咖啡酸苯乙酯通过调控脂肪-肌肉crosstalk改善高脂饮食诱导的草鱼肌肉质地劣化

《Animal Nutrition》:Caffeic acid phenethyl ester ameliorates high-fat diet-induced muscle textural deterioration in grass carp ( Ctenopharyngodon idellus) by modulating adipose-muscle crosstalk via myostatin-taz signaling

【字体: 时间:2026年02月08日 来源:Animal Nutrition 7.5

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  本研究针对水产养殖中高脂饲料导致鱼类肌肉品质下降的产业难题,发现咖啡酸苯乙酯通过激活PPARγ促进脂肪细胞增生(而非肥大),降低脂肪组织Mstn分泌,进而解除对肌肉Taz/Hippo信号通路的抑制,最终改善草鱼肌肉质地参数(咀嚼性、硬度、弹性)。该研究首次揭示鱼类"脂肪-肌肉轴"调控机制,为开发改善水产品质的功能性饲料添加剂提供理论依据。

  
随着水产养殖业的快速发展,鱼粉价格持续上涨迫使养殖业广泛采用高脂饲料来降低生产成本。然而长期高脂饮食会导致鱼类肌肉质地劣化,表现为咀嚼性、硬度和弹性等指标下降,严重影响水产品的商品价值。西北农林科技大学动物科技学院的研究团队在《Animal Nutrition》发表的最新研究,揭示了高脂饮食损害鱼类肌肉品质的新机制,并发现天然产物咖啡酸苯乙酯能够通过调控"脂肪-肌肉轴"有效改善这一问题。
传统观点认为,肌肉质地主要与肌纤维发育和胶原蛋白含量相关,但这项研究发现脂肪组织的扩张模式在其中扮演关键角色。脂肪组织通过两种不同方式扩张:脂肪细胞肥大(现有脂肪细胞体积增大)和脂肪细胞增生(新生脂肪细胞形成)。高脂饮食诱导的脂肪细胞肥大会导致脂肪组织功能紊乱,而促进脂肪细胞增生则能维持脂肪组织正常功能。
为阐明具体机制,研究人员设计了一项为期8周的饲养实验。将270尾初始体重360.23±2.07克的草鱼随机分为5组,分别饲喂正常脂肪饲料、高脂饲料以及添加不同剂量CAPE的高脂饲料。通过生长性能测定、组织学分析、转录组测序和细胞实验等多技术手段,系统研究了CAPE对草鱼脂肪-肌肉crosstalk的调控作用。
关键技术方法包括:建立草鱼原代脂肪细胞和成肌细胞体外培养体系,采用Bodipy染色和免疫荧光技术分析细胞分化状态,通过RNA-seq筛选差异表达基因,使用ELISA检测血清肌抑素水平,并利用特异性抑制剂进行通路验证。
3.1 咖啡酸苯乙酯激活成年草鱼脂肪细胞增生
研究发现,CAPE通过上调过氧化物酶体增殖物激活受体γ的表达,显著促进脂肪细胞分化。在体实验显示,CAPE处理组脂肪细胞面积减小,脂肪细胞增生相关基因表达上调,表明CAPE通过激活PPARγ促进脂肪细胞增生。
3.2 激活脂肪细胞增生改善生长性能和肌肉质地
CAPE显著提高草鱼末重、增重率和特定生长率,降低饲料系数。肌肉质地分析表明,CAPE有效改善了高脂饮食导致的肌肉质地参数下降,包括生肉和熟肉的咀嚼性、硬度和弹性等指标。
3.3 膳食补充CAPE激活肌肉中的Taz/Hippo信号通路
转录组分析发现,高脂饮食抑制肌肉中Hippo信号通路效应因子Taz的表达,而CAPE处理可逆转这种抑制效应,表明Taz/Hippo通路参与肌肉质地调控。
3.4 咖啡酸苯乙酯对成肌细胞增殖和分化无直接作用
体外实验证实,CAPE在安全浓度范围内对草鱼成肌细胞的增殖和分化无直接影响,说明其改善肌肉质地的效应是通过间接机制实现的。
3.5 高脂饮食条件下脂肪细胞肥大导致Mstn含量增加
研究发现,脂肪细胞肥大显著增加脂肪组织中肌抑素的mRNA表达和血清Mstn水平,而抑制脂肪细胞肥大可降低Mstn分泌,首次证实Mstn是肥大的脂肪细胞分泌的重要脂肪因子。
3.6 肥大脂肪细胞来源的Mstn通过Taz/Hippo信号通路抑制成肌细胞分化
机制研究表明,Mstn通过抑制Taz/Hippo信号通路进而抑制成肌细胞分化。使用Taz激活剂可逆转Mstn对肌细胞分化的抑制作用,证实了该通路的关键作用。
研究结论表明,高脂饮食诱导的脂肪细胞肥大通过增加脂肪因子Mstn的分泌,抑制肌肉Taz/Hippo信号通路,进而损害肌细胞分化和肌肉质地。而CAPE通过促进脂肪细胞增生,减少Mstn分泌,解除对Taz/Hippo通路的抑制,最终改善肌肉质地。该研究首次在鱼类中揭示"脂肪-肌肉轴"的存在,证实通过调控脂肪组织扩张模式可改善高脂饮食引起的肌肉品质下降,为水产养殖中肌肉品质的营养调控提供了新靶点和理论依据。
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