猪血浆脂质组全景解析：揭示关联健康与胴体品质性状的潜在遗传生物标志物

《Genetics Selection Evolution》：Blood lipidome profiling reveals potential biomarkers linked to health and carcass quality traits in pigs

本刊重磅推荐：此项开创性研究首次系统描绘了健康杜洛克幼猪血浆脂质组全景图，通过对982种循环脂质分子的半定量分析，深入探究了其遗传决定力，并揭示了脂质组丰度与动物免疫能力（如淋巴细胞吞噬功能、γδ T细胞比例）、应激指标（皮质醇）以及生产性能（脂肪沉积与瘦肉率）之间在表型与遗传层面的复杂关联网络。研究不仅证实了血浆脂质谱存在中等遗传力，更鉴定出184个遗传力显著（0.25-0.85）的脂质分子，为通过遗传选育提升猪群健康水平和生产效益提供了全新的潜在脂质生物标志物和理论依据。

　　

引言与背景

养猪业正面临着在减少抗生素使用的同时，维持生产效率和动物健康的双重挑战。除了疫苗接种和生物安全等既定措施外，通过遗传选择提高猪群的免疫能力已被证明是一种前景广阔的策略。动物整体的免疫能力可以通过涵盖先天和适应性免疫的免疫性状来衡量。脂质代谢在多种免疫细胞的调节、活化和分化中起着至关重要的作用。脂质构成了一类广泛的分子，具有多样的功能，例如作为能量储备（甘油三酯）、细胞膜的结构成分（磷脂、胆固醇等）或作为细胞内外信号分子（脂蛋白、鞘脂、神经酰胺等）。脂质在多种免疫机制的调节和发育中也扮演着关键角色。此外，除了对动物免疫和健康至关重要外，脂质代谢也是影响生猪生产性能、胴体特性和产品质量的主要决定因素。

研究方法

本研究使用300头60日龄健康杜洛克幼猪（147头公猪，153头母猪）的血浆样本进行非靶向脂质组学分析。利用超高效液相色谱-四极杆飞行时间质谱（UHPLC-MS/QTOF）技术，共检测并半定量了982种具有特定质荷比（m/z）和保留时间（RT）的脂质分子。通过对HMDB和LIPID MAPS数据库的质量相似性搜索，对脂质特征进行了推定的分类，并对部分脂质（120种）通过MS/MS比对进行了验证。研究评估了这些脂质丰度的遗传决定力（遗传力），并计算了它们与一系列健康、应激和胴体表型之间的表型相关性（r_p）和遗传相关性（r_g）。分析中使用了校正性别和批次效应后的数据，并进行了基于秩次的逆正态转换以标准化数据分布。遗传参数通过双变量动物模型的贝叶斯分析进行估计。

结果分析

脂质组描述性统计与组成

分析显示，血浆脂质组组成高度多样化。三酰甘油（TG）是血浆中最丰富的脂质类别，其次是甘油磷酸胆碱（PC）、甘油磷酸乙醇胺（PE）、二酰甘油（DG）和脂肪酸/酯。通过质谱相似性进行推定鉴定，发现了从脂肪酸、甘油脂、甘油磷脂到鞘脂和甾醇等多种脂质类别。在具有单一推定鉴定的脂质特征中，TG类别最为丰富。共有103个脂质分子的身份通过MS/MS比对得到确认，其中大多数属于TG和PC。

脂质组与健康及生产性状的关联

在表型水平上，脂质丰度与健康和生产性状显示出低到中等的相关性。血清结合珠蛋白（HP）浓度与脂质组的表型相关性最强。红细胞计数是与脂质分子表型相关性数量最多的性状。对55个与最多免疫性状显著相关的脂质分子进行聚类分析，揭示了健康性状分为两个具有相反相关性模式的簇：一个簇包含血浆免疫球蛋白、HP、白细胞和血小板计数等；另一个簇包含C反应蛋白（CRP）、部分红细胞相关参数、B细胞、部分T细胞亚群以及皮质醇水平。在脂质组成上，与这两个簇分别呈正相关和负相关的脂质分子中，磷脂和甘油脂占主要地位。

