MSTN对猪肌肉和脂肪生成的调节作用及机制

基于"MSTN在间充质干细胞（MSC）发育过程中发挥着控制其成肌或成脂分化的'开关'作用并以此调控肌肉生长和脂肪沉积"的科学假设，本研究拟采用基因表达定量分析和基因沉默技术，比较分析产肉量和肉质明显不同的二个品种猪在不同发育时期MSTN及相关活性因子的表达规律和内分泌激素水平的差异。并以猪间充质干细胞体外培养为模型，考察不同品种和发育时期猪骨骼肌来源间充质干细胞MSTN等生肌生脂因子的表达情况，建立猪生肌生脂能力与相关基因表达和间充质干细胞分化潜能的关系；并在此基础上研究MSTN对干细胞分化方向和程度的影响，同时探讨营养及内分泌因子对猪间充质干细胞分化的效应及MSTN的介导作用，以揭示MSTN在猪生肌生脂中的调节作用及机制。完成本研究，对于进一步认识肌肉生长和脂肪沉积的发育规律及其调节机制、深入开展营养对产肉和肉质的调控及其作用机制研究具有重要意义。

本项目基于“MSTN在间充质干细胞发育过程中发挥着控制其成肌或成脂分化的“开关”作用并以此调控肌肉生长和脂肪沉积”的科学假设，首先比较分析了产肉量和肉质明显不同的两个品种猪（成华vs约克夏）在胚胎不同发育时期（妊娠50天和90天）MSTN及相关基因的表达规律和内分泌激素水平的差异。结果发现，MSTN在猪胚胎肌肉表达具有显著的品种差异，约克夏猪中的表达量极显著高于成华猪；同时MSTN在体内可能通过GH/IGF通路抑制肌肉发育相关基因表达，进而抑制肌肉生长。进一步的不同品种和发育时期猪不同组织来源间充质干细胞的分化潜能研究发现，其存在差异，且MSTN抑制了猪脂肪和肌肉来源间充质干细胞的成脂分化及胎猪肌肉来源间充质干细胞的成肌分化。营养素Leu能够促进胚胎肌肉间充质干细胞生肌基因的表达，促进其成肌分化，但这种促进作用不能缓解MSTN对胎猪肌肉来源间充质干细胞成肌分化的抑制效应，反而提高了内源MSTN表达的水平。外源添加Arg增强了猪脂肪来源间充质干细胞成肌和成脂分化，且Arg在成肌条件下抑制了细胞内源MSTN的表达。尽管MSTN和Arg均可通过影响ADD1的表达调控猪脂肪和肌肉来源间充质干细胞成脂分化，但二者的调控途径并不相同。结果表明，不同营养素影响间充质干细胞分化的效应和机制可能不同。项目研究结果对于深入认识肌肉生长和脂肪沉积的发育规律及其调节机制，实现肌肉发育和肉质的调控具有较大的理论意义。