂到腎周脂其飽和脂肪酸總量呈上升趨勢,單不飽和脂肪酸總量呈下降趨勢[13]。脂肪代謝關鍵基因參與豬脂肪發(fā)育的動態(tài)調(diào)控過程。Ma等[14]研究發(fā)現(xiàn),寧鄉(xiāng)豬與引進品種豬之間存在多種基因組結(jié)構(gòu)性變異(SVs),且2品種豬間共有195個基因表達水平存在顯著差異,而寧鄉(xiāng)豬特有的SVs可促進其皮下脂肪沉積,這也解釋了寧鄉(xiāng)豬與引進品種豬在脂肪沉積方面的表型差異。Li等[15]研究發(fā)現(xiàn),不同日齡寧鄉(xiāng)豬皮下脂肪組織中差異豐度蛋白有50%以上集中在90～210日齡,可間接調(diào)控脂肪細胞的發(fā)育和功能。由此推測,寧鄉(xiāng)豬遺傳特性可能是促使育肥后期寧鄉(xiāng)豬背膘厚、脂肪率和腹脂率顯著或極顯著高于引進品種豬的主要原因[6]。有報道稱,寧鄉(xiāng)豬育肥期日增重與其背膘厚、脂肪率和眼肌面積呈正相關。由于基因調(diào)控的滯后性,發(fā)現(xiàn)沙子嶺豬皮下脂肪沉積的關鍵窗口期為90～150日齡,而皮下脂肪細胞發(fā)育基因調(diào)控的關鍵窗口期為60～90日齡[16]。因此,可推測寧鄉(xiāng)豬脂肪沉積的動態(tài)調(diào)控規(guī)律,其育肥期可能是脂肪沉積的關鍵時期,而脂質(zhì)代謝相關基因的轉(zhuǎn)錄調(diào)控在此時期之前。由此可見,寧鄉(xiāng)豬皮下脂肪沉積受脂質(zhì)相關基因的調(diào)控。而營養(yǎng)調(diào)控手段可調(diào)節(jié)寧鄉(xiāng)豬脂肪沉積相關基因的表達,有效降低其皮下脂肪沉積[4]。另外,脂肪型地方豬和瘦肉型種豬腸道微生物的多樣性和豐度明顯不同,2品種豬表型差異顯著[17]。糞菌移植技術可使受體表現(xiàn)出與供體相似的表型。因此,研究移植瘦肉型種豬糞菌給寧鄉(xiāng)豬,探討其是否降低了寧鄉(xiāng)豬皮下脂肪沉積并揭示其脂質(zhì)代謝調(diào)控機制有重要研究意義。

綜上所述,寧鄉(xiāng)豬IMF含量更高,且脂肪酸組成和富集量更加豐富,推測原因可能與腸道微生物、脂質(zhì)代謝和肌纖維形成相關基因以及遺傳因素等對肉品質(zhì)動態(tài)調(diào)控的分子機制不同有關。因此,有必要通過營養(yǎng)干預手段,特異性調(diào)控寧鄉(xiāng)豬脂肪沉積和肌纖維性狀的關鍵窗口期,以降低皮下脂肪沉積,促進肌纖維類型轉(zhuǎn)化,進而精準改善寧鄉(xiāng)豬肉品質(zhì),并揭示其調(diào)控機制,為寧鄉(xiāng)豬開發(fā)利于提供技術支撐。

