孵化后期鸭骨骼肌蛋白质降解机制及外源二糖调控作用研究

来源 :华中农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:simon_01
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一些研究发现孵化后期家禽胚胎体内能量紧缺,这可能导致肌肉蛋白质的降解来供能。本研究在克隆鸭骨骼肌不同蛋白质降解途径关键基因及其组织表达谱研究的基础上,采用胚蛋注射二糖为孵化后期鸭胚提供能量,研究外源补充二糖对骨骼肌蛋白质降解和能量状态的影响;采用原代培养的肉鸭胸肌细胞为材料,研究干扰Atrogin-1对肌细胞蛋白质降解和能量状态的影响。本研究旨在阐明孵化后期鸭胚肌肉蛋白质降解机制,为建立家禽孵化后期营养调控措施提供理论基础。选取3羽25d健康生长的樱桃谷肉鸭,采集其胸肌。以胸肌cDNA为模板,克隆得到泛素蛋白酶体途径关键基因Atrogin-1和MuRF1,获取片段大小分别为1068bp、628bp;自噬溶酶体途径中关键基因LC3、Beclin1、Atg5,分别获得299bp、753bp、553bp的序列。选取孵化25d(25E)和出壳Od鸭胚各3枚,采集胸肌、小肠、心、肝、肌胃、肾、脑,采用半定量PCR方法分析Atrogin-1和Atg5基因的组织表达谱。结果发现:Atrogin-1基因在胸肌中的表达量显著高于其它各种组织(P<0.05);且0d时各种组织中Atrogin-1基因均高于25E(P<0.05)。Atg5基因在小肠和脑组织中表达量较高,其它各种组织含量基本一致;且各种组织0d时Atg5的表达量均高于25E(P<0.05)。这些结果说明:Atrogin-1介导的泛素蛋白酶体途径主要发生在肌肉组织中,而自噬溶酶体途径则存在较为广泛;孵化后期肌肉蛋白质发生降解。选择正常发育的鸭胚180枚,随机分为对照组和试验组。对照组为正常孵化组;试验组在23E时,每枚鸭胚用胚蛋注射方法,注射由2%麦芽糖+2%蔗糖+0.35%氯化钠组成的溶液1.2ml。出壳后自由饮水,2d开始喂食。在22E、25E、0d、2d、4d每组取10枚(羽),采集右侧胸肌称重,左侧胸肌样品用于分析基因和蛋白质表达。主要结果如下:1.0d对照组胸肌重显著低于22E和25E(P<0.05);胸肌中蛋白质含量显著低于22E(P<0.05)。胚蛋注射二糖对胸肌重影响并不显著(P>0.05),但显著提高了25E胸肌中的蛋白质含量(P<0.05)。2.与22E相比,对照组2d胸肌中Atrogin-1和MuRFl基因表达量分别升高了126倍和87倍(P<0.05);而试验组2dAtrogin-1和MuRFl的表达显著低于对照组(P<0.05)。LC3和Atg5在0d和2d时的表达量显著高于其它时间(P<0.05);胚蛋注射二糖降低了2d LC3和Atg5的表达(P<0.05)。,LC3和Atg5基因的相对表达量和变化倍数低于Atrogin-1和MuRFl.3.对照组22E胸肌和25E肝脏中p-AMPK/AMPK水平显著高于其它各时间点(P<0.05),胚蛋注射二糖对脑和胸肌中p-AMPK/AMPK的蛋白水平没有显著影响(P>0.05),但有降低肝脏中AMPK活性的趋势(P=0.07)。上述结果表明:肉鸭孵化后期胚胎体内能量不足,胸肌蛋白质通过泛素蛋白酶体途径和自噬溶酶体途径发生降解。其中,泛素蛋白酶体途径可能起更主要的作用。胚蛋注射二糖抑制了泛素蛋白酶体途径和自噬溶酶体途径关键基因的表达,缓解了肌肉蛋白质的降解。采集14E鸭胚胸肌进行肌细胞原代培养。试验分为非饥饿组和PBS饥饿组,通过脂质体介导的RNAi方法干扰原代培养鸭胚胸肌细胞Atrogin-1基因。设计了3个干扰引物,即shRNA1、shRNA2、shRNA3,以未导入质粒组为阴性对照,以空载体为阳性对照组,每个处理3个重复。在干扰24h后,饥饿组将正常培养基换为PBS处理6h,干扰30h后收集细胞。定量PCR结果显示:饥饿组5个处理的肌细胞中Atrogin-1、MuRF1、LC3和Atg5的表达显著高于非饥饿组肌细胞的表达(P<0.05)。LC3和Atg5的相对表达量显著高于Atrogin-1和MuRF1。阴性对照和阳性对照处理的细胞在饥饿与非饥饿时AMPK的活性没有显著差异(P>0.05),而shRNA3处理的细胞饥饿状态下AMPK的磷酸化显著高于非饥饿状态(P<0.05)。这些结果表明:肌细胞饥饿时自噬溶酶体途径和泛素蛋白酶体途径均上调;干扰Atrogin-1基因会导致饥饿时细胞能量紧缺。因此,饥饿时泛素蛋白酶体途径在维持肌细胞的能量稳态起着重要的作用。本研究结果表明:肉鸭孵化后期胸肌蛋白质降解主要是通过泛素蛋白酶体途径介导。胚蛋注射二糖可以抑制泛素蛋白酶体途径和自噬溶酶体途径关键基因的表达,缓解肌肉蛋白质的降解。
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