2. 青岛农业大学动物科技学院, 青岛 266109
2. College of Animal Science and Technology, Qingdao Agricultural University, Qingdao 266109, China
泛酸即维生素B5，是畜禽所必需的维生素之一，具有水溶性，也是机体内多种生理和生化过程所必需的辅助因子，泛酸广泛参与多种基因的表达调控。脂肪甘油三酯脂肪酶(ATGL)是近年来发现的一种新的脂肪酶，它主要参与体内甘油三酯水解第一步的反应[1]，参与脂肪动员过程，能防止脂肪在体内的过度积累，调节机体的生长发育。研究发现，ATGL的活性并不依赖于蛋白激酶A(PKA)的调控[2]，激素、过氧化物酶体增殖物激活受体激动剂、饲料等都会影响ATGL基因和蛋白质的表达水平[3]。脂肪酸进行β氧化之前需要活化生成脂酰辅酶A，活化后生成的脂酰辅酶A进入脂肪酸β-氧化过程，此步反应由长链脂酰辅酶A合成酶1(acyl-CoA synthetase，ACSL1)催化[4]，需要ATP、镁离子(Mg2+)、辅酶A等参与[5]，ACSL1在甘油三酯、磷脂和胆固醇脂的合成中也起着关键作用。泛酸在体内不能储存，在组织中泛酸被转化成辅酶A及其他化合物，在肝脏和肾脏中的浓度较高[6]。由此可见，在动物体内脂肪代谢过程中，ATGL和ACSL1都扮演了重要的角色。然而，目前关于泛酸对ATGL和ACSL1基因表达的影响在家禽研究上尚未报道，国内鹅养殖业中对泛酸的添加水平主要以NRC(1994)[7]为参考，4周龄以后鹅的泛酸的添加水平为10 mg/kg。为此，本试验以5~16周龄五龙鹅为试验对象，通过研究饲粮中不同泛酸添加水平对鹅肝脏中ATGL和ACSL1基因表达的影响，并分析基因表达量与生长性能、屠宰性能和胴体品质的相关性，以确定泛酸对生长发育、肉品质和脂类代谢调控规律和适宜添加水平，为指导养鹅生产提供理论依据。
1 材料与方法 1.1 试验动物与设计选择初始体重差异不显著(P＞0.05)的5周龄五龙鹅360只，随机分为6个组，每个组6个重复，每个重复10只鹅(公母各占1/2)。各组(Ⅰ~Ⅵ组)饲粮中泛酸添加水平以NRC(1994)标准为主要参考依据；Ⅰ组为对照组，饲喂基础饲粮；Ⅱ～Ⅵ组分别饲喂在基础饲粮中添加5、10、20、40、80 mg/kg泛酸的试验饲粮。试验鹅由国家水禽产业技术体系育种基地高密银河润雁鹅业有限公司提供。试验用泛酸钙(纯度为98%)购自青岛普兴生物科技有限公司。
1.2 试验饲粮基础饲粮营养水平参照NRC(1994)家禽营养需要量设计配方。基础饲粮组成及营养水平见表 1。采用高效液相色谱法测得基础饲粮中泛酸含量为9.45 mg/kg。
 | 表 1 基础饲粮组成及营养水平(风干基础) Table 1 Composition and nutrient levels of the basal diet (air-dry basis) |
试验前对鹅舍进行全面消毒；全期采取舍饲，地面厚垫料分栏饲养；试验鹅自由饮水和采食；少喂勤添；注意观察鹅群的健康状况。
1.4 测定指标及方法 1.4.1 生长性能指标16周龄末，分别以重复为单位对试验鹅进行空腹称重，计算5～16周龄鹅的平均日增重(ADG)，每日统计饲料消耗量，计算平均日采食量(ADFI)和料重比(F/G)。
1.4.2 屠宰性能指标16周龄末，翅静脉采血后对各组试验鹅进行屠宰(共72只，公母各占1/2)；宰前禁食12 h，按照《家禽生产性能名词术语和度量统计方法》(NY/T 823—2004)[8]测定屠体重、半净膛重、全净膛重、腹脂重、胸肌重和腿肌重，并计算屠宰率、全净膛率、半净膛率、腹脂率、腿肌率和胸肌率6项屠宰性能指标。
1.4.3 肌肉品质16周龄末，每个重复随机选择2只鹅，6个组共72只(公母各占1/2)，翅静脉采血，屠宰后采用《肉制品检测标准》(GB/T 9695)[9]测定肌肉品质。把整个胸肌从胸骨上剥离，取前端胸大肌作为肉样，用日本全自动色彩色差计测定胸肌肉色，用物性测试仪(TA-XT PLUS)测定剪切力，用HANHA-HI9025便携式酸度计测定pH，用自然蒸发法(吊袋法)测滴水损失，用压力计测失水率。
