短链脂肪酸受体介导肠道微生物调节猪脂代谢的分子机理

猪脂代谢既影响猪肉品质，又关系人类健康。人、鼠现有研究表明肠道微生物产生的短链脂肪酸（SCFA）可通过G蛋白偶联受体（GPR）调控宿主脂代谢。猪基因组中也存在GPR基因，并已报道GPR43在猪脂肪组织中的表达。但是，猪的GPR和SCFA在介导肠道微生物调节宿主脂代谢中的作用研究未见报道。为探讨SCFA及其受体在介导肠道微生物调节猪脂代谢中的作用，本研究将从两方面展开：1）在体研究GPR在猪肠道和脂肪细胞中表达方式（时间、空间、数量），及其与肠道微生物区系演替和SCFA产生能力间的关系；2）猪原代脂肪细胞模型探明SCFA与GPR、Lapetin基因表达的直接关系。以SCFA及其受体GPR为切入点探讨微生物区系调节猪脂代谢的分子机制，有助于加深对猪脂代谢机制、脂沉积规律的理解，为营养调控猪脂代谢，改善猪肉品质，促进人类提供新的可行途径。

人和啮齿类动物研究表明短链脂肪酸（SCFAs）、G蛋白耦联受体41和43（GPR41和GPR43）在多种生理过程中发挥调节作用，本项目为阐明短链脂肪酸及其受体对猪的贡献，分别从在体和离体两个层面展开了研究。在体研究以新生至育肥结束的健康猪为对象，首先从猪的回肠和脾脏中获得了GPR41和GPR43的cDNA全序列，其分别编码335和329个氨基酸、具有7个跨膜区的蛋白。GPR41和GPR43在猪的多种组织（肝脏、脾脏、回肠、结肠和脂肪等）中均有表达，分别在脾脏和回肠的表达量相对较高。脾脏、回肠、结肠和脂肪中GPR41和GPR43的表达与猪的发育阶段有一定的相关性，早期发育阶段的脂肪组织中表达水平较高。离体研究首先建立了猪前脂肪细（SVF）的体外分化模型，在分化培养基中添加丙酸和丁酸可促进分化，油红染色的成熟脂肪细胞数目、脂肪细胞标志基因（PPARγ、C/EBPα、FABP4和leptin）的表达水平均显著提高。SCFAs可结合至细胞膜上的GPR41和GPR43，通过激活cAMP-PKA-CREB 信号通路、抑制AMPK通路或抑制组蛋白去乙酰化酶（HDACs）的活性调控细胞功能。然而我们没能在分化和未分化的猪SVF中检测到GPR41和GPR43 的表达，说明 SCFAs 对猪SVF分化的促进可能不是由GPR41和GPR43介导。Rp-cAMPS（cAMP类似物）对猪SVF中PPARγ 和C/EBPα mRNA基础值和丙酸、丁酸诱导表达值均无影响，进一步验证了SCFAs对SVF分化的促进作用不是通过依赖于GPR41和GPR43的cAMP-PKA-CREB途径实现。AICAR（AMPK激活剂）可提高 PPARγ 和C/EBPα mRNA基础值和丙酸、丁酸诱导表达值，说明SCFAs对SVF分化的促进作用可能与AMPK的抑制相关。Trichostatin A（HDACs的特异性抑制剂）可提高猪SVF中PPARγ 和C/EBPα mRNA基础值，但对丙酸和丁酸诱导的PPARγ 和C/EBPα mRNA值无影响，说明SCFAs 可能通过抑制HDACs 活性，从而促进SVF的分化。