低蛋白日粮平衡氨基酸对断奶仔猪骨骼肌生长相关蛋白质表达规律研究

摘要

生长猪高效利用日粮中的氮营养素意义重大，既节约蛋白质饲料原料，还能减少氮的排放，缓解生态环境的负担。肌肉组织利用氮营养素可直接反映猪对蛋白质饲料的原料利用效率，但其机制不清楚。本研究比较分析了饲喂低蛋白日粮平衡氨基酸对断奶仔猪背最长肌生长相关蛋白质表达规律，为下一步研究影响仔猪骨骼肌利用氮营养素的关键蛋白及其功能提供新资料。
　　本试验根据NRC(2012)推荐蛋白水平(21％CP)，分别降低日粮蛋白质水平7个百分点(14％CP)，4个百分点(17％CP)和1个百分点(20％CP)同时平衡日粮中的赖氨酸(lys)、蛋氨酸(Met)、苏氨酸(Thr)和色氨酸(Trp)，分别标注为14％CP组，17％CP组和20％CP组，用三组日粮分别饲喂断奶21d仔猪，饲养至第25d即进行屠宰试验。采集14％CP、17％CP、20％CP各处理组仔猪的背最长肌肌肉组织样品。通过对三组仔猪背最长肌样品进行苏木精-伊红(H&E)染色和透射电镜，观察不同蛋白水平日粮对断奶仔猪背最长肌形态学的影响，并结合iTRAQ技术检测了三种不同蛋白水平日粮饲喂的断奶仔猪背最长肌间差异表达的蛋白质，最后运用western blot初步验证了候选蛋白质的表达量。
　　H&E染色结果显示，与其他两组相比，20％CP组的日粮饲喂的断奶仔猪背最长肌的横截面积显著大于14％CP组(P＜0.05)。透射电镜结果显示，与14％CP组和20％CP组相比，17％CP组的断奶仔猪背最长肌肌小节明带暗带交替更明显，Z线和M线更清晰，线粒体形态完整，表明17％CP组的断奶仔猪背最长肌肌小节结构更完整，线粒体形态更完整。
　　对14％CP组、17％CP组、20％CP组的断奶仔猪背最长肌进行iTRAQ试验，结果共鉴定到了1976个蛋白质，17％CP/14％CP组差异蛋白有138个，20％CP/17％CP组差异蛋白有134个。对所有的差异蛋白进行GO分析，结果显示大多数差异表达蛋白的分子功能集中在结合、催化活性、结构分子活性、酶调控活性和转运活性等。经筛选和分析发现，在所有差异表达的蛋白质中，17％CP/14％CP组参与的肌小节相关差异蛋白共有23个，20％CP/17％CP中参与肌小节相关差异蛋白共有20个，17％CP/14％CP中参与线粒体相关差异蛋白共有39个，20％CP/17％CP中参与线粒体相关差异蛋白共有44个。对所有的差异蛋白进行代谢通路富集分析，结果显示17％CP/14％CP中差异蛋白最显著富集的代谢通路为氧化磷酸化代谢通路，参与该通路中的差异蛋白有15个，且全部下调;在20％CP/17％CP中差异蛋白最显著富集的代谢通路为氧化磷酸化代谢通路，参与该通路中的差异蛋白有20个，且全部上调，说明了在20％蛋白水平日粮饲养条件下，骨骼肌的氧化磷酸化水平提高，而在17％蛋白水平日粮饲养下氧化磷酸化水平降低。最后，对17％CP/14％CP和20％CP/17％CP中共有的一个肌小节相关差异表达蛋白MICAL3和参与氧化磷酸化代谢通路蛋白ATP8进行Western blot验证，结果显示17％CP组中MICAL3的表达量显著高于14％CP组，20％CP组中MICAL3的表达量显著低于17％CP组（P＜0.001），而17％CP组ATP8蛋白表达量，极显著低于14％CP组、17％CP组（P＜0.001），其表达量的变化规律与iTRAQ结果相一致。
　　综上所述，与14％CP组和20％CP组相比，17％CP组的日粮饲喂的断奶仔猪，背最长肌肌小节形态结构相对完整，线粒体损伤程度较低。17％CP组的日粮饲喂的断奶仔猪背最长肌中氧化磷酸化发生水平与14％CP组和20％CP组相比较低。