1.4.4 血清生化指标16周龄末，每个重复随机选择2只鹅，6个组共72只(公母各占1/2)，翅下静脉采血5 mL，3 000 r/min离心10 min，取上清液。血清中甘油三酯、总胆固醇、高密度脂蛋白胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇含量均用试剂盒测定，所用试剂盒均购自南京建成生物工程研究所。
1.4.5 基因表达量测定16周龄末，对试验鹅进行屠宰时，取肝脏样品用液氮保存备用。将肝脏样品从液氮中取出，迅速剪取50~100 mg，加入1 mL RNAisoTMPlus试剂，按照说明书方法提取总RNA。用分光光度计(UV-1100)检查总RNA浓度及纯度；用琼脂糖凝胶电泳鉴定RNA质量，将RNA溶液稀释为1.0 μg/μL。
按照试剂盒说明书，用PrimeScriptTM RT Reagent Kit(TaKaRa,DRR037D)对提取的RNA立即进行反转录试验。反转录反应体系为20 μL：10 μL 2×RT Buffer，1 μL随机引物(100 pmol/μL)，1 μL RT-mix，5 μL模板(RNA)，3 μL焦碳酸二乙酯(DEPC)水。反应条件：轻轻搅拌；25 ℃ 10 min，42 ℃ 60 min，85 ℃ 5 min，反应结束后，将反转产物cDNA置于-20 ℃保存。
根据GenBank发表的鹅的ATGL mRNA序列(GenBank登录号HQ 914789)和ACSL1 mRNA序列(GenBank登录号GQ 891991)与鹅的全部基因组序列相对比，应用Primer5.0软件进行引物设计，ATGL基因上游引物5′-TCGCAACCTCTACCGCCTCT-3′，下游引物5′-TCCGCACAAGCCTCCATAAGA-3′；ACSL1基因上游引物5′-GGAGGAAGAGTAAGGCTGATGGT-3′，下游引物5′-CCAGGAACCGACAGTGAGCAT-3′；β-肌动蛋白(β-actin)为内参基因，上游引物5′-GTTCTTGACTCTGGCGATGG-3′，下游引物5′-TAAGGTTTCAGGACAGCGGA-3′。预测扩增长度为130 bp左右，基因扩增设计的引物由上海生工生物公司合成。
用实时定量PCR仪(Bio-Rad CFX)对反转录产物cDNA进行定量PCR，PCR反应体系为50 μL：25 μL 2×PCR Buffer，1.2 μL Primer (25 pmol/μL)，0.3 μL SYBR Green Ⅰ，1 μL模板(cDNA)，22.5 μL DEPC水。反应条件：94 ℃ 4 min；94 ℃ 20 s；60 ℃ 30 s；72 ℃ 30 s；循环35次，观察扩增曲线。
1.5 数据处理与统计分析采用2-∆∆Ct法处理试验原始数据，然后再将所得数据采用SPSS 17.0进行单因素方差分析(one-way ANOVA)，显著性检验用LSD法，并在对比中选择多项式进行一次线性和二次曲线分析，同时对该基因表达量与其他指标的相关性进行分析。
2 结果与分析 2.1 饲粮泛酸添加水平对鹅肝脏中ATGL和ACSL1 mRNA表达量的影响由表 2可知，饲粮泛酸添加水平对ATGL和ACSL1 mRNA表达量有极显著影响(P＜0.01)。ATGL mRNA表达量随饲粮泛酸添加水平增加，呈现先降低后升高的趋势，Ⅲ组ATGL mRNA表达量显著或极显著低于其他组(P＜0.05或P＜0.01)。ACSL1 mRNA表达量随饲粮泛酸添加水平的增加，呈现先升高后降低的趋势，Ⅲ、Ⅳ组ACSL1 mRNA表达量显著或极显著高于其他组(P＜0.05或P＜0.01)。
