《Food Chemistry: Molecular Sciences》：Integrated targeted metabolomics and transcriptomics analysis reveals heterogeneity of subcutaneous and pericardial adipose tissues in Yili horses
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本研究针对伊犁马不同脂肪库功能异质性的分子机制尚不明确的问题，通过整合靶向代谢组学和转录组学分析，系统比较了皮下脂肪组织(SAT)与心周脂肪组织(PCAT)的脂肪酸组成和基因表达谱。研究发现PCAT富含饱和脂肪酸(SFA)和多不饱和脂肪酸(PUFA)，而SAT单不饱和脂肪酸(MUFA)比例更高；鉴定出1513个差异表达基因(DEGs)，并筛选出IGF1、LEP、BMP2、SOX9、COL1A2、FGF9等核心调控因子。该研究为理解马脂质代谢的 depot-specific 调控提供了分子基础，对改善伊犁马脂肪沉积性状具有重要价值。
脂肪组织不仅是能量储存器官，更是活跃的内分泌和代谢调控中心。然而，分布于不同解剖部位的脂肪组织并非均质，它们在发育起源、脂肪酸组成、代谢活性及基因表达谱等方面存在显著差异，这种 depot-dependent 的异质性与其特化的生理功能密切相关。作为典型的后肠发酵单胃草食动物，马匹的脂质代谢模式与反刍动物和杂食动物存在本质区别，其脂肪组织通常富含亚油酸和α-亚麻酸等不饱和脂肪酸。伊犁马作为中国本土马种，长期处于自然放牧和较高强度运动的管理模式下，形成了独特的能量代谢和脂质动员特征，为研究不同脂肪库的特异性调控提供了理想的生理模型。然而，关于伊犁马脂肪组织脂肪酸组成及其分子调控机制的研究，特别是皮下脂肪组织与心周脂肪组织的系统性比较仍属空白。
为填补这一知识空白，研究人员在《Food Chemistry: Molecular Sciences》上发表论文，采用整合靶向代谢组学和转录组学的策略，对伊犁马皮下脂肪组织和心周脂肪组织进行了系统比较。研究发现，心周脂肪组织的总脂肪酸、饱和脂肪酸和多不饱和脂肪酸含量显著高于皮下脂肪组织，而皮下脂肪组织则富含单不饱和脂肪酸。转录组分析揭示了1513个差异表达基因，这些基因主要富集于代谢、内分泌和信号转导通路。通过蛋白互作网络分析，进一步筛选出IGF1、LEP、BMP2、SOX9、COL1A2和FGF9等核心候选基因，它们可能通过PI3K-AKT、MAPK、AMPK、mTOR和TGF-β等信号通路调控脂肪库特异的脂肪酸组成。
本研究的关键技术方法包括：从18匹健康雄性伊犁马（来自新疆昭苏县的自然放牧马群）采集皮下和心周脂肪组织样本；通过气相色谱-质谱联用技术进行靶向脂肪酸代谢物检测；对6匹马的配对组织样本进行转录组测序，使用DESeq2进行差异表达分析，并利用GO和KEGG数据库进行功能富集分析；通过STRING数据库构建蛋白互作网络并识别核心枢纽基因；采用qRT-PCR对部分差异表达基因进行验证。
3.1. 脂肪酸谱分析
研究人员检测到38种脂肪酸，包括15种SFAs和23种UFAs（9种MUFAs，14种PUFAs）。具体而言，SAT中C14:1n5、C15:1n5、C16:1n7、总MUFAs以及MUFA/SFA比值显著高于PCAT。相反，PCAT中多种SFAs（C12:0, C16:0, C18:0）、PUFAs（C18:2n6, C18:3n3, C20:3n3, C22:2n6, C22:5n3）以及总SFAs、总PUFAs、n-3 PUFAs、n-6 PUFAs和PUFA/SFA比值显著高于SAT。这些结果表明SAT和PCAT在脂肪酸组成上存在显著差异，SAT可能更适应能量储存和保温功能，而PCAT的PUFA富集提示其可能在脂质代谢调节和能量周转中扮演更活跃的角色。
3.2. 转录组测序结果
转录组测序共获得高质量数据，PCA和OPLS-DA分析显示SAT和PCAT样本具有分离趋势。差异表达分析鉴定出1513个DEGs（897个上调，616个下调）。功能富集分析显示，上调基因主要富集于细胞外基质组织、炎症反应、免疫系统过程等GO术语，以及MAPK、鞘脂、Wnt等信号通路；下调基因则富集于脂蛋白代谢过程、甘油三酯分解代谢过程、脂质稳态等GO术语，以及TGF-β、mTOR、AMPK、PPAR等信号通路。PPI网络分析识别出IGF1、LEP、BMP2、SOX9、COL1A2、FGF9等核心枢纽基因。qRT-PCR验证证实了RNA-seq数据的可靠性。
3.3. 靶向代谢组学与转录组学整合分析
相关性分析揭示了核心候选基因与脂肪酸类别的特异性关联。FGF9与多种MUFAs呈显著正相关，而与部分SFAs和PUFAs负相关。BMP2、IGF1和LEP则与多种SFAs和PUFAs呈正相关，与部分MUFAs负相关。这表明这些基因可能通过激活PI3K-AKT、MAPK等信号通路，差异性地调控不同脂肪库的脂肪酸组成。
本研究揭示了伊犁马SAT和PCAT在脂肪酸组成和转录程序上的显著异质性。PCAT富含SFAs和PUFAs，可能与能量代谢和心肌支持功能相关；而SAT富含MUFAs，可能适应其能量储存和保温的生理需求。核心候选基因（IGF1、LEP、BMP2、SOX9、COL1A2、FGF9）的鉴定为理解脂肪库特异性脂质代谢的分子调控网络提供了新视角。这些发现不仅深化了对马匹脂肪生物学的基础认识，也为伊犁马的分子育种和遗传改良提供了有价值的候选基因资源和理论依据。
