BMP对猪肌内脂肪前体细胞分化聚酯的调控作用及信号通路

BMP是一类具有诱导间充质干细胞定向分化形成骨细胞的活性蛋白。近年来的研究表明，BMP能够诱导间充质干细胞和脂肪前体细胞系分化为脂肪细胞。本实验室在前期的基因芯片检测结果中发现，BMP4与BMP7在猪肌内脂肪细胞中的表达量分别是皮下脂肪细胞表达量的2.56倍和3.98倍，提示其对肌内脂肪细胞可能具有特异性的调控作用。为此，本项目以长白猪为对象，采用细胞培养、荧光定量RT-PCR等方法，检测猪脂肪前体细胞分化过程中BMP4与BMP7基因的表达规律；同时，采用体外添加BMP和BMP基因Knockdown技术，观察肌内脂肪前体细胞的分化聚酯特点以及分化标志基因的表达，揭示BMP对肌内脂肪生成的调控作用，并利用免疫印迹等方法研究其发挥作用的下游信号通路。项目的研究结果不仅能深入揭示肌内脂肪分化聚酯特异性调控的分子机制，同时可望对以提高肉品品质为目标的遗传改良和营养调控技术提供理论依据。

三年来，我们已按照计划完成了项目书中的任务。在基金的支持下，共发表论文4篇（其中SCIE收录3篇），全部标注该基金资助号，通过完成该项目，培养青年教师1名，博士研究生2名，硕士研究生生2名。. 本项目以长白猪为对象，采用细胞培养、荧光定量PCR等方法，检测BMPs及其下游信号通路相关基因在猪肌内和皮下脂肪前体细胞分化过程中的表达模式；同时采用体外添加BMPs和BMP knockdown的方法，揭示BMP对猪肌内和皮下脂肪前体细胞分化的调控作用；此外，利用BMP信号通路阻断剂等策略研究BMP调控猪肌内和皮下脂肪前体细胞分化的可能信号通路。结果表明，猪肌内和皮下脂肪前体细胞分化过程中，BMPs、BMP受体（BMPRIA、BMPRIB、BMPRII）、BMP受体后信号分子（Smad1、Smad4）等基因的表达模式与成脂标志基因（PPARγ、C/EBPα和FABP5）的表达模式相同；在分化培养基中添加BMP2和BMP7均能呈剂量依赖性促进肌内脂肪细胞分化聚酯；干扰BMP2和BMP4的表达能显著降低猪肌内脂肪前体细胞中BMP-Smad信号通路相关基因（BMPRIA、BMPRIB、Smad1、Smad4）以及成脂标志基因（PPARγ）mRNA的表达；添加BMP-Smad信号通路抑制剂（Noggin和Compound C）均能呈剂量依赖性地降低肌内脂肪细胞中甘油三酯的含量。上述结果提示，BMP-Smad信号通路参与了猪肌内脂肪前体细胞分化的调控。. 此外，我们还比较了猪肌内和皮下脂肪前体细胞糖脂代谢差异。结果发现，在分化前期，肌内脂肪细胞对葡萄糖的利用显著高于皮下脂肪细胞；在分化后期，皮下脂肪细胞中甘油三酯的含量高于肌内脂肪细胞，而肌内脂肪细胞培养上清中的甘油含量显著高于皮下脂肪细胞；分化第3天时，皮下脂肪细胞中GLUT4、ACC、FASN、ATGL和HSL基因的mRNA水平显著高于肌内脂肪细胞，而分化第5天时肌内脂肪细胞中GLUT1、PDK4、ATGL和HSL基因的mRNA水平则显著高于皮下脂肪细胞。上述结果提示，肌内脂肪细胞主要利用葡萄糖合成甘油三酯，而皮下脂肪细胞主要利用游离脂肪酸合成甘油三酯。