母体妊娠期及泌乳期的营养水平对子代的生长发育有着非常重要的影响。近年来,研究母体膳食纤维的摄入对子代发育的影响越来越受到人们的关注。丁酸作为一种短链脂肪酸,主要由厌氧微生物在肠道中发酵产生。丁酸在机体内主要有营养和调节两大作用。丁酸对机体的代谢调节主要通过两种途径:作为G蛋白耦联受体激活剂,激活GPR41、GPR43调节代谢,以及作为组蛋白去乙酰化酶抑制剂,对代谢信号通路进行表遗传修饰。目前,关于添加丁酸对机体代谢的影响大多集中在高脂诱导肥胖的状态下研究丁酸对肥胖及糖尿病的影响,而对于在母体日粮中添加丁酸对后代骨骼肌中脂代谢的影响及其机制研究还相对甚少。因此,本文的研究目的主要是通过在母体妊娠期及泌乳期日粮中添加丁酸,研究母体丁酸对后代骨骼肌中脂沉积的影响及其作用机制。1母体日粮添加丁酸对母鼠生产性能及子代生长性能的影响28只SD成年母鼠进行配种,怀孕后母鼠随机分为对照组和实验组,在整个妊娠期及泌乳期分别饲喂对照日粮和添加1%丁酸日粮直至断奶。在21天断奶时,采集对照组及实验组样品。另外剩下的后代鼠继续饲养直至60天性成熟后采集样品。结果发现,在妊娠期及泌乳期母鼠日粮中添加丁酸对母鼠采食量、母鼠体重没有显著差异,母鼠产子数、窝重有升高的趋势。与对照组相比,丁酸钠组断奶鼠体重,腓肠肌重,腓肠肌重/体重没有显著差异。母体日粮添加丁酸显著提高子代成年鼠体重(P<0.01),腓肠肌重(P<0.01),对腓肠肌重/体重没有显著影响。妊娠期及泌乳期日粮中添加丁酸显著提高母鼠血清中丁酸的含量(P<0.05)。丁酸组断奶鼠血清中胆固醇,甘油三酯较对照组没有差异,腓肠肌中甘油三酯的含量显著提高(P<0.05)。丁酸组对子代成年鼠血清中胆固醇,甘油三酯,游离脂肪酸没有显著差异,腓肠肌中甘油三酯的含量显著高于对照组(P<0.05)。上述结果揭示,母体日粮添加丁酸显著提高子代鼠肌内脂含量。2母体日粮添加丁酸对子代断奶及成年鼠腓肠肌中脂代谢的影响及其作用机制在断奶鼠腓肠肌中,与对照组相比,母体日粮添加丁酸显著提高脂合成相关转录因子PPARγ mRNA(P<0.05)及蛋白表达水平(P<0.05),显著提高C/EBPβ(P<0.05)和FAS(P<0.05)蛋白的表达水平,显著升高了脂肪分解酶ATGL蛋白表达水平(P<0.05),C/EBPβ和FAS mRNA表达水平在两实验组间没有显著差异。另一方面,母体日粮中添加丁酸显著提高子代断奶鼠腓肠肌中CPT1b(P<0.05)、PDK4(P<0.05)mRNA 的表达水平,对 PGC-1α、UCP3、FOX03A mRNA 的表达没有显著性影响。母体在妊娠期及泌乳期日粮中添加丁酸对骨骼肌中脂肪酸氧化相关蛋白CPT1b、UCP3、GLUT4及PDK4没有显著影响。在成年鼠腓肠肌中,与对照组相比,母体日粮添加丁酸显著提高脂合成相关转录因子C/EBPβ(P<0.05)和PPARγ(P<0.05)mRNA及蛋白表达水平,ATGL蛋白表达(P<0.05)及HSL磷酸化水平显著下降(P<0.05)。对脂肪合成酶FAS基因及蛋白表达均没有显著影响。另一方面,妊娠期及泌乳期日粮中添加丁酸导致骨骼肌中脂肪酸氧化相关基因CPT1b、PDK4、UCP3 mRNA的表达水平显著下降,蛋白表达没有显著影响;PGC-1αmRNA及蛋白的表达水平均没有显著影响。脂肪酸转运蛋白FABP4、CD36蛋白表达水平在丁酸组没有显著影响。在子代断奶鼠腓肠肌中,母体日粮添加丁酸显著提高PPARy启动子区乙酰化H3K27富集水平(P<0.05),而C/EBPβ启动子区乙酰化H3K27富集水平有升高趋势(P=0.07),对脂肪合成酶FAS启动子区乙酰化H3K27富集水平没有显著影响。在子代成年鼠腓肠肌中,母体日粮添加丁酸显著提高C/EBPβ启动子区乙酰化H3K9(P<0.05)、H3K27富集水平(P<0.05),显著提高脂肪合成酶FAS启动子区乙酰化H3K9(P<0.05),H3K27富集水平(P<0.05)。此外,母体日粮添加丁酸显著提高脂合成相关转录因子PPARy启动子区乙酰化H3K27富集水平(P<0.05)。短链脂肪酸受体GPR43、GPR41在丁酸钠组后代鼠骨骼肌中均没有显著变化。以上结果显示,母体丁酸日粮导致子代骨骼肌发生脂质沉积可能是由于骨骼肌中脂肪形成作用的增强以及脂肪分解作用的减弱,其中的代谢调控机制与其中参与的脂肪形成相关因子启动子区组蛋白乙酰化富集水平的提高有关。母体日粮添加丁酸对子代断奶及成年鼠骨骼肌中能量代谢,特别是骨骼肌的氧化能力没有明显的作用。