2 營養(yǎng)調(diào)控對寧鄉(xiāng)豬肉品質(zhì)的影響

2.1 能量水平對寧鄉(xiāng)豬肉品質(zhì)的影響

2.2 蛋白質(zhì)水平對寧鄉(xiāng)豬肉品質(zhì)的影響

2.3 非常規(guī)飼料原料對寧鄉(xiāng)豬肉品質(zhì)的影響

2.4 功能性添加劑對寧鄉(xiāng)豬肉品質(zhì)的影響

2.4.1 植物提取物

2.4.2 微生態(tài)制劑

豬的胃腸道微生物群與宿主脂質(zhì)代謝及其腸道健康密切相關。研究表明,通過干預腸道微生物組成可促進微生物代謝產(chǎn)物產(chǎn)生,進而有效改善宿主脂肪酸代謝和脂肪沉積[17]。研究表明,德氏乳桿菌制劑顯著降低了寧鄉(xiāng)豬血清和肝臟中甘油三酯、總膽固醇、LDL-C含量[27],改善了機體脂質(zhì)和脂蛋白水平;顯著降低了失水率,改善了寧鄉(xiāng)豬生產(chǎn)性能、胴體性狀和肉品質(zhì)[28]。由此可見,益生菌可能通過調(diào)控調(diào)節(jié)寧鄉(xiāng)豬脂質(zhì)代謝,從而改善其生長性能和肉品質(zhì)。其機制可能是營養(yǎng)干預手段調(diào)節(jié)了腸道微生物及其代謝產(chǎn)物,激活了脂質(zhì)代謝相關基因,改善了寧鄉(xiāng)豬胴體性狀和肉品質(zhì)。

2.4.3 其他功能性添加劑

有報道稱,其他功能性添加劑在改善寧鄉(xiāng)豬肉品質(zhì)方面也發(fā)揮重要作用。其中,N-氨基甲酰谷氨酸可降低寧鄉(xiāng)豬背最長肌剪切力,優(yōu)化其皮下脂肪組織脂肪酸組成[29]。而亞麻油可提高寧鄉(xiāng)豬肝臟中必需氨基酸含量,改善肌肉嫩度[5],提高其腎周脂、腹脂、背脂、背最長肌中α-亞麻酸含量,降低腎周脂、腹脂、背脂中平均n-6/n-3多不飽和脂肪酸(PUFA)比值[25]。β-丙氨酸有提高寧鄉(xiāng)豬pH45 min、降低滴水損失和剪切力的趨勢,可提高背最長肌中氨基酸含量,并優(yōu)化氨基酸組成,改善寧鄉(xiāng)豬胴體性狀和肉品質(zhì)[30]。半胱胺可提高寧鄉(xiāng)豬屠宰率,降低背最長肌滴水損失和硬脂酸含量,并提高背最長肌亞油酸、二十碳三烯酸、PUFA含量,改善寧鄉(xiāng)豬肉品質(zhì)[31]。甜菜堿可提高了寧鄉(xiāng)豬瘦肉率,降低背膘厚、脂肪率、失水率、滴水損失、剪切力、蒸煮損失以及股二頭肌和肝臟中粗脂肪含量,改善寧鄉(xiāng)豬的胴體性狀和肉品質(zhì)[32]。煙酸可提高寧鄉(xiāng)豬瘦肉率,降低脂肪率,并發(fā)現(xiàn)厚壁菌門、擬桿菌門和放線菌門操作分類單元(OTUs)變化與寧鄉(xiāng)豬脂肪率和瘦肉率變化顯著相關,且約有43.75%差異微生物代謝產(chǎn)物與肝臟中的脂類及類脂分子有關[33]。

3 調(diào)控寧鄉(xiāng)豬肉品質(zhì)的分子機制

3.1 影響寧鄉(xiāng)豬脂質(zhì)沉積的分子機制

近年來,寧鄉(xiāng)豬脂肪沉積相關的基因也逐漸被分離和鑒定,在調(diào)節(jié)不同部位脂肪代謝和促進IMF沉積方面起著重要的作用。脂肪沉積是一個非常復雜的生物學過程,不僅受飼糧能量、蛋白質(zhì)等營養(yǎng)因素對脂質(zhì)代謝相關基因的影響,還受信使RNA(mRNA)、環(huán)狀RNA(circRNA)、長非編碼RNA(lncRNA)和微小RNA(miRNA)等對脂肪代謝相關基因及其相關信號網(wǎng)絡的調(diào)控,共同發(fā)揮對寧鄉(xiāng)豬肉品質(zhì)調(diào)節(jié)作用。

