染料木黄酮调节种鸡及其子代脂代谢与免疫的分子机理研究

发布时间：2020-05-17 22:16

【摘要】：本论文选用蛋鸡、种鸡及其子代肉仔鸡,通过四个试验研究染料木黄酮对种鸡及其子代生产性能、代谢与免疫状况的影响及其分子机制。试验一旨在研究染料木黄酮(GEN)对蛋鸡脂肪肝综合症(FLS)的调控作用与机制。设置3个处理组,对照组饲喂高能-低胆碱日粮建立FLS模型,FLS蛋鸡肝脏呈土黄色、质脆肿大、出血等典型症状;肝细胞呈脂肪变性,血管周围有炎性细胞浸润。LGE(低剂量染料木黄酮)和HGE(高剂量染料木黄酮)组日粮分别添加GEN 40 mg/kg和400 mg/kg。结果表明,添加GEN 40 mg/kg提高血清雌激素含量与产蛋率;添加水平400mg/kg下调GnRH的表达与产蛋率。饲料中添加高、低剂量GEN缓解FLS蛋鸡脂代谢紊乱和炎症反应的效果相似,能够降低血清谷丙转氨酶、肌酐、甘油三酯、胆固醇和游离脂肪酸(FFA)水平。LGE和HGE组肝脏甘油三酯和长链脂肪酸(LCFAs)显著减少,n-6:n-3PUFA比率显著降低。饲料中添加GEN显著下调肝脏中与脂肪酸合成代谢相关基因(SREBP1c、LXRα、FAS和ACC)以脂肪酸转位酶的表达,上调脂肪酸β氧化相关基因(PPARα、PPARδ、ACOT8、ACAD8和ACADS)转录水平;下调腹脂基因PPARγ和AFABP的表达量及腹脂率。相应地,LGE和HGE组肝脏和脾脏器官指数以及TNFα、IL-8和IL-1β的表达量较对照组显著降低,炎性细胞浸润现象得到缓解。GEN提高FLS蛋鸡肝脏T-SOD酶活,降低了丙二醛含量,提高机体抗氧化力。总之,饲料中添加GEN能够缓解蛋鸡FLS体内脂代谢紊乱与炎症反应。试验二旨在研究日粮中添加GEN对产蛋后期种鸡及其胚胎发育、糖脂代谢与免疫功能的影响。将55周龄ROSS308肉种母鸡分别饲喂GEN0、40和400mg/kg日粮,试验末按分组收集种蛋孵化。结果表明,日粮中补充GEN提高产蛋后期肉种鸡产蛋率和蛋壳强度,并且能够沉积在种蛋中,降低卵泡和蛋黄中丙二醛水平;提高血清中卵黄原蛋白(VTG)、卵泡刺激素和黄体生成素水平,上调肝脏VTG-Ⅱ的转录水平,下调输卵管胰岛素生长因子结合蛋白1,上调双调蛋白(AREG)的mRNA表达。添加水平GEN40mg/kg显著上调输卵管雌激素受体α(ESRα)转录水平,在提高产蛋性能方面效果显著;添加水平GEN 400 mg/kg提高血清中钙、碱性磷酸酶水平,以及胫骨中钙、磷含量。转录组分析表明,GEN 400 mg/kg促进了种鸡成骨矿化和磷代谢进程,在提高骨骼状况方面效果明显。总之,饲料中添加GEN能够提高产蛋后期种鸡产蛋性能、蛋品质和骨骼强度。在代谢方面,GEN降低种鸡血清总胆固醇与LDL-胆固醇水平,以及肝脏甘油三酯、总胆固醇和FFA含量。转录组GO聚类表明:GEN 400 mg/kg增强种鸡肝脏ATP酶活性、ATP结合进程;GEN 40 mg/kg促进脂肪结合与羧酸代谢进程,增强磷脂酶酶活;激活PPAR信号通路,上调下游目的基因APOAV、FABP3、FABP4、FABP7、PEPCK、周脂素编码基因(PLIN)和血管生成素相关蛋白(ANGPTL4)的转录水平;促进葡萄糖-6-磷酸生成代谢,激活胰岛素受体信号通路。在免疫方面,添加水平GEN 40 mg/kg促进MHC class Ⅰ抗原呈递,抗病毒反应和免疫系统功能;上调肝脏IL16R、IL20R、IL22R和IL18R基因表达。日粮中添加GEN处理提高种鸡外周血中白细胞数量和IgA水平,GEN 400 mg/kg显著提高血清IgM,GEN 40 mg/kg提高了外周血LPS刺激指数。总之,GEN能够增强产蛋后期种鸡免疫功能。高、低剂量GEN处理的差异基因聚类到雌激素反应进程、羧酸代谢与免疫反应、肌细胞发育、JNK级联反应和胰岛素受体信号通路。种鸡日粮中添加GEN 40 mg/kg提高孵化后期的胚长、胚重与肝脏器官指数,增加了胫骨生长板增殖区宽度。转录组聚类分析表明,GEN处理促进了鸡胚系统发育和细胞增殖,上调了鸡胚肝脏IGF2的转录水平;添加水平GEN 40 mg/kg上调IGFBP3 mRNA表达量;添加水平GEN 400 mg/kg提高IGFBP5mRNA表达量,抑制了凋亡进程。母源GEN效应影响鸡胚肝脏代谢进程:(1)上调基因PGM2、HKDC1、ALDOC、PFKP和EN02的表达量,高剂量GEN处理上调己糖激酶(HK)转录水平,激活胰岛素信号通路,促进糖酵解进程;(2)促进鸡胚肝脏羧酸代谢进程,上调了溶质运载蛋白家族基因(SLC)、PNPLA8、LIPG、CETP和LPL的表达以及VLDL和HDL重构相关基因的转录水平,促进羧酸、脂肪和胆固醇跨膜转运;(3)促进鸡胚肝脏中的脂肪酸合成,种鸡日粮添加GEN40 mg/kg处理上调鸡胚肝脏LXRα和SREBP-1c,LCFAs延伸因子基因(ELOVL4和ELOVL5)表达量,提高了花生四烯酸水平;(4)高剂量和低剂量GEN处理分别上调鸡胚肝脏过氧化物酶体增殖剂激活受体PPARα基因(PPARA)和PPARδ基因(PPARD)转录水平,提高了 Na+-k+ATPase酶活。