【摘 要】
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脑是胆固醇含量最高的组织,体内超过20%的胆固醇存在于脑中。脑中的胆固醇对神经元的发育和脑的功能至关重要,尤其在胚胎期和新生期。下丘脑是机体内脏活动的调节中枢,调控动物的生长和行为。但是,关于鸡下丘脑胆固醇代谢的调节及其相关功能的研究尚未见报道。甜菜碱是一种饲料添加剂,用于促进家畜生长。甜菜碱为体内各种甲基化反应提供甲基供体,从而参与基因的表观遗传调控。以往的研究表明,无论在哺乳动物还是禽类,出生
【基金项目】
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Agro-scientific Research in the Public Interest（201003011）； The Fundamental ResearchFunds for the Central Universities（KYZ201212）； the Priority Academic ProgramDe
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脑是胆固醇含量最高的组织,体内超过20%的胆固醇存在于脑中。脑中的胆固醇对神经元的发育和脑的功能至关重要,尤其在胚胎期和新生期。下丘脑是机体内脏活动的调节中枢,调控动物的生长和行为。但是,关于鸡下丘脑胆固醇代谢的调节及其相关功能的研究尚未见报道。甜菜碱是一种饲料添加剂,用于促进家畜生长。甜菜碱为体内各种甲基化反应提供甲基供体,从而参与基因的表观遗传调控。以往的研究表明,无论在哺乳动物还是禽类,出生前甜菜碱处理可程序化调控出生后肝脏的胆固醇代谢,但母体甜菜碱是否可程序化影响后代鸡下丘脑的胆固醇代谢,尚不清楚。因此,本研究通过三个实验,探讨（1）胚胎期甜菜碱处理（蛋内注射）对出雏后小公鸡下丘脑胆固醇代谢的影响;（2）母鸡日粮添加甜菜碱对子一代小公鸡下丘脑胆固醇代谢的影响;（3）蛋内注射甜菜碱对子二代小公鸡下丘脑胆固醇代谢的影响。我们将甜菜碱对鸡下丘脑胆固醇稳态的影响与鸡的行为和生长性能相联系。此外,我们检测了下丘脑甜菜碱代谢和甲基转移相关基因的表达,以及相关功能基因启动子区DNA甲基化水平的改变,以分析母体甜菜碱对后代鸡下丘脑胆固醇代谢程序化调控的可能机制。1蛋内注射甜菜碱通过改变DNA甲基化影响出雏后小公鸡下丘脑胆固醇代谢相关基因的表达先前我们发现蛋内注射甜菜碱可调控出雏后青年鸡肝脏胆固醇代谢,然而是否可影响鸡下丘脑胆固醇代谢尚不清楚。本实验将如皋黄鸡受精蛋随机分成两组,一组注射等体积的生理盐水,另一组注射2.5 mg的甜菜碱,孵化21天出雏后所有雏鸡在相同条件下饲养至64日龄屠宰取样。发现蛋内注射甜菜碱提高了 64日龄小公鸡的体重并抑制了攻击行为,同时下丘脑5-HT受体5-HTR1A的表达显著上调（P<0.05）。蛋内注射甜菜碱显著提高（P<0.05）了下丘脑中总胆固醇和胆固醇酯的含量,同时下丘脑中胆固醇合成基因SREBP2和HMGCR,以及胆固醇酯化相关的乙酰CoA胆固醇酰基转移酶1（ACAT1）均显著上调（P<0.05）。相反,与胆固醇摄取相关的低密度脂蛋白受体（LDLR）的表达显著下调（P<0.05）。进一步研究发现,蛋内注射甜菜碱提高了甜菜碱高半胱氨酸甲基转移酶（BHMT）和DNA甲基转移酶1（DNMT1）的表达（P<0.05）,并伴随胆固醇代谢相关基因启动子区DNA甲基化水平的变化。这些研究结果显示,蛋内注射甜菜碱可通过改变胆固醇代谢基因启动子区甲基化程度来调控出雏后小公鸡下丘脑的胆固醇代谢。2母鸡日粮添加甜菜碱通过改变DNA甲基化影响子一代小公鸡下丘脑胆固醇代谢相关基因的表达第一部分的研究表明,胚胎期甜菜碱暴露（蛋内注射）可调控青年鸡下丘脑胆固醇代谢,但母鸡日粮添加甜菜碱是否会影响子一代青年鸡下丘脑胆固醇代谢,尚不清楚。本实验在产蛋高峰期母鸡饲料中添加0.5%的甜菜碱,饲喂一个月后收集受精蛋并入孵,出雏后在相同条件下饲养至56日龄采样。结果显示甜菜碱组下丘脑和血液中总胆固醇和胆固醇酯的含量均显著高于对照组（P<0.05）。同时,胆固醇合成相关基因SREBP2和HMGCR,以及胆固醇摄取相关基因LDLR的mRNA水平和蛋白含量均显著上调（P<0.05）。此外,SREBP1,ACAT1和胆固醇转运蛋白APO-A1在mRNA水平显著上调（P<0.05）,而胆固醇转化基因CYP46A1显著下调（P<0.05）。同时发现下丘脑神经肽BDNF和CRH基因表达显著下调（P<0.05）,而摄食相关基因NPY的表达显著上调（P<0.05）。进一步研究发现,甜菜碱组蛋氨酸循环以及DNA甲基转移酶BHMT和DNMT1的mRNA和蛋白水平均显著高于对照组（P<0.05）。亚硫酸盐测序检测发现甜菜碱组下丘脑SREBP-1,SREBP-2和APO-A1基因启动子甲基化水平普遍较低。以上结果显示,母鸡日粮添加甜菜碱通过改变DNA甲基化影响子一代小公鸡下丘脑胆固醇代谢和脑功能相关基因的表达。3.蛋内注射甜菜碱通过改变DNA甲基化影响子二代小公鸡下丘脑胆固醇代谢相关基因的表达第一部分的研究表明,蛋内注射甜菜碱可影响出雏后青年鸡下丘脑的胆固醇代谢,但是这种影响能否传递给子二代尚不清楚。本实验将如皋黄鸡种蛋随机分成两组,一组注射等体积的生理盐水,另一组注射2.5 mg的甜菜碱,出雏后子一代母鸡在相同条件下饲养至性成熟,人工受精（精子分别来自各组的公鸡）,收集受精蛋入孵,出雏后子二代在相同条件下饲养至64日龄采样。结果显示甜菜碱组子二代小公鸡的体重显著低于对照组（P<0.05）,同时下丘脑中总胆固醇以及胆固醇酯的含量也显著降低（P<0.05）。胆固醇合成基因SREBP2和HMGCR以及胆固醇转化和转运相关基因CYP46A1和ABCA1均显著下调（P<0.05）。同样,下丘脑神经肽BDNF,NPY和CRH mRNA的表达也显著下调（P<0.05）。此外,蛋氨酸循环相关基因以及DNA甲基转移酶都发生了显著的变化。BHMT表达下降（P<0.05）,而DNA甲基转移酶1呈上调趋势（P=0.06）。蛋氨酸代谢中间产物SAM和SAH的比例甜菜碱组显著高于对照组,这与胆固醇代谢基因启动子区DNA甲基化程度的变化相吻合。这些结果表明,甜菜碱可通过改变DNA甲基化调控子二代小公鸡下丘脑胆固醇代谢以及相脑功能相关基因的表达。
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