3.1.1 影響寧鄉(xiāng)豬IMF和皮下脂肪沉積的機制研究

目前,影響寧鄉(xiāng)豬脂肪沉積相關的基因也逐漸被分離和鑒定。脂肪酸結(jié)合蛋白(FABPs)可促進脂肪細胞對脂肪酸的攝取以及甘油三酯的合成[34]。李藝陽等[35]研究發(fā)現(xiàn),寧鄉(xiāng)豬IMF含量與心臟型脂肪酸結(jié)合蛋白(H-FABP)基因HinfⅠ和HaeⅢ酶切位點多態(tài)性顯著相關,其形成的單倍型組合HD/hd的IMF含量最高,這說明該基因表達量與IMF含量相關性較強。騫鑫[36]研究發(fā)現(xiàn),脂肪酸結(jié)合蛋白家族4(FABP4)、CD36、脂蛋白酯酶(LPL)、脂蛋白1(PLIN1)、脂聯(lián)素(AdipoQ)等多個基因是30和90日齡寧鄉(xiāng)豬背脂中DEGs,參與寧鄉(xiāng)豬背部脂肪沉積的調(diào)控;同時,FABP4基因也是30和210日齡寧鄉(xiāng)豬背脂的差異上調(diào)基因,由此推測該基因表達量與寧鄉(xiāng)豬育肥后期背脂沉積能力呈強相關。這說明寧鄉(xiāng)豬脂質(zhì)沉積受多基因共同調(diào)控,不同日齡其脂質(zhì)沉積調(diào)控基因存在差異,其機制主要涉及PPAR通路等,具體調(diào)控機制還有待進一步揭示[36]。由此可見,不同組織脂質(zhì)沉積能力不同,H-FABP、FABP4分別在寧鄉(xiāng)豬背最長肌、背脂中高表達,其原因可能與脂肪生長發(fā)育關鍵調(diào)控基因的表達存在差異有關。Wang等[12]研究發(fā)現(xiàn),CD36、激素敏感脂酶(HSL)、SCD、PPARδ和ANGPTL4等是寧鄉(xiāng)豬和大白豬的背最長肌脂質(zhì)代謝差異表達的候選功能基因,可促進或抑制脂肪酸吸收和脂質(zhì)積聚,共同參與背最長肌脂質(zhì)代謝調(diào)控。由此可見,不同表型之間背最長肌IMF脂質(zhì)代謝調(diào)控存在差異,主要受上述DEGs影響,在寧鄉(xiāng)豬IMF沉積過程中發(fā)揮重要調(diào)節(jié)作用。

已有研究表明,通過營養(yǎng)調(diào)控手段可控制上述脂質(zhì)代謝候選基因,促進或抑制寧鄉(xiāng)豬脂肪沉積,進而改善豬肉品質(zhì)。德氏乳桿菌顯著上調(diào)了寧鄉(xiāng)豬背最長肌中磷酸腺苷活化蛋白激酶(AMPK)的mRNA表達量,顯著上調(diào)了其皮下脂肪組織中CD36、LPL、肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶-1(CPT-1)、ANGPTL4的mRNA表達量[27],促進了脂肪分解,降低了其脂肪率和背膘厚。高能飼糧[18]、甜菜堿[32]、低蛋白質(zhì)水平飼糧[4]顯著上調(diào)了寧鄉(xiāng)豬背最長肌FABP4、脂肪酸合成酶(FAS)、PPARγ和丙二?；D(zhuǎn)移酶(ACC)的mRNA表達量,以及背脂中甘油三酯脂肪酶(ATGL)、組蛋白去乙?；负蚉PARγ的mRNA表達量;并極顯著下調(diào)了FAS和FABP3的mRNA表達量,引起IMF含量顯著升高,進而調(diào)控寧鄉(xiāng)豬肉品質(zhì)。而AMPK處于脂肪調(diào)控通路的中心位置,可調(diào)控HSL、FABP、PPARγ、ACC等脂質(zhì)代謝相關基因的表達。推測可能是營養(yǎng)干預手段激活或抑制了AMPK等信號通路,從而調(diào)控了脂質(zhì)代謝相關基因的表達,改善了肉品質(zhì)。由此可見,許多參與脂肪細胞增殖、分化及脂質(zhì)代謝調(diào)控的基因在調(diào)節(jié)寧鄉(xiāng)豬脂質(zhì)沉積方面發(fā)揮重要作用。