GEN处理提高了鸡胚肝脏SOD酶活和金属硫蛋白的表达;上调CDKN1A、IL12RB1、Sox11、PRKAR1A、PRKCQ和TCF3表达,促进淋巴细胞增殖进程。此外,GEN的母源效应可能通过LncRNA顺势调控鸡胚基因MATN4、PPAP2BXDH、MyoD 1和TCF3的转录影响胚胎代谢发育与免疫进程。综上,种母鸡日粮中添加GEN能够促进鸡胚发育与糖脂代谢进程,提高免疫和抗氧化水平。试验三旨在探究种母鸡饲料中添加GEN对子代肉仔鸡生长、脂代谢和抗氧化能力的影响。选用试验二中添加GEN 40和40 mg/kg处理组种鸡的子代雄性雏鸡,对应分成2组进行饲养试验。21日龄肉仔鸡肝脏转录组分析表明,种鸡饲喂GEN激活了子代雄性肉仔鸡肝脏GH-IGF1-IGF受体信号通路,促进肉仔鸡发育进程和细胞氨基酸代谢进程,抑制凋亡进程,显著提高1-21日龄体增重、胸肌率和肝脏指数。PANTHER聚类分析表明,母源GEN效应增强子代肉仔鸡肝脏的氧化还原活性,促进ESRα表达,以及IκB激酶/NF-κB级联反应,提高总抗氧力和T-SOD酶活,上调SOD3和金属硫蛋白的转录水平。GEN母体效应促进子代肝脏糖酵解、不饱和脂肪酸合成、脂肪酸转运以及胆固醇转化为胆汁酸进程和酮体的进程,上调肝脏极低密度脂蛋白(VLDL)以及血清中高密度脂蛋白胆固醇(HDLC)水平,降低血清低密度脂蛋白胆固醇(LDLC)、游离脂肪酸和胆固醇含量。CHIP-qPCR分析表明母源GEN效应可能通过上调Iws1基因和甲基转移酶表达增强组蛋白H3-K36三甲基化在子代PPARδ基因(PPARD)启动子位点修饰作用,可能通过上调MYST2基因表达促进组蛋白H4-K12乙酰化在子代基因PPARD启动子位点修饰作用,从而上调PPARD的表达,促进β氧化进程,显著降低肝脏中长链脂肪酸含量。综上,种母鸡日粮中添加GEN能够提高子代雄性肉仔鸡抗氧化力和生产性能,促进糖酵解、胆固醇代谢和细胞内氨基酸代谢进程,通过表遗传修饰作用促进子代脂肪酸β氧化进程。试验四在肉种母鸡(F0)和子代(F1)两个阶段饲料中添加GEN,旨在研究GEN处理对子代雄性和雌性肉仔鸡生产性能和抗氧化能力的影响。每个性别雏鸡均分为4个处理组:CC组(对照组)F0和F1均饲喂基础日粮(BD);CG组F0饲喂BD,F1饲喂BD+40mg/kgGEN;GC组F0饲喂BD + GEN400 mg/kg,F1饲喂BD;GG组F0和F1阶段均饲喂GEN。F1饲喂GEN降低了雌性肉仔鸡1-21日龄饲料转化率,F0+F1阶段GEN处理对1-21日龄体增重的影响具有交互作用,且GG组具有最好的体增重效果;F0阶段GEN处理降低雌性肉仔鸡1-42日龄体增重和采食量,提高料重比;F1阶段饲喂GEN则提高了肉仔鸡1-42日龄体增重,降低料重比;提高了屠体重,全净膛重,半净膛重和胸肌率,降低腹脂率。F0和F1阶段补充GEN影响了抑制子代雌性肉仔鸡血清雌激素水平,提高T3和生长激素水平,从而调控子代雌性肉仔鸡的生长发育。F0阶段饲料中添加GEN 400 mg/kg使子代雄性肉仔鸡血清生长激素具有升高的趋势,对雌激素和甲状腺激素没有影响。在1-21日龄,F1阶段饲料中补充GEN 40 mg/kg有降低雄性肉仔鸡采食量的趋势,显著降低PCR,GG组具有最好的体增重效果;在1-42日龄,F0和F1阶段饲料中添加GEN对子代雄性肉仔鸡体增重具有交互作用,并且F1阶段饲料中补充GEN具有降低PCR的趋势,GEN处理组肝脏器官指数显著提高;F0阶段饲料中添加GEN 400 mg/kg提高子代雄性仔鸡血清生长激素水平,但是对雌激素和甲状腺激素无显著影响。由于F0和F1阶段饲料均添加GEN对肉仔鸡生长性能改善较好,我们进一步探究F0+F1阶段同时饲喂GEN对子代雄性肉仔鸡生长和抗氧化能力的影响。结果表明,GEN处理提高了雄性肉仔鸡1-21日龄体增重和胫骨宽度,降低了料重比。转录组分析表明,GEN处理影响了肉仔鸡的生长发育进程,上调了肌球蛋白,钙黏素,M盲肌蛋白(MBNL1、PDZ和LIM结构域蛋白)的转录水平,促进骨骼肌肌球蛋白粗肌丝的组装以及骨骼肌生长进程。F0+F1阶段GEN处理提高肉仔鸡血清中生长激素水平,并且上调了肝脏基因IGF-I和IGFBP1的转录水平,提高雄性肉仔鸡肝脏器官指数,屠宰率,胸肌率和腿肌率,降低了腹脂率,但对雌激素和T3无显著影响。F0和F1阶段饲料中补充GEN能够提高子代雄性和雌性肉仔鸡的抗氧化能力,并且具有累加效应;显著上调子代肝脏金属硫蛋白的mRNA表达量。总之,种母鸡和子代饲料中补充GEN能够提高肉仔鸡的抗氧化能力,通过GH-IGFs-IGFBPs系统提高子代生长性能,可能通过雌激素和T3抑制子代雌性肉仔鸡生长后期的生长性能。综上所述:饲料中添加GEN能够缓解FLS蛋鸡体内脂代谢紊乱与炎症反应,提高产蛋后期种鸡生产性能、蛋品质和骨骼强度,促进鸡胚的发育与糖脂代谢进程,提高免疫和抗氧化水平,高剂量和低剂量GEN处理对鸡胚各功能的影响存在差异。种母鸡日粮中添加GEN能够提高子代雄性肉仔鸡抗氧化力与生长性能,促进糖酵解、胆固醇代谢和细胞内氨基酸代谢进程,通过表遗传修饰作用促进脂肪酸β氧化进程;种母鸡和子代饲料中补充GEN通过GH-IGFs-IGFBPs系统提高肉仔鸡的生长性能,可能通过雌激素和T3抑制生长后期子代雌性肉仔鸡生长。
【图文】：

