长链脂肪酸调节母猪乳脂合成的分子机制

Milk fat, being the only essential fatty acids source and important energy source, play a vital role in growth and development for new born piglets. How to enhance milk fat yield and fatty acid composition through modulation of sow nutrients intake during pregnancy and lactation is a critical scientific issue highly concerned in swine industry. Our preliminarily results in pMEC cells demonstrated that long chain fatty acids （LCFAs） participated in regulation of milk fat synthesis. Recently studies found ceRNA also play a vital role in mammary function. Based on our previous work, this project will firstly compare the expression of ceRNA between pregnancy and lactation period. At the same time, the effects of LCFAs on SREBP1 and PPARα/γ signaling pathways and genes related to fat synthesis will be deciphered. Then, the effects of SREBP1 and PPARα/γ overexpression and know-down on fat synthesis will be investigated in on pMEC cells. Using dual-luciferase reporter assay system, we will determine the promoter activity of ceRNA on SREBP1 and PPARα/γ. Finishing the systemic work above will uncover the molecular mechanism of LCFAs on regulation of milk fat synthesis. This study will be very important to enhance milk fat yield and quality, which has practical significance for improving sow performance, growth and survival rate of offspring through dietary LCFAs.

乳脂是新生仔猪的重要能量来源，也是其必需脂肪酸的唯一来源，对仔猪早期生长发育起决定性作用。如何利用营养素调节乳脂的合成及脂肪酸组成是本领域的关键科学问题。本实验室前期研究发现：长链脂肪酸（LCFAs）可调控母猪乳腺上皮细胞的乳脂合成，但调控机制尚不明确。为了解析LCFAs调节母猪乳脂合成的机制，本项目首先挖掘母猪乳腺中与乳脂合成相关的ceRNA；随后，在乳腺上皮细胞上研究LCFAs对靶标ceRNA、SREBP1和PPARα/γ信号通路及下游乳脂合成相关基因的影响；同时，通过抑制和过表达信号通路，进一步验证其在乳脂合成中的功能；之后，通过系统研究ceRNA调控网络挖掘其上游调控分子。最后，在体内验证LCFAs调节母猪乳脂合成的最佳浓度。上述系统工作可揭示LCFAs调节母猪乳脂合成的分子机制，对于如何利用LCFAs提高母猪乳脂的产量和品质，并提高其仔猪的生长发育和成活率具有重要的意义和价值。

乳脂是维持新生仔猪生长的重要营养物质，对其早期的生长发育具有重要的作用。本研究首先以母猪乳腺上皮细胞为研究模型，发现长链脂肪酸通过上调脂肪酸感知受体（GPR40、GPR120）、脂肪酸转运蛋白（CD36、FATP4、FABP3）、脂滴形成关键酶（GPAM、AGPAT6、LPIN2、DGAT1）和转录因子（PPARγ、SREBF1）的表达来促进细胞内甘油三酯合成。随后，本研究发现相对于脂肪酸从头合成途径，脂肪酸转运合成途径在乳腺上皮细胞乳脂合成过程中具有更重要的作用。重要地是，研究还发现GPR40和GPR120及其下游配体Gαi、Gq和Gβγ调控了转录因子（SREBF1、PPARγ）和脂肪酸转运载体（CD36、FATP4和FABP4）的表达。最后，研究选择了120头丹系经产母猪作为研究对象，研究了日粮中的长链脂肪酸组合对母猪泌乳性能和乳成分的影响。母猪试验结果表明，优化母猪日粮中棕榈酸、油酸和亚油酸比例有利于改善母猪的泌乳性能和仔猪的生长性能，这主要与长链脂肪酸提高了母猪血浆催乳素含量、泌乳量和乳汁中乳脂含量，改善了乳脂脂肪酸组成，以及上调了脂肪酸感知受体和脂肪酸转运蛋白的表达有关。总之，本研究发现了长链脂肪酸可以通过激活脂肪酸感知受体GPR40和GPR120调控脂肪酸转运来调节乳腺上皮细胞中的甘油三酯合成，并证明了可以通过优化母猪日粮中棕榈酸、油酸和亚油酸比例来改善母猪的泌乳性能和仔猪的生长性能。