越來越多研究證實,miRNA參與畜禽脂肪生成的調(diào)節(jié),其主要作用是抑制mRNA的翻譯過程或降解靶mRNA,調(diào)控靶基因的表達。陳文武[37]研究發(fā)現(xiàn),30和210日齡寧鄉(xiāng)豬脂肪組織中差異miRNA均能預測到與脂肪代謝相關的靶基因,說明miRNA可能參與了寧鄉(xiāng)豬脂質(zhì)代謝調(diào)控。已有研究表明,通過營養(yǎng)調(diào)控手段可控制基因的甲基化或miRNA來影響脂肪沉積而改善豬肉品質(zhì)。有報道稱,內(nèi)源性n-3 PUFA含量增加可影響外泌體中miRNA的表達,從而調(diào)控脂肪酸去飽和酶(FADS)等關鍵脂質(zhì)代謝基因的表達,并催化飽和脂肪酸(SFA)轉(zhuǎn)化為單元不飽和脂肪(MUFA)[38]。邢月騰[25]研究發(fā)現(xiàn),亞麻油可使寧鄉(xiāng)豬腎周脂、腹脂和背脂組織中n-3 PUFA含量顯著增加,n-6/n-3 PUFA比值顯著降低,且顯著下調(diào)了背脂中ACCα、PPARγ和?；o酶A6-去飽和酶2的mRNA表達量。推測可能是增加了寧鄉(xiāng)豬脂肪組織n-3 PUFA含量,進而促進了miRNA的表達,調(diào)控了背脂中脂質(zhì)代謝相關基因,從而優(yōu)化了脂肪酸組成和含量,改善了肉品質(zhì)。由此可見,營養(yǎng)干預可能影響了脂肪組織中miRNA基因的表達,而脂質(zhì)代謝相關的miRNA與脂質(zhì)代謝基因又存在靶向調(diào)控關系。因此,可推測營養(yǎng)素-miRNA-脂質(zhì)代謝基因之間存在相互作用。circRNA在豬脂肪沉積過程中同樣具有重要的調(diào)控作用[39],其主要功能是對miRNA具有海綿吸附作用以解除miRNA對mRNA的限制,進而調(diào)控脂肪沉積基因的表達[40-41];還可吸附RNA結(jié)合蛋白等,使其在細胞核內(nèi)結(jié)合相應的miRNA使其甲基化,消除其對相關基因的抑制作用[42],進而實現(xiàn)對脂肪沉積的調(diào)控。陳文武[37]研究表明,circ_7903和circ_22931是寧鄉(xiāng)豬背脂生長發(fā)育有關的circRNA,其脂肪沉積隨其表達量的上調(diào)而增長;還發(fā)現(xiàn)circ_7903與ssc-miR-31和ssc-miR-9843-3p具有互作關系,而ssc-miR-31和ssc-miR-9843-3p又都預測到了與脂肪合成相關的靶基因。因此,可推測寧鄉(xiāng)豬背脂沉積受circRNA-miRNA-靶基因等的復雜網(wǎng)絡調(diào)控,當miRNA對寧鄉(xiāng)豬脂肪組織進行調(diào)控的同時,circRNA可能也會發(fā)揮其海綿吸附作用,進而對寧鄉(xiāng)豬脂肪的發(fā)育與沉積起著間接調(diào)控作用,從而影響寧鄉(xiāng)豬脂肪代謝和沉積,具體機制有待進一步驗證。

目前,有較多類型的lncRNA被發(fā)現(xiàn)與豬只脂肪沉積潛在的調(diào)控機制密切相關[43],可介導脂質(zhì)代謝相關基因和信號通路及相關的miRNA等的調(diào)控[44-45]。Gong等[46]研究發(fā)現(xiàn),差異lncRNA在寧鄉(xiāng)豬育肥后期皮下脂肪組織的表達明顯上調(diào),說明在此階段其調(diào)節(jié)活性更高;而預測的差異lncRNA對應的6個靶基因主要參與AMPK等信號通路,調(diào)控脂肪組織脂質(zhì)代謝。這也可能是寧鄉(xiāng)豬皮下脂肪過量沉積的原因。Gong等[46]還發(fā)現(xiàn)lncRNA可能是mRNA的關鍵調(diào)控元件;大多數(shù)差異mRNA在仔豬階段上調(diào),而在育肥后期下調(diào),而鑒定出的差異mRNA中有6個參與了寧鄉(xiāng)豬脂質(zhì)代謝,3個參與了細胞分化和增殖。這說明寧鄉(xiāng)豬脂肪組織中的lncRNA和mRNA共同參與脂肪組織發(fā)育或脂質(zhì)代謝。

