PPARγ在丁酸梭菌调控肉鸡肠道ANGPTL4合成中的作用

How to achieve the goal of broilers with high skeletal muscle fat is a challenging issue in poultry industry. Previous studies demonstrated that Clostridium butyricum could significantly increased the fat content in skeletal muscle of broilers, however, the molecular mechanism is not clear. Angiopoietin-like protein 4 (ANGPTL4) is proposed as a circulating mediator between intestinal microbiota and lipid metabolism of host. Previous study demonstrated that C. butyricum could modulate ANGPTL4 synthesis. Recent researches have revealed that some intestinal microbiota could modulate ANGPTL4 synthesis by regulating peroxisome proliferator-activated receptor γ (PPARγ) in the intestine. Therefore, we infer that C. butyricum target ANGPTL4 in intestinal tract which is mediated by PPARγ and, as a consequence, execute its modulatory effects on fat content in skeletal muscle of broiler chickens. In order to ascertain this hypothesis, PPARγ and ANGPTL4 will be determined accompany with the changes in fat deposition of broilers induced by C. butyricum based on animals. Besides, the effects of PPARγ on modulating ANGPTL4 synthesis in intestinal tract of broiler chickens exposed to C. butyricum will also be expounded in the PPARγ inhibition/activation model based on primary intestinal epithelial cells of chicken embryos and/or via ChIP technique. This study will help to explain the molecular mechanism of C. butyricum on increasing fat content in skeletal muscle of broilers and provide supportive information for the improvement of intramuscular fat content in skeletal muscle of broilers.

如何定向提高肉鸡骨骼肌脂肪含量是当前家禽业一大科学难题，申请人前期发现丁酸梭菌的添加可达到此目的，但其分子机制尚未明确。血管生成素样蛋白4（ANGPTL4）是连接肠道微生物与宿主脂肪代谢的重要媒介，且申请人前期发现丁酸梭菌可引起其差异表达，而近年来研究表明很多肠道微生物影响ANGPTL4的合成是通过过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）介导。因此，项目组推测丁酸梭菌通过PPARγ介导改变肠道ANGPTL4合成是其定向提高肉鸡骨骼肌脂肪含量的重要机制之一。为进一步验证该假说，本项目将通过动物试验进一步明确PPARγ和ANGPTL4伴随丁酸梭菌改变肉鸡脂肪沉积过程中的变化，通过在鸡肠上皮细胞上构建PPARγ抑制/激动模型以及运用ChIP方法阐明PPARγ在丁酸梭菌调控肉鸡肠道ANGPTL4合成中的作用，为解释丁酸梭菌定向提高肉鸡骨骼肌脂肪含量提供依据，也为肉鸡肌内脂肪沉积的调控提供新思路。

饲粮中添加丁酸梭菌可在不提高肉鸡腹脂的前提下达到增加肉鸡肌内脂肪含量的目的，但其分子机制尚未明确。血管生成素样蛋白4（ANGPTL4）是沟通肠道菌群和宿主脂肪代谢的重要媒介，且很多肠道微生物影响ANGPTL4的合成是通过过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）介导。为了验证丁酸梭菌通过PPARγ介导改变肠道ANGPTL4合成是其定向提高肉鸡肌内脂肪含量的重要机制之一，本项目通过动物试验首先研究了PPARγ和ANGPTL4伴随丁酸梭菌改变肉鸡脂肪沉积过程中的变化，接着通过ChIP的方法以及在Caco-2细胞上构建PPARγ抑制模型的方法进一步研究了PPARγ在丁酸梭菌影响肉鸡肠道ANGPTL4中的作用。结果发现：（1）饲粮中添加丁酸梭菌可能可以通过改变肉鸡肠道微生物组成来抑制肉鸡回肠和血清ANGPTL4水平，进而缓解ANGPTL4对肉鸡骨骼肌LPL的抑制同时减少骨骼肌的脂肪酸氧化分解，即肉鸡回肠和血液中ANGPTL4含量会伴随丁酸梭菌提高肉鸡肌内脂肪含量和降低肉鸡骨骼肌脂肪分解而出现显著减少的现象，但肉鸡回肠PPARγ基因和蛋白表达并不伴随丁酸梭菌改变肉鸡脂肪代谢、回肠和血清ANGPTL4水平以及盲肠微生物数量而发生变化；（2）肉鸡PPARγ蛋白在ANGPTL4的1号外显子、2号内含子和3号内含子处均存在PPARγ结合位点，且2号内含子处>1号外显子处>3号内含子处；（3）丁酸梭菌具有增加Caco-2细胞成活率，提高Caco-2细胞PPARγ基因和蛋白表达以及ANGPTL4基因表达和蛋白分泌的作用；（4）丁酸梭菌可促进Caco-2细胞PPARγ蛋白与ANGPTL4的结合。由此可见，PPARγ在丁酸梭菌调控肉鸡肠道ANGPTL4合成中的作用可能是丁酸梭菌影响了肠道PPARγ蛋白与ANGPTL4的结合，进而调控了肉鸡肠道ANGPTL4的合成，此外，丁酸梭菌通过PPARγ介导改变肠道ANGPTL4合成可能是其定向提高肉鸡肌内脂肪含量的重要机制之一。本项目的开展为更好解释丁酸梭菌定向提高肉鸡肌内脂肪含量的现象提供了依据，同时也为肉鸡肌内脂肪沉积的调控提供了新的思路。