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哺乳动物雷帕霉素靶蛋白信号通路影响精氨酸调控猪肠上皮细胞能量代谢的机制

Regulatory Mechanism of Mammalian Target Protein Rapamycin Signaling Pathway on Regulating Energy Metabolism by Arginine in Porcine Enterocytes

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摘要本试验旨在研究哺乳动物雷帕霉素靶蛋白( mTOR)信号通路调控猪肠上皮细胞能量代谢的机制.用含不同浓度精氨酸(Arg) (100、350 μmol/L)和雷帕霉素(RAP) (0、10 nmol/L)的DMEM-H培养基培养猪肠上皮细胞72 h后,采用Searhorse XF Analyzers检测细胞线粒体呼吸代谢指标,实时荧光定量PCR检测能量代谢相关酶的mRNA表达量,流式细胞术检测活性氧( ROS)的百分含量以及代谢组学检测代谢物的相对含量.结果表明: 1)与仅含100 μmol/L Arg的培养基相比,添加10 nmol/L RAP至含100或350 μmol/L Arg的培养基中后,细胞线粒体呼吸代谢指标基础呼吸、质子渗漏、最大呼吸、储备呼吸率和ATP生成的耗氧率均极显著降低( P<0.01) .培养基中Arg浓度由100 μmol/L提高到350 μmol/L,除极显著提高ATP生成耗氧率( P<0.01 )以外,对细胞线粒体呼吸代谢其他指标无显著影响( P>0. 05 ) . 2 )与仅含100 μmol/L Arg的培养基相比,在含100或350 μmol/L Arg的培养基中添加10 nmol/L RAP极显著降低了糖酵解过程中相关酶的mRNA相对表达量,包括己糖激酶、丙酮酸脱氢酶、磷酸烯醇式丙酮酸激酶、柠檬酸合酶和异柠檬酸脱氢酶( P<0.01) ,同时显著降低了脂肪酸代谢过程中脂肪酸合成酶和肉碱棕榈酰转移酶的 mRNA 相对表达量( P<0. 05 ) .培养基中 Arg 浓度由100 μmol/L提高到350 μmol/L对上述指标没有显著影响( P>0.05) . 3)与仅含100 μmol/L Arg的培养基相比,在含100或350 μmol/L Arg的培养基中添加10 nmol/L RAP极显著降低了细胞内ROS的百分含量( P<0.01) ,而不同浓度Arg之间则没有显著变化( P>0.05) . 4)与仅含100 μmol/L Arg的培养基相比,在含100 μmol/L Arg的培养基中添加10 nmol/L RAP显著或极显著降低了细胞提取物中丙氨酸、琥珀酸、柠檬酸、胆碱、肌醇和苏氨酸的相对含量( P<0.05或P<0.01) ,显著或极显著提高细胞提取物中亮氨酸、β-羟基异丁酸、Arg、赖氨酸、醋酸、糖蛋白和甲酸的相对含量( P<0.05或P<0.01) .综合上述结果可知,抑制mTOR信号通路显著抑制细胞呼吸代谢,即使增加Arg浓度也无法得到缓解,因此mTOR信号通路是Arg调控猪肠上皮细胞能量代谢的关键通路.

作者肖昊 ^[1] 吴苗苗 ^[2] 王丽 ^[3] 谭碧娥 ^[2] 学术成果认领

作者单位广东省农业科学院动物科学研究所,畜禽育种国家重点实验室,农业部华南动物营养与饲料重点实验室,广东省动物育种与营养公共实验室,广东省畜禽育种与营养研究重点实验室,广州 510640;中国科学院亚热带农业生态研究所,中国科学院亚热带农业生态过程重点实验室,湖南省动物营养生理与代谢过程湖南省重点实验室,长沙 410125 ^[1] 中国科学院亚热带农业生态研究所,中国科学院亚热带农业生态过程重点实验室,湖南省动物营养生理与代谢过程湖南省重点实验室,长沙 410125 ^[2] 广东省农业科学院动物科学研究所,畜禽育种国家重点实验室,农业部华南动物营养与饲料重点实验室,广东省动物育种与营养公共实验室,广东省畜禽育种与营养研究重点实验室,广州 510640 ^[3]

关键词哺乳动物雷帕霉素靶蛋白精氨酸猪肠上皮细胞能量代谢 mTOR Arg porcine enterocytes energy metabolism

分类号 S811

栏目名称

分子营养

DOI 10.3969/j.issn.1006-267x.2019.03.032

发布时间 2019-08-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

基金项目

国家自然科学基金（31672433）国家生猪产业技术体系项目（CARS-35） :省级现代农业(畜禽健康养殖)产业技术研发中心