鸢尾素通过调控成纤维/脂肪祖细胞分化影响骨骼肌纤维和肌内脂肪发育的机制

Intramuscular fat is an important factor affecting pork quality and metabolic stress. How to improve intramuscular fat while ensuring lean meat rate has become a research focus. We found that irisin promote the differentiation of fibro / adipogenic progenitor (FAP) towards brown adipocyte may be an important mechanism for promoting the development of intramuscular fat and muscle fibers in skeletal muscle; through further research on the transcriptome of porcine FAP found that irisin mainly affects the expression of CPT1a gene which is the regulator of fatty acid metabolism and stem cell differentiation. Thus we hypothesized that irisin-upregulated expression of CPT1a promotes differentiation of FAP into brown fat, which affects intramuscular fat and muscle fiber development in skeletal muscle. This application through cell isolation and tracing technique, using pig and mouse as research models to study the effects of irisin on FAP differentiation and skeletal muscle development; using the luciferase assay system, ChIP and EMSA technology to find the molecular mechanism of the regulation of CPT1a expression; Study on the effect of CPT1a on differentiation of FAP by over-expression or RNAi; Analyze of irisin correlation with intramuscular fat and fiber type from the pork samples. This study will clarify how irisin regulates FAP differentiation throgh CPT1a to affect the development of skeletal muscle and intramuscular fat, provide theoretical support for nutrition, breeding and treatment.

肌内脂肪是影响猪肉品质和代谢性应激的重要因素。如何保证瘦肉率并提高肌内脂肪已成为研究热点。我们研究发现鸢尾素促进成纤维/脂肪祖细胞（FAP）向棕色脂肪分化可能是促进肌内脂肪和肌纤维发育的重要机制；通过进一步对猪FAP转录组进行研究发现鸢尾素主要影响了可调控脂肪酸代谢和干细胞增殖分化的基因CPT1a。由此我们假设：鸢尾素上调CPT1a促进FAP分化为棕色脂肪，参与肌内脂肪和肌纤维发育。本申请通过细胞分离培养与示踪技术，利用猪和小鼠研究鸢尾素对FAP分化和骨骼肌发育的影响；采用荧光素酶检测系统、ChIP及EMSA等技术寻找调控CPT1a表达的分子机制；利用基因干扰技术研究缺失和过表达CPT1a对FAP分化的影响；分析生产过程中各种因素与鸢尾素、肌内脂肪和纤维类型的相关性。本研究将阐明鸢尾素如何通过CPT1a调控FAP分化促进骨骼肌和肌内脂肪发育的机制，为营养、育种和治疗提供理论支持。

肌内脂肪是影响猪肉品质和代谢性应激的重要因素。如何保证瘦肉率并提高肌内脂肪已成为研究热点。我们研究发现鸢尾素促进成纤维/脂肪祖细胞（FAP）向棕色脂肪分化可能是促进肌内脂肪和肌纤维发育的重要机制；通过进一步对猪FAP转录组进行研究发现鸢尾素主要影响了可调控脂肪酸代谢和干细胞增殖分化的基因CPT-1。由此我们假设：鸢尾素上调CPT-1促进FAP分化为棕色脂肪，参与肌内脂肪和肌纤维发育。于是我们通过CPT-1敲除和过表达来探究其在irisin影响FAPs分化方向中的作用，最终发现irisin诱导的FAPs向棕色脂肪分化并不依赖CPT-1。随后我们转变了研究方向，我们发现Hippo-Mst1/2通路参与FAPs的分化过程，我们利用PDGFRαCreERT；Mst1/2flox/flox小鼠证明了Hippo-Mst1/2通路参与irisin调控FAPs的分化过程。另外，我们利用该小鼠证明了Hippo-Mst1/2通路也能够调控肾脏中PDGFRα+细胞的分化。此外我们还利用Pax7CreERT；Mst1/2flox/flox小鼠以及体外抑制骨骼肌卫星细胞（SCs）中Mst1/2活性发现，Hippo-Mst1/2通路能够调控SCs的分化，进而影响骨骼肌再生。最后我们还发现irisin还降低中性粒细胞浸润和MMP9表达改变炎症微环境影响纤维化的形成，但中性粒细胞和MMP9的关系不清。我们在利用标准的肾脏纤维化模型小鼠，UUO小鼠证明了MMP9+中性粒细胞对肾脏纤维化的影响。为将来研究irisin如何通过炎症微环境调控骨骼肌发育和纤维化做铺垫。通过本项目的开展，我们对Irisin 对FAPs、SCs等细胞的作用进行了研究，为Irisin促进肌肉发育和修复的作用提供理论基础。本实验结果如下：.1. CPT-1参与irisin调控FAPs向棕色脂肪分化，但不依赖与CPT-1。.2. Hippo-MST1/2通路参与调控FAPs的分化，并介导irisin诱导FAPs的分化方向。.3. PDGFRα+细胞特异性敲除Mst1/2会导致纤维化加重。.4.SCs中Mst1/2特异性敲除，会抑制SCs的分化。.5.抑制MMP9或者是消融中性粒细胞会抑制纤维化进程。