| 表 2 饲粮泛酸添加水平对鹅肝脏中ATGL和ACSL1 mRNA表达量的影响 Table 2 Effects of dietary pantothenic acid supplemental level on the expression of ATGL and ACSL1 mRNA in liver of geese |
以上结果表明，饲粮泛酸添加水平较低时，试验鹅体内过氧化物酶体脂肪酸β-氧化受到抑制，同时ATGL mRNA表达量逐渐减少，ACSL1 mRNA表达量升高，有助于机体内长链脂肪酸的合成，机体脂肪沉积量逐渐增加，促进机体生长发育；随着饲粮泛酸添加水平的增多，泛酸在动物机体内逐渐积累，对体内脂肪酸β-氧化的抑制作用逐渐消除，ATGL mRNA表达量开始上升。
以ATGL和ACSL1 mRNA表达量(Y1、Y2)分别与饲粮中泛酸添加水平(X)进行二次曲线拟合，建立回归方程如下：
Y1=0.007X2-0.194X+0.898 (R2=0.913，PQ=0.000)；
Y2=-2.03E-4X2+0.09X+1.327 (R2=0.726，PQ=0.000)。
由上述曲线回归方程得出：饲粮泛酸添加水平为13.86 mg/kg时，ATGL mRNA表达量最低；添加水平为22.07 mg/kg时，ACSL1 mRNA表达量最高。
2.2 鹅肝脏中ATGL和ACSL1 mRNA表达量与生长性能的相关性由表 3可知，饲粮泛酸添加水平对试验鹅的体重、平均日增重和料重比影响显著(P＜0.05)，且均呈显著的二次曲线关系(P=0.070、P=0.017和P=0.006)，随着饲粮泛酸添加水平的提高，试验鹅的体重和平均日增重有先升高再降低的趋势，料重比有先降低后升高的趋势。饲粮泛酸添加水平对试验鹅平均日采食量影响不显著(P>0.05)。
| 表 3 饲粮泛酸添加水平对鹅生长性能的影响 Table 3 Effects of dietary pantothenic acid supplemental level on performance of geese |
以上结果表明，饲粮泛酸添加水平为10~20 mg/kg时，能极显著提高鹅的体重和平均日增重，降低料重比。
由表 4可知，ATGL mRNA表达量与体重(P>0.05)、平均日增重(P＜0.05)呈负相关，与料重比(P＜0.05)、泛酸添加水平(P>0.05)呈正相关；ACSL1 mRNA表达量与体重(P＜0.05)、平均日增重(P>0.05)和平均日采食量(P>0.05)呈正相关，与料重比(P>0.05)、泛酸添加水平(P>0.05)呈负相关。
| 表 4 肝脏中ATGL和ACSL1 mRNA表达量与生长性能的相关性 Table 4 The correlation of liver ATGL and ACSL1 mRNA expression and performance |
由此可见，随着饲粮泛酸添加水平的提高，ACSL1 mRNA的表达能够促进体重的增长，提高平均日增重；而ATGL mRNA的表达则抑制体重增长；以上结果表明，2基因对生长速度呈同步反向调控规律，机体生长发育存在平衡调控机制。
2.3 鹅肝脏中ATGL和ACSL1 mRNA表达量与屠宰指标的相关性由表 5可知，ATGL mRNA表达量与胸肌率、腿肌率、屠宰率、半净膛率和全净膛率呈负相关，而ACSL1 mRNA表达量与胸肌率、腿肌率、屠宰率、半净膛率和全净膛率呈正相关；二者mRNA表达量对腹脂率均呈负相关。
| 表 5 肝脏中ATGL和ACSL1 mRNA表达量与屠宰性能的相关性 Table 5 The correlation of liver ATGL and ACSL1 mRNA expression and slaughter performance |
以上结果表明，ATGL和ACSL1 mRNA表达量对鹅机体组织的构成有密切相关，并呈同步反向调控规律。
2.4 鹅肝脏中ATGL和ACSL1 mRNA表达量与胴体品质的相关性由表 6可知，肝脏中ATGL mRNA表达量与鹅胴体品质的各项指标均无显著相关性(P＞0.05)；而肝脏中ACSL1 mRNA表达量与红度呈显著正相关(P＜0.05)，与滴水损失呈显著负相关(P＜0.05)。
