西北农林科技大学动科学院动物营养与健康养殖科技创新团队在奶牛肝脏糖异生研究中取得新进展

　　近日，西北农林科技大学动物营养与健康养殖科技创新团队在Animal Nutrition上发表了题为“The mechanistic target of rapamycin complex 1 pathway involved in hepatic gluconeogenesis through peroxisome-proliferator-activated receptor γ coactivator-1α”的研究论文。王国艳、张俊副教授、武圣儒副教授为论文的共同第一作者，邓露副教授和姚军虎教授为共同通讯作者。

 

　　与非反刍动物不同，奶牛主要通过瘤胃挥发性脂肪酸进行糖异生获取葡萄糖。mTOR作为协调日粮中营养物质及内分泌激素的关键通路，可调控蛋白质、脂类及糖类等乳中干物质的合成，是奶牛多产奶、产好奶的重要保障。为了深入挖掘mTOR通路在奶牛肝脏糖异生中的调控潜能，该研究分析了单胃动物和奶牛肝脏中mTOR通路的活性差异，发现mTOR的正调控因子（LAMTOR2、LAMTOR3、LAMTOR4等）在奶牛肝脏中处于高表达水平，而负调控因子（DEPTOR、NPRL3、SESN2、SZT2及TSC1等）在奶牛肝脏中低表达，这一结果提示mTOR通路可能是牛肝脏高效糖异生的重要机制。在体试验发现，与猪的肝脏组织样品相比，mTOR通路在奶牛的肝脏组织样品中处于高活性状态。通过建立奶牛原代肝脏细胞的提取及培养系统，结合RNA干扰及质粒超表达技术，发现mTOR通路能够促进糖异生基因的表达，包括催化丙酸转化为丙酮酸的酶类（ACSS1、PCCA、MCEE、MMUT及SUCLG2等），及催化丙酮酸转化为葡萄糖的酶类（PCK及FBP等）。

 

　　转录因子PGC-1α能够结合糖异生基因FBP和PEPCK的启动子，并促进这两个基因的表达，而mTOR是调控PGC-1α定位及活性的关键通路。为了探究mTOR-PGC-1α是否是奶牛肝脏高效糖异生的重要机制。该研究发现PGC-1α的功能丧失能够显著阻断mTOR通路对糖异生基因表达的促进作用，而PGC-1α的功能获得能够显著缓解mTOR通路失活介导的糖异生基因表达下调，这些结果说明了mTOR通路以PGC-1α依赖的方式调控糖异生。

 

　　本研究阐明了mTOR通路在奶牛肝脏糖异生中的调控潜能，为后续基于mTOR通路，寻找能够有效提升奶牛肝脏糖异生效率的分子靶点，绘制饲料中营养物质调控肝脏糖异生的空间网络奠定了理论基础。

 

　　研究在国家自然基金（32070782，32072761）等项目的资助下完成。

 

　　原文链接： https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2405654522000968