《Poultry Science》：Developmental expression patterns of the FXR-IGF axis during early skeletal muscle growth in ducks
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本研究针对鸭子产后骨骼肌生长效率低于肉鸡的问题，揭示了其在孵化后早期以肌纤维肥大为特征。研究发现，血清和肝脏中胰岛素样生长因子1(IGF1)蛋白水平在孵化后上升，而IGF1和IGF2的基因表达在组织间存在阶段性差异，表明局部IGF信号占主导。尤其关键的是，代谢核受体法尼醇X受体(FXR)表现出组织特异性表达模式，并与局部IGF及生肌调控网络紧密关联，提示FXR可作为连接代谢信号与局部肌肉生长通路的关键分子桥梁，为解决鸭肉生产效率提供了新的调控靶点。
在禽类养殖业中，骨骼肌的发育是决定肉产量和生产效率的核心因素。相比于商业化肉鸡，鸭子的孵化后肌肉生长效率相对滞后，这背后的生物学机制尚未得到充分阐明。理解从胚胎晚期到孵化后早期这一关键窗口期的调控机制，对于提升鸭肉产量具有重要意义。在此过程中，胰岛素样生长因子(Insulin-like growth factor, IGF)系统是协调成肌细胞活动、驱动肌肉生长的中心调节器。然而，在鸭子发育的特定阶段，全身性(内分泌)与局部(自分泌/旁分泌)IGF信号在不同组织(如肝脏和肌肉)中是如何协同作用的，尤其是在转录和蛋白水平上，仍是一个未解之谜。与此同时，代谢调节因子如法尼醇X受体(Farnesoid X receptor, FXR)在组织生长中的作用日益受到关注。FXR作为一种胆汁酸激活的核受体，主要参与肝脏代谢稳态，但也被发现可影响细胞增殖和分化，并可能与IGF等通路存在交互对话。尽管已知FXR在骨骼肌中也有表达，但其在鸭子围产期过渡阶段的发育动态，以及其是否参与调节局部IGF-生肌调控网络，此前完全未知。针对这些知识空白，来自铜仁职业技术学院农业学院的研究团队在《Poultry Science》上发表了一项研究，系统性地揭示了鸭子骨骼肌在胚胎晚期到孵化后早期的发育调控图谱。
为开展此项研究，研究人员运用了多种关键技术方法。他们采集了芷江鸭在胚胎第19天(E19)、第24天(E24)以及孵化后第1天(P1)、第10天(P10)四个时间点的血液、肝脏和骨骼肌样本。通过苏木精-伊红(hematoxylin and eosin, H&E)染色对骨骼肌进行了组织学评估，测量了肌纤维直径和横截面积。利用酶联免疫吸附测定(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)技术，定量测定了血清、肝脏和肌肉中的IGF1和IGF2蛋白浓度。通过实时定量聚合酶链式反应(quantitative Real-time PCR, RT-PCR)，检测了肝脏和骨骼肌中IGF1、IGF2、FXR以及一系列生肌调控基因(如MYOD1、MYF5、PAX7、PCNA、MYH1B、MYF6)的mRNA表达水平。所有数据均通过方差分析(ANOVA)和最小显著性差异(least significant difference, LSD)检验进行统计分析。
组织学评估结果显示，骨骼肌在孵化后经历了显著的肌纤维肥大。 肌纤维直径和横截面积从E24到P10呈渐进式显著增加，表明孵化后肌肉的生长发育主要是通过肌纤维的肥大而非数量增加来实现的。
在IGF1和IGF2含量测定方面，研究发现血清和肝脏中的IGF1蛋白浓度在孵化后显著上升。 血清IGF1水平从E19到P10逐渐增加，而肝脏IGF1在孵化后显著升高，并在P10达到峰值。相反，血清和肝脏中的IGF2蛋白水平在整个发育阶段保持相对稳定。在骨骼肌中，IGF1和IGF2的蛋白浓度则未显示出显著的阶段依赖性变化。
在基因表达层面，IGF1和IGF2在不同组织中的转录模式呈现动态且独立的调控。 在肝脏中，IGF1和IGF2的mRNA表达均在孵化后显著上调。在骨骼肌中，IGF1的mRNA水平在胚胎晚期升高，孵化后维持高位，并在P10进一步上升；而IGF2的表达在胚胎和孵化后早期下降，却在P10显著上调。这提示局部IGF信号可能在肌肉生长中发挥自分泌/旁分泌作用，与系统循环水平变化不同步。
生肌调控基因的表达谱揭示了肌肉发育从胚胎生成到产后肥大的清晰转变。 关键的肌源性调节因子MYOD1和MYF5在胚胎期表达较低，MYOD1在孵化后立即被显著诱导，在P1达到峰值；而MYF5则在P10才显著上调。标记卫星细胞的PAX7基因表达在E24下降，孵化后逐渐恢复。与增殖相关的PCNA基因在胚胎期表达较高，E24下降，孵化后再次升高。与分化和成熟相关的MYH1B和MYF6基因在胚胎期几乎不表达，在P10被强烈上调。这些变化共同表明，孵化后肌肉生长伴随着从增殖向分化和成熟程序的转变。
最为关键的发现之一是FXR基因在肝脏和骨骼肌中表现出截然相反的发育表达模式。 在肝脏中，FXR表达在胚胎期较低，但在孵化后被显著诱导。与之相反，在骨骼肌中，FXR的表达在胚胎晚期和孵化后早期下降，直到P10才部分恢复，呈现出与局部快速生长期相反的动态。相关性分析进一步表明，无论是肝脏还是肌肉中的FXR表达，都与局部组织内的IGF信号成分(如IGF1、IGF2 mRNA)和生肌基因(如MYOD1、MYF5、MYH1B等)的表达呈显著正相关，但与循环中的IGF浓度关联较弱或无关。这强烈提示FXR更多地是通过与局部组织特异性生长信号网络(而非全身内分泌信号)的关联来发挥作用的。
综上所述，这项研究系统阐明了鸭子从胚胎晚期到孵化后早期骨骼肌生长的关键调控机制。研究发现，孵化后肌肉生长以肌纤维肥大为主要特征，并伴随着局部IGF信号和生肌基因网络的阶段性、组织特异性调控。研究首次揭示了代谢核受体FXR在此过程中的独特表达模式：在肝脏中被诱导，在骨骼肌中被抑制，且其表达与局部IGF-生肌调控网络紧密关联，而与系统循环IGF水平关系不大。这些结果共同表明，鸭子的产后骨骼肌发育受精确的组织特异性调控程序支配，其中FXR可能扮演了连接代谢信号与局部肌肉生长通路的关键整合分子角色。该研究不仅增进了对禽类肌肉发育生物学的理解，也为通过靶向FXR-IGF轴等局部调控通路来改善鸭肉生产效率提供了新的潜在分子靶点和理论依据。