綜上所述,通過營養(yǎng)干預手段可改善寧鄉(xiāng)豬肉品質(zhì),其機制可能是影響了寧鄉(xiāng)豬脂肪組織中miRNA、lncRNA、circRNA的表達,間接調(diào)控了其脂質(zhì)代謝相關靶基因,進而減少寧鄉(xiāng)豬背脂沉積。但是,目前關于寧鄉(xiāng)豬不同日齡、不同脂肪組織脂質(zhì)代謝相關基因,以及營養(yǎng)調(diào)控對寧鄉(xiāng)豬脂肪組織中非編碼RNA表達進而調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝相關基因等方面還缺乏系統(tǒng)性研究,且關于營養(yǎng)素-lncRNA/circRNA-miRNA-靶基因等復雜調(diào)節(jié)網(wǎng)絡對寧鄉(xiāng)豬肉品質(zhì)的調(diào)控機制還有待進一步深入探討、驗證和揭示,以實現(xiàn)精準降低背膘厚和腹脂率、提升寧鄉(xiāng)豬肉品質(zhì)和養(yǎng)殖效益的目的。因此,針對寧鄉(xiāng)豬脂肪沉積的研究,可嘗試將營養(yǎng)干預控制lncRNA/circRNA-miRNA-靶基因作為改善肉品質(zhì)的調(diào)控機制的新靶點。

3.1.2 影響寧鄉(xiāng)豬肝臟組織脂肪沉積的機制研究

脂肪酸氧化是肝臟脂質(zhì)代謝的主要通路之一。長鏈?；o酶A脫氫酶(ACADL)、PPARα和短鏈烯酰輔酶A水合酶1(ECHS1)可促進脂肪酸氧化,減少脂質(zhì)沉積,調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝。鄧家檜[47]研究表明,PPARα、ACADL和ECHS1參與寧鄉(xiāng)豬肝臟脂肪酸代謝調(diào)節(jié),均屬于下調(diào)基因,其mRNA表達量隨體重增加而下調(diào),且3種基因在豬不同生長階段肝臟中mRNA表達量均存在差異,其中PPARα對寧鄉(xiāng)豬脂肪沉積的調(diào)控作用較大,與胴體品質(zhì)和肉質(zhì)性狀的均存在關聯(lián)。有報道稱,通過營養(yǎng)干預可調(diào)控肝臟脂質(zhì)代謝相關基因的表達,進而減少肝臟中脂肪蓄積。秦龍山等[31]研究表明,半胱胺顯著上調(diào)了肥育期寧鄉(xiāng)豬肝臟PPARα的mRNA表達量,從而調(diào)控肝臟脂肪酸組成,影響機體脂質(zhì)代謝。杜仲提取物顯著下調(diào)了寧鄉(xiāng)豬肝臟中FAS、ACC和ATGL的mRNA表達量,顯著提高了血清HDL含量,進而影響肝臟脂肪酸代謝[26]。德氏乳桿菌顯著上調(diào)了寧鄉(xiāng)豬肝臟中LPL、CPT-1、ANGPTL4、甘油三酯水解酶(TGH)等的mRNA表達量,顯著下調(diào)了G蛋白偶聯(lián)受體41和43的mRNA表達量,調(diào)節(jié)肝臟脂肪形成[27]。Chen等[18]研究發(fā)現(xiàn),高能飼糧可顯著上調(diào)肝臟中ACC、FAS和固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白-1C(SREBP-1C)的mRNA表達量,而低能飼糧顯著上調(diào)了肝臟中LPL的mRNA表達量。由此可見,通過營養(yǎng)調(diào)控可影響寧鄉(xiāng)豬肝臟脂質(zhì)代謝相關基因表達,進而增強肝臟脂質(zhì)代謝能力,減少肝臟脂肪沉積。