3母体日粮添加丁酸对子代断奶及成年鼠胰岛素敏感性的影响及其机制与对照组相比,丁酸组断奶鼠血清中葡萄糖没有差异,而血清中胰岛素(P<0.05)、游离脂肪酸的含量(P<0.05)、HOMA-IR(P<0.01)显著升高。与对照组相比,丁酸组显著提高子代成年鼠血清中葡萄糖的含量(P<0.05),显著提高HOMA-IR(P<0.05)水平,对血清中胰岛素,游离脂肪酸没有显著差异。禁食后,对子代成年鼠进行糖耐受,胰岛素耐受实验。与对照组相比,丁酸组无论是空腹血糖(0 min)(P<0.01)还是在腹腔注射1.5 mg/kg体重葡萄糖,15 min(P<0.05)、45 min(P<0.05)、60 min(P<0.01)、90 min(P<0.01)和 120 min(P<0.05)后血糖含量均显著升高。在胰岛素耐受实验中,丁酸组成年鼠在腹腔注射胰岛素30 min,45 min,60 min后血糖含量均显著高于对照组(P<0.05)。结果表明,子代成年鼠发生胰岛素抵抗。与对照组相比,在丁酸组子代成年鼠骨骼肌中,IRS在丝氨酸1101磷酸化位点的磷酸化水平显著升高(P<0.05),PKC蛋白表达水平显著升高(P<0.05),PI3K/P85蛋白表达水平显著下降(P<0.05),AKT蛋白表达有下降趋势(P=0.07),糖转运受体4(GLUT4)蛋白表达水平显著下降(P<0.05)。结果显示,母体日粮添加丁酸导致后代鼠骨骼肌胰岛素信号通路发生损伤,引发子代鼠发生胰岛素抵抗。4母体日粮添加粗纤维及丁酸对新生及断奶仔猪骨骼肌中脂代谢的影响及其作用机制母猪日粮添加粗纤维对新生仔猪体重没有显著影响,新生仔猪背最长肌重有下降趋势(P<0.1)。母猪日粮添加丁酸对新生仔猪体重,背最长肌重没有显著影响;母猪日粮添加粗纤维对断奶仔猪体重,背最长肌重没有显著影响,母猪日粮添加丁酸显著提高断奶仔猪体重(P<0.05),断奶仔猪背最长肌重没有显著差异。在新生仔猪中,母猪粗纤维日粮显著提高新生仔猪血清中胆固醇的含量(P<0.05),甘油三酯的含量有升高趋势(P=0.09),对新生仔猪背最长肌中胆固醇,甘油三酯没有显著影响。母猪丁酸日粮显著提高新生仔猪血清中甘油三酯的含量(P<0.05),对胆固醇没有显著影响,对新生仔猪背最长肌中甘油三酯含量没有显著影响。断奶仔猪中,妊娠期及泌乳期母猪日粮中添加粗纤维及丁酸对断奶仔猪血清中胆固醇,甘油三酯的含量没有显著影响。对断奶仔猪背最长肌中胆固醇,甘油三酯含量进行检测,结果表明,母猪粗纤维日粮组断奶仔猪背最长肌甘油三酯含量显著高于对照组(P<0.05),丁酸组断奶仔猪背最长肌甘油三酯含量极显著升高(P<0.01)。对断奶仔猪背最长肌进行油红染色,母猪粗纤维日粮及丁酸日粮均导致断奶仔猪骨骼肌中发生脂肪沉积。母猪妊娠期及泌乳期粗纤维日粮显著提高断奶仔猪骨骼肌中C10:0(P<0.05)、C18:2n-6trans(P<0.05)、C20:3n-3(P<0.05)脂肪酸含量,C18:3n-3 的含量在丁酸钠组断奶仔猪骨骼肌中显著下降(P<0.05)。母猪粗纤维日粮及丁酸钠日粮对断奶仔猪骨骼肌中总饱和脂肪酸(SFA),单不饱和脂肪酸(MUFA)及多不饱和脂肪酸(PUFA)的含量没有显著性影响,而n-3PUFA含量在丁酸钠日粮组显著降低(P<0.05)。在新生仔猪骨骼肌中,母体日粮添加粗纤维显著提高脂肪分解酶HSL mRNA表达水平,母体日粮添加丁酸显著提高C/EBPβ、ATGL mRNA表达水平,显著降低FAS、LPL mRNA表达。母猪粗纤维日粮及丁酸日粮对新生仔猪骨骼肌中脂合成相关因子PPARy、C/EBPβ、SREBP1蛋白表达水平均没有显著影响。断奶仔猪骨骼肌中,母体粗纤维日粮对脂合成相关转录因子PPARγ没有显著影响,显著降低C/EBPβ mRNA表达,显著提高HDAC3 mRNA表达。母体丁酸日粮显著提高断奶仔猪骨骼肌中脂合成相关因子PPARγ mRNA表达,显著降低HDAC9 mRNA表达。母猪日粮添加粗纤维对脂合成相关因子PPARγ,C/EBPβ的蛋白表达水平没有显著影响;母猪日粮添加丁酸显著提高脂合成相关因子PPARγ蛋白表达(P<0.05),对C/EBPβ,短链脂肪酸受体GPR43、CD36蛋白表达均没有显著影响。我们进一步利用染色质免疫共沉淀分析,结果表明,母猪日粮添加粗纤维及丁酸均引起断奶仔猪骨骼肌中PPARγ启动子区乙酰化H3K27富集水平显著提高。以上结果表明,妊娠期及泌乳期母猪日粮中添加粗纤维及丁酸均能导致后代断奶仔猪骨骼肌中肌内脂沉积增多,对畜牧生产上提高肉品质具有一定的指导意义。