关于胴体和肉质性状，共有70个脂质分子与至少7个此类性状显著相关。分析显示，脂肪沉积和瘦肉率测量值与脂质组呈现出相反的关联模式：与脂肪沉积正相关的脂质主要由DG和TG组成，而与瘦肉率在遗传水平上正相关的脂质中，潜在的神经酰胺和磷脂更为丰富。

脂质丰度的遗传力

脂质分子丰度的平均遗传力估计值普遍较低，但分布范围广泛。共有184个（约19%）脂质化合物显示出显著的遗传力，其估计值在0.25至0.85之间。遗传力最高的脂质分子L_P_684.5827_10.89376的遗传力后验均值在0.80至0.88之间。分析发现，特定脂质类别（如TG、DG、磷脂）内部既包含高遗传力的分子，也包含低遗传力的分子，表明遗传决定力是分子特异性的，而非类别依赖性的。

脂质组与性状的遗传相关性

在遗传水平上，脂质组与健康和生产性状之间的相关性估计值普遍高于表型相关性。采用保守阈值（后验概率>70%），共有925个脂质分子与一个或多个健康或生产性状存在显著的遗传相关性，总计7592对显著关联。

在健康性状中，与吞噬细胞比例及其吞噬能力相关的性状与脂质组的遗传关联尤为突出，显示出超过200个显著的相关性。例如，脂质L_P_717.5319_7.775038（推定为磷脂）与淋巴细胞和单核细胞的吞噬性状呈强正遗传相关（r_g≥ 0.8），而脂质L_P_481.3172_3.928623（推定为脂肪酸肉碱或溶血磷脂）则与这些性状呈强负遗传相关。γδ T淋巴细胞的比例、血清HP浓度以及红细胞相关参数也与大量脂质分子存在显著遗传相关。

在应激相关性状方面，血浆皮质醇（CORTplasm）浓度与许多脂质分子存在显著的遗传相关性。其中与脂质L_N_748.5516_9.479212（推定为甘油磷酸甘油）的负遗传相关性最强（r_g= -0.94）。毛发皮质醇（CORThair）浓度也显示出大量显著的相关性，且方向性与CORTplasm基本一致。然而，有12个脂质分子与这两种皮质醇测量值呈现出相反的遗传相关性模式，这些脂质涉及甘油脂、磷脂和神经酰胺等多种类别，可能反映了机体对急性应激与慢性应激的不同代谢响应。

对于生产性状，共有659个脂质分子与至少一个胴体或肉质性状存在显著遗传相关。脂肪沉积和瘦肉率测量值均与超过250个脂质分子存在相关，且呈现相反的关联模式。例如，脂质L_P_238.2188_10.97249（鉴定为9-癸烯酰胆碱）与瘦肉率性状呈最强的负遗传相关，与脂肪测量值呈最强的正遗传相关。相反，脂质L_P_997.2807_7.688596（推定为脂肪酰辅酶A）则与背膘厚（BFT）呈最强的负遗传相关，与瘦肉率呈正相关。胴体重（CW）和宰后24小时pH值（pH24）的遗传相关性模式通常与脂肪表型相似。

结论与意义

本研究首次系统分析了猪血浆脂质组的遗传决定力及其与健康和生产力状在表型和遗传层面的关联。结果表明，猪血液脂质组谱具有遗传决定性，并揭示了脂质丰度与免疫、应激和生产性能之间存在广泛的遗传相关性。研究鉴定出大量具有中等至高等遗传力的特异性脂质分子，以及与关键健康和生产性状紧密关联的潜在脂质生物标志物。这些发现加深了我们对脂质代谢在猪免疫调节和生长发育中复杂作用的理解，为未来通过整合脂质组学信息进行遗传选育，以同步改善猪群健康、抗逆性和生产效益，提供了新的科学依据和极具前景的工具。