研究發(fā)現(xiàn),lncRNA在調(diào)控寧鄉(xiāng)豬肝臟脂質(zhì)代謝中也發(fā)揮重要作用,其對miRNA也具有海綿吸附作用。Li等[48]研究發(fā)現(xiàn),寧鄉(xiāng)豬肝臟組織中脂質(zhì)代謝相關的miRNA表達量隨著其日齡的變化呈現(xiàn)明顯的時間動態(tài)特征,尤其ssc-miR-143-3p、ssc-miR-21-5p、ssc-miR-148a-3p等,許多已知的miRNA和新發(fā)現(xiàn)的miRNA在肝臟不同時間點表達量較高,在肝臟發(fā)育中起至關重要的調(diào)節(jié)作用。有報道稱,miRNA-143-3p可靶向ANGPTL3調(diào)節(jié)肝細胞中HDL-C含量[49]。miRNA可能參與寧鄉(xiāng)豬肝臟脂質(zhì)代謝。Chen等[50]研究發(fā)現(xiàn),circRNA在不同日齡寧鄉(xiāng)豬肝臟中呈現(xiàn)不同程度的高表達,尤其90日齡時circRNA的表達量最高;還發(fā)現(xiàn)circRNA在肝臟發(fā)育過程中參與多種脂肪代謝調(diào)控途徑,其中肝臟組織中的Chr45729590_45744165可通過發(fā)揮對ssc-miRNA-378和ssc-miRNA-378p海綿吸附作用來調(diào)控脂肪組織發(fā)育和沉積的相關基因。lncRNA可調(diào)控轉(zhuǎn)錄后mRNA翻譯和降解等過程。Gong等[51]通過鑒定寧鄉(xiāng)豬肝臟中mRNA和lncRNA發(fā)現(xiàn),鑒定出的差異mRNA有5個與肝臟脂肪酸代謝相關,其中30日齡寧鄉(xiāng)豬肝臟中差異mRNA表達量明顯上調(diào),說明其在此階段肝臟發(fā)育中發(fā)揮關鍵調(diào)控作用;在210日齡寧鄉(xiāng)豬肝臟中大部分差異lncRNA表達量明顯下調(diào),說明lncRNA在此階段調(diào)節(jié)活性較差,可能是此階段以增重為主?？傊?寧鄉(xiāng)豬肝臟中circRNA、lncRNA、miRNA和mRNA在脂質(zhì)代謝中發(fā)揮關鍵調(diào)節(jié)作用,但針對營養(yǎng)調(diào)控是否通過調(diào)節(jié)非編碼RNA來影響寧鄉(xiāng)豬肝臟脂質(zhì)代謝相關基因還有待進一步驗證。寧鄉(xiāng)豬脂質(zhì)沉積關鍵調(diào)控因子及功能見表2。

表2 寧鄉(xiāng)豬脂質(zhì)沉積關鍵調(diào)控因子及功能

3.2 影響寧鄉(xiāng)豬肌纖維發(fā)育的分子機制研究

豬肌纖維性狀的評價指標主要包括肌纖維面積、密度、數(shù)量及其類型,直接影響剪切力、系水力、肉色等肉質(zhì)性狀,受肌纖維性狀相關基因調(diào)控[52]。仔豬出生后飼糧高纈氨酸與異亮氨酸含量對背膘厚度、水分分布形式和肌原纖維蛋白溶解度有顯著的相互作用,可影響肌纖維的發(fā)育及肌纖維類型的轉(zhuǎn)化[53]。陳佳藝[4]研究發(fā)現(xiàn),低能飼糧可下調(diào)寧鄉(xiāng)豬背最長肌中MyHCⅡb的mRNA表達量,減緩糖酵解肌纖維的分化和生長,飼糧蛋白質(zhì)水平與肌肉蛋白合成及其氨基酸組成和含量密切相關,發(fā)現(xiàn)低蛋白質(zhì)水平飼糧顯著上調(diào)了背最長肌鈣蛋白酶抑制蛋白基因的mRNA表達量,顯著提高了背最長肌中必需氨基酸和總氨基酸含量,結(jié)果提示,低能、低蛋白質(zhì)水平飼糧更有利于寧鄉(xiāng)豬肉品質(zhì)改善。天然植物提取物中常含有多種多酚類物質(zhì),可增強肌肉生成,促進肌纖維類型的轉(zhuǎn)化。其中,綠原酸可顯著下調(diào)寧鄉(xiāng)豬背最長肌中性氨基酸轉(zhuǎn)運蛋白2的mRNA表達量,改善寧鄉(xiāng)豬氨基酸代謝[25]。腸道微生物不僅可直接影響宿主腸道健康,還可通過其代謝產(chǎn)物靶向肌肉組織,影響宿主骨骼肌生長[54]。有報道稱,脂肪型或瘦肉型豬的微生物移植給無菌小鼠后,無菌小鼠重現(xiàn)了供體骨骼肌纖維類型[9]。由此可見,通過營養(yǎng)干預技術,若以腸道菌群或差異代謝產(chǎn)物為靶點,調(diào)控寧鄉(xiāng)豬骨骼肌功能和氨基酸代謝,這將是有效改善寧鄉(xiāng)豬肌纖維類型和肉品質(zhì)的新手段。

