摘要
猪肉品质问题是我国养猪业亟待解决的关键问题之一。猪肉品质主要受肌内脂肪含量、肌纤维的数量、直径及类型等因素影响。肌内脂肪含量直接影响着猪肉的风味、嫩度、色泽、多汁性等多个指标，是影响猪肉品质的关键因素。因此，如何提高猪肉的肌内脂肪含量是改善猪肉感官、食用品质的关键和难点所在。 目前，肌内脂肪的细胞来源及其沉积的调控机制已成为国内外的研究热点之一。肌内脂肪细胞主要来源于PDGFRα+间充质干细胞，另外肌肉组织中的周细胞、SP细胞等其他多种来源的干细胞也可诱导分化形成脂肪细胞。但这些干细胞亚群本身存在异质性，肌内脂肪细胞的确切起源仍需进一步探究。目前研究报道了肌内脂肪沉积相关的候选基因、Sirt1信号通路等多个影响肌内脂肪沉积的分子调控机制，但在肌内脂肪分化沉积的分子调控机制方面的研究中仍然存在一些关键问题，需要进一步的解析。 本研究成功构建了小鼠和猪的高肌内脂肪沉积模型及冷刺激诱导的提高肌内脂肪沉积模型，通过脂质组学技术解析了肌内脂肪沉积对肌肉中脂质代谢重塑的影响，利用单细胞转录组测序和遗传谱系分析等阐明了高肌内脂肪模型中的细胞异质性及肌内脂肪细胞的可能来源，进一步利用超表达、干扰等细胞模型和特异性敲除动物模型揭示了LKB1介导的调控肌内脂肪沉积的分子机制，为调控动物肌内脂肪沉积、改善肉品质提供了一定的理论基础。主要研究结果如下：试验一动物高肌内脂肪沉积模型构建及其脂质组成研究 本研究通过注射ZJU-GLM1制剂（GLY）成功构建小鼠和猪的高肌内脂肪沉积模型，并利用脂质组学等解析了高肌内脂肪模型中脂质组成变化。脂质组学研究发现，小鼠高肌内脂肪沉积模型显著改变了肌肉中脂质组成，其中变化显著的脂质分子主要为甘油三酯类（TAGs）和磷脂类（GPLs）脂质分子，TAGs类脂质的多不饱和酰基链比例显著升高，GPLs类脂质的单不饱和酰基链比例显著升高。脂质组学研究发现猪高肌内脂肪模型中GLY诱导的猪肌内脂肪与普通皮下脂肪的脂质组成差异显著。 试验二肌肉内脂肪沉积的细胞来源及其成脂分化功能研究 本研究应用单细胞转录组测序和遗传谱系分析等技术探究了肌肉内脂肪沉积的细胞来源及异质性。揭示了小鼠高肌内脂肪沉积模型中肌内脂肪形成早期肌肉中的细胞类型，其中大部分为Myeloid-derivedcells和Fibroblast/FAPs。肌内脂肪细胞主要来源Fibroblasts/FAPs细胞群存在异质性，主要表达胶原蛋白和细胞外基质构建相关基因。发现了部分Myeloid-derivedcells细胞亚群表达脂肪细胞分化聚酯相关标志基因，通过体外实验验证了小鼠肌肉中部分PDGFRα-/CD68+的Myeloid-derivedcells可以被诱导出脂滴，提示其可能参与肌内脂肪沉积。 试验三冷刺激对动物脂质代谢的影响及调控机制研究 本研究对小鼠进行冷刺激处理，并利用脂质组学和转录组学测序以及分子生物学实验解析了冷刺激对小鼠脂质代谢的影响及其调控网络。发现冷刺激处理诱导了小鼠皮下脂肪中脂质组成和脂质代谢的显著变化，冷刺激通过LKB1介导的CRTC3的核转运促进脂肪组织棕色化。冷刺激显著提高小鼠肌肉中肌内脂肪含量，改变了肌肉中脂质组成，显著提高了甘油三酯类脂质分子含量及多不饱和脂肪酸比例。进一步对猪进行冷刺激处理，发现冷刺激提高了猪背最长肌中肌内脂肪含量，且显著提高了猪背最长肌中n3-脂肪酸含量。 试验四LKB1介导的肌内脂肪形成的调控机制研究 本研究利用转录组测序以及基因敲除动物模型和细胞模型等探讨了高肌内脂肪沉积形成的调控机制。对高肌内脂肪沉积模型和冷刺激诱导模型的转录组分析发现，两种模型中LKB1表达水平均显著上调；不同品种猪和不同肌纤维类型的肌肉组织中LKB1表达水平与肌内脂肪含量呈正相关，提示LKB1可能调控肌内脂肪沉积。进一步通过体外、体内研究结果表明，超表达LKB1抑制小鼠和猪原代肌内脂肪细胞成脂分化，体内特异性敲除脂肪细胞中LKB1促进了高肌内脂肪沉积模型中的肌内脂肪沉积。并且发现LKB1通过自噬相关基因及其他潜在靶基因调控脂滴沉积和肌肉中脂质代谢稳态。 综上所述，本研究首先构建了高肌内脂肪沉积模型并比较了该模型中的脂质组成变化，揭示了高肌内脂肪模型中肌内脂肪的可能细胞来源及异质性，并发现冷刺激处理可以提高小鼠和猪肌内脂肪含量并改善其脂肪酸组成；进一步揭示了LKB1可能通过自噬调控肌内脂肪沉积。为今后通过生物工程或环境调控手段，在细胞、分子水平调控猪肉肌内脂肪含量和改善猪肉品质提供了方法和理论依据。
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