活性裂解产物含量，促进Ｂｄ－２相关Ｘ蛋白（Ｂａｘ）和细胞色素Ｃ的释放；要通过多聚（ＡＤＰ－核逡逑糖）聚合酶的裂解产物参与ＤＭＡ修复（Ｙａｎｇ等，２００７），这些元素均在细胞凋亡进程中均发挥着重逡逑要作用。总之，染料木黄酮是一种能够有效地调控脂肪组织代谢与分化的植物雌激素，通过图３逡逑可知其缓解肥胖症状各种信号通路（Ｂｅｈｌｏｕｌ和Ｗｕ，２０１３）。逡逑７逡逑

ａｄｉｐｏｃｙｔｅ逡逑图４染料木黄酮对糖尿病和肥胖症的调控机制（Ｂｅｈｌｏｕｌ邋ａｎｄ邋Ｗｕ，邋２０１３）。逡逑注：（Ｇ）染料木黄酮；ＲＯＳ，，活性氧；ＴＧ，甘油三酯；ＦＦＡ，游离脂肪酸。逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋４邋Ｔｈｅ邋ｒｅｇｕｌａｔｏｒｙ邋ｍｅｃｈａｎｉｓｍ邋ｏｆ邋ｇｅｎｉｓｔｅｉｎ邋ｏｎ邋ｄｉａｂｅｔｅｓ邋ａｎｄ邋ｏｂｅｓｉｔｙ逡逑宄证实肥胖、糖尿病和心血管疾病与氧化应激、活性氧密切相关；氧化应
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S831.5


本文编号：2669268