| 表 6 肝脏中ATGL和ACSL1 mRNA表达量与胴体品质的相关性 Table 6 The correlation of liver ATGL and ACSL1 mRNA expression and carcass quality |
以上结果表明，ACSL1 mRNA与鹅胴体品质有关，随着ACSL1 mRNA表达量的提高，红度随之显著增加，滴水损失显著下降，有助于提高胴体品质。
2.5 鹅肝脏中ATGL和ACSL1 mRNA表达量与血清脂类代谢指标的相关性由表 7可知，肝脏中ATGL mRNA表达量与甘油三酯呈极显著正相关(P＜0.01)，与高密度脂蛋白胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇呈显著正相关(P＜0.05)，与总胆固醇无显著相关性(P＞0.05)；肝脏中ACSL1 mRNA表达量与甘油三酯呈显著负相关(P＜0.05)。
| 表 7 肝脏中ATGL和ACSL1 mRNA表达量与血清脂类代谢指标的相关性 Table 7 The correlation of liver ATGL and ACSL1 mRNA expression and serum lipid metabolism indicators |
以上结果表明，ATGL mRNA能显著促进脂类代谢，随着ATGL mRNA表达量的提高，血清中各项脂类代谢指标也随着增加；而ACSL1 mRNA对脂类代谢具有抑制作用，随着ACSL1 mRNA表达量的提高，血清中各项脂类代谢指标出现不同程度的降低；二者之间存在着同步反向调控机制。
3 讨 论 3.1 饲粮泛酸添加水平对鹅肝脏中ATGL和ACSL1 mRNA表达量的影响泛酸是一种水溶性维生素，是辅酶A(CoA)和酰基载体蛋白(ACP)生物合成的重要前体物质，参与生物体内碳水化合物、脂肪酸、蛋白质和能量代谢反应；还可以通过修饰蛋白来影响蛋白质的定位、稳定性和活性。迄今为止，国内外关于泛酸对鹅肝脏中ATGL和ACSL1 mRNA表达量影响的研究尚处于空白。本试验结果表明，各组试验鹅肝脏中的ATGL mRNA表达量随饲粮泛酸添加水平的增加呈现先降低后升高的趋势，ACSL1 mRNA表达量随饲粮泛酸添加水平的增加呈现先升高后降低的趋势，两者呈同步反向调控规律。ATGL mRNA表达量的最低值出现在饲粮泛酸添加水平为10 mg/kg时；ACSL1 mRNA表达量的最高值出现在饲粮泛酸添加水平为20 mg/kg时。分析其原因，泛酸在生物体内的吸收机制是主动积累的过程，依靠一种广泛存在于机体中的Na+依赖转运体转运泛酸进入细胞，每转运1个泛酸需要2个Na+协同[10]，具有种间相似性。泛酸缺乏时，会导致体内脂肪酸β-氧化受到抑制，体内主要产能过程受到抑制，不利于机体的生长发育，随着饲粮泛酸添加水平的增多，泛酸在动物机体内逐渐积累，体内脂肪酸β-氧化的抑制作用逐渐消除，伴随机体大量能量的产生，ACSL1 mRNA表达量开始上升，促进长链脂肪酸的合成，利于机体生长发育。随着脂肪酸在体内的积累，ATGL mRNA表达量逐渐下降，与Schoenborn等[11]关于ATGL基因与机体内游离脂肪酸的水平成反向调控的研究相一致。
从本试验的结果还可以看出，当饲粮泛酸添加水平达到13.86 mg/kg时，ATGL mRNA表达量最低，当添加水平达到22.07 mg/kg时，ACSL1 mRNA表达量最高，不仅表明ATGL和ACSL1 mRNA表达量与饲粮泛酸添加水平有着直接关系，而且显示其表达量达到极值时泛酸添加水平明显高于最佳生长性能状态下的添加水平，其内部调控机制还有待于继续研究。
