母体营养与IUGR仔猪胃肠道基因组DNA甲基化及生长发育关系研究

IUGR哺乳动物胃肠道生长发育迟缓的机制还不清楚。目前认为，IUGR哺乳动物出生后的生长发育和代谢疾病与母体环境介导的胎儿基因组DNA甲基化异常相关。DNA甲基化在基因转录水平上调控了基因表达，是基因型与表型之间的重要纽带。母体营养影响IUGR的同时是否改变了胃肠道基因组DNA甲基化及其生长发育仍未见报道。本项目采用不同蛋白水平的日粮饲喂妊娠母猪以介导正常（NBW）和IUGR仔猪。利用RRBS法分析比较新生NBW和IUGR仔猪胃肠道基因组DNA甲基化水平，从中筛选具有显著甲基化差异的基因实施BSP法验证，并考察IUGR仔猪出生后这些基因的表达规律与胃肠道发育的关系。该研究对阐明IUGR仔猪胃肠道基因组DNA甲基化的变化规律，深入认识IUGR仔猪胃肠道生长发育的机制具有重要意义，同时对人类婴儿胃肠道发育调控有参考价值。

项目执行初期，我们首先与协作单位华大基因研究院合作，采用RRBS法率先分析了IUGR和正常仔猪空肠组织基因组DNA，产生了高分辨率的猪基因组DNA图谱。RRBS结合Mspl筛选40-220bp片段，且运行49bp末端测序能覆盖2200万个清晰CpG二核苷酸，其中近一半CpG二核苷酸在猪基因组的启动子/CpG岛。全基因组DNA甲基化差异分析表明，单个CpG位点的DNA甲基化水平被归纳为5种DNA甲基化状态，族类分析（clustering analysis）表明，全基因组DNA甲基化差异在母猪来源之间的变异度较大且超过IUGR与NBW之间的差异。但4对IUGR/NBW中任何3对IUGR/NBW比较均暗示：IUGR和正常仔猪空肠组织基因存在19个甲基化差异基因，其中5个基因同时存在于4对IUGR/NBW中，5个基因分别是SRY (sex determining region Y)-box 3 (SOX3), twist homolog 2 (TWIST2), L1 cell adhesion molecule (L1CAM), solute carrier family 10 (sodium/bile acid cotransporter family, member 3) (SLC10A3) 和WWC family member 3 (WWC3)；这些基因分别在细胞结构和移动，细胞代谢和凋亡，细胞蛋白加工和降解等领域具有重要意义。由于样本量较少且DNA甲基化验证费用十分昂贵，我们未能在大样本条件下验证单个基因的DNA甲基化差异显著性。因此在接下来的两个项目中，我们直接采用营养匹配或不匹配策略考察其对IUGR仔猪生长和健康的影响，部分重要基因的甲基化状态仍然在做检验工作。项目组开展的试验二发现：高营养摄入虽然促进了IUGR仔猪的补偿生长，但似乎并不利于IUGR仔猪肠道先天性免疫和体液免疫力，因此在促进仔猪生长和维持机体免疫力之间存在一定平衡，其中对于IUGR仔猪而言更为明显。紧接着开展的试验三研究也发现：营养限制不仅延缓了IUGR仔猪生长，而且不能证实我们最初设想的改善IUGR仔猪免疫力的假设，事实上损伤了IUGR仔猪的免疫系统；因此，营养限制并不能像改善IUGR新生哺乳动物代谢状态一样改善仔猪免疫机能。我们认为还是只能维持正常的饲喂量且通过功能性营养添加物的方式改善IU