肌纖維類型會受到多種因素的影響而發(fā)生相互轉(zhuǎn)化。已有研究表明,miRNA在肌纖維發(fā)育及其類型轉(zhuǎn)化中發(fā)揮關鍵作用[55]。如miR-27a參與了亮氨酸誘導的豬肌纖維類型轉(zhuǎn)化,顯著提高了MyHCⅠ、MyHCⅡa、MyHCⅡx的mRNA及慢肌蛋白質(zhì)水平,顯著降低MyHCⅡbmRNA及快肌蛋白表達量[56]。miR-324-5p可分別通過靶向Pm20d1和lncdum抑制成肌細胞(C2C12細胞)成肌細胞分化[57]。盧慧[58]通過高通量測序發(fā)現(xiàn),miR-708-5p在寧鄉(xiāng)豬各組織廣泛表達,并且在骨骼肌中表達量較高,說明miR-708-5p可能與骨骼肌的生長發(fā)育相關;還發(fā)現(xiàn)miR-708-5p過表達促進C2C12細胞分化,并靶向鈣黏著蛋白1基因參與調(diào)控骨骼肌的生長發(fā)育。由此可見,miRNA在寧鄉(xiāng)豬肌肉發(fā)育中也起著關鍵調(diào)節(jié)作用。有報道稱,不同品種豬差異表達mRNA和circRNA在快速纖維和慢速纖維之間的轉(zhuǎn)換以及丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代謝中富集,這些差異表達的lncRNA可能通過lncRNA/circRNA-miRNA-mRNA調(diào)控網(wǎng)絡參與豬骨骼肌肌肉增殖、分化及再生,充當miRNA的競爭性內(nèi)源RNA[41]。但是,目前關于營養(yǎng)因素如何干預lncRNA/circRNA-miRNA-mRNA調(diào)控網(wǎng)絡,繼而影響寧鄉(xiāng)豬肌纖維類型轉(zhuǎn)化的機制的研究鮮有報道,有待進一步探討。

4 小 結(jié)

豬肉品質(zhì)形成的過程極其復雜,其優(yōu)劣直接受脂質(zhì)沉積和肌纖維發(fā)育的影響。因此,深入探究肌纖維性狀形成及IMF沉積和分布的分子機制對于調(diào)控豬肉品質(zhì)形成具有重要意義。近年來,寧鄉(xiāng)豬IMF沉積和肌纖維的生長發(fā)育已成為研究的熱點,發(fā)現(xiàn)營養(yǎng)干預等手段可通過影響寧鄉(xiāng)豬脂質(zhì)代謝和肌纖維發(fā)育相關基因改善寧鄉(xiāng)豬肉品質(zhì)。但是,目前關于營養(yǎng)調(diào)控寧鄉(xiāng)豬不同日齡不同組織中非編碼RNA表達,進而調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝和肌纖維發(fā)育的具體調(diào)控機制還有待進一步深入研究和揭示。因此,為充分了解寧鄉(xiāng)豬脂質(zhì)沉積和肌纖維生長發(fā)育規(guī)律,并通過營養(yǎng)干預手段研究miRNA、lncRNA、circRNA表觀遺傳修飾調(diào)控寧鄉(xiāng)豬脂質(zhì)沉積和肌纖維類型轉(zhuǎn)化將成為主要的研究方向,以更好地解決寧鄉(xiāng)豬實際生產(chǎn)中遇到的背膘厚、腹脂過度沉積問題,進而改善寧鄉(xiāng)豬肉品質(zhì)提升其經(jīng)濟效益。