3.2 鹅肝脏中ATGL和ACSL1 mRNA表达量与生长性能的相关性泛酸为辅酶A的组分，对于各种组织内的内源性代谢能量交换都很重要，其主要作用包括营养物的利用、脂肪的合成和分解代谢、柠檬酸循环等过程。Coelho[12]研究表明，饲粮中添加B族维生素能明显提高畜禽的日增重。Deyhim等[13]研究证实，泛酸可以促进肉鸡生长。祁风华等[14]试验结果表明，肉仔鸡饲粮中泛酸的添加水平为10 mg/kg时，可以提高粗蛋白质、粗脂肪等的代谢率，促进脂肪酸的合成，提高机体增重，当添加水平为15 mg/kg时，增重不显著且会增加饲养成本。本试验研究表明，饲粮添加10~20 mg/kg的泛酸能极显著提高五龙鹅的体重和平均日增重，同时极显著降低料重比，与上述的研究结果具有一致性。在鹅的饲粮中添加泛酸会促进ACSL1 mRNA的表达，增加脂肪的形成与沉积，并通过减少ATGL mRNA的表达，抑制相关酶的活性，促进体重的增长，2个基因对于机体的生长阶段均有显著相关性。
在家禽肉品质量的营养中，嫩度、多汁性、肉色是决定禽肉品质的重要因素。这些因素主要取决于动物或胴体内的一些代谢和生物学指标[15]。胴体品质中的红度值主要取决于肉色中的色素物质、肌红蛋白和血红蛋白含量及化学状态[16]。脂质氧化过程中产生的自由基可直接促进肌肉色素发生氧化，或者通过破坏色素还原系统间接作用导致肉色变差，肉质下降[17]。本试验研究表明，肝脏中ACSL1 mRNA表达量与红度值呈显著正相关，说明泛酸通过调节ACSL1 mRNA的表达，在一定程度上调控了机体中肌红蛋白、血红蛋白等色素物质的产生，对机体的抗氧化功能具有一定的影响。
3.3 鹅肝脏中ATGL和ACSL1 mRNA表达量与血清脂类代谢指标的相关性国外研究表明，ATGL参与了脂肪组织中95%的甘油三酯水解代谢，为甘油三酯分解过程中的关键脂肪酶。Ong等[18]研究显示，由腺病毒介导的肝脏ATGL基因敲除小鼠体内出现肝脂肪变性，同时原代肝细胞内甘油三酯降解速率受到抑制；与此同时，还发现脂肪酸氧化在ATGL基因超表达小鼠体内得到增加，而在ATGL基因敲除小鼠体内却得到相反的结果。Smirnoval等[19]研究表明，野生型ATGL基因在非脂肪细胞中的过量表达导致脂滴大小显著下降，相反，失去催化活性的突变体尽管具有保留定位于脂滴周围的能力，但已失去降解脂滴的作用；与此同时，他们对ATGL基因进行干扰试验后，发现脂滴大小显著增加，这说明ATGL基因在细胞脂滴周转更新过程中起着重要的作用。Zechner等[20]进一步研究证实，ATGL催化机体整个脂解过程中的第1步，也是脂解限速的关键一步。大量研究表明，在哺乳动物中ACSL1基因主要表达于脂肪组织和肝脏，与甘油三酯的合成和脂肪酸的摄取有关[21]。Bionaz等[22]研究发现，与初期相比，奶牛泌乳高峰期乳腺中ACSL1的表达量呈极显著上升，乳汁中甘油三酯含量也急剧上升。在HepG2细胞中，过表达ACSL1导致细胞内甘油三酯的含量增加了40%，并且长链脂酰辅酶A的含量也增加了60%[23]。本试验结果表明，ATGL mRNA表达量与血清中甘油三酯含量呈极显著正相关，与Coleman等[24]研究结果相一致。在五龙鹅的饲养过程中随着饲粮中泛酸添加水平的增加，肝脏中ACSL1 mRNA的表达量受到不同程度的影响，并且其表达量与血清中甘油三酯、高密度脂蛋白胆固醇和低密度脂蛋白胆固醇含量的变化呈显著正相关。这暗示在五龙鹅的组织生长脂肪沉积过程中ATGL和ACSL1基因对促进脂质合成和脂肪酸的转运都发挥了积极的作用。
4 结 论① 饲粮泛酸添加水平对鹅肝脏中ATGL和ACSL1 mRNA表达量影响显著，饲粮泛酸添加水平为13.86 mg/kg时，ATGL mRNA表达量最低；添加水平为22.07 mg/kg时，ACSL1 mRNA表达量最高。
② 饲粮中添加10~20 mg/kg泛酸能极显著提高五龙鹅的体重和平均日增重，同时极显著降低料重比。
③ ATGL和ACSL1 mRNA表达量对鹅机体生长速度、屠宰性能和脂类代谢呈同步反向调控机制。
④ 建议5~16周龄五龙鹅饲粮中泛酸的适宜添加水平为13.86~22.07 mg/kg。
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