在禽類養(yǎng)殖業(yè)中，骨骼肌的發(fā)育是決定肉產(chǎn)量和生產(chǎn)效率的核心因素。相比于商業(yè)化肉雞，鴨子的孵化后肌肉生長效率相對滯后，這背后的生物學機制尚未得到充分闡明。理解從胚胎晚期到孵化后早期這一關(guān)鍵窗口期的調(diào)控機制，對于提升鴨肉產(chǎn)量具有重要意義。在此過程中，胰島素樣生長因子(Insulin-like growth factor, IGF)系統(tǒng)是協(xié)調(diào)成肌細胞活動、驅(qū)動肌肉生長的中心調(diào)節(jié)器。然而，在鴨子發(fā)育的特定階段，全身性(內(nèi)分泌)與局部(自分泌/旁分泌)IGF信號在不同組織(如肝臟和肌肉)中是如何協(xié)同作用的，尤其是在轉(zhuǎn)錄和蛋白水平上，仍是一個未解之謎。與此同時，代謝調(diào)節(jié)因子如法尼醇X受體(Farnesoid X receptor, FXR)在組織生長中的作用日益受到關(guān)注。FXR作為一種膽汁酸激活的核受體，主要參與肝臟代謝穩(wěn)態(tài)，但也被發(fā)現(xiàn)可影響細胞增殖和分化，并可能與IGF等通路存在交互對話。盡管已知FXR在骨骼肌中也有表達，但其在鴨子圍產(chǎn)期過渡階段的發(fā)育動態(tài)，以及其是否參與調(diào)節(jié)局部IGF-生肌調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，此前完全未知。針對這些知識空白，來自銅仁職業(yè)技術(shù)學院農(nóng)業(yè)學院的研究團隊在《Poultry Science》上發(fā)表了一項研究，系統(tǒng)性地揭示了鴨子骨骼肌在胚胎晚期到孵化后早期的發(fā)育調(diào)控圖譜。

為開展此項研究，研究人員運用了多種關(guān)鍵技術(shù)方法。他們采集了芷江鴨在胚胎第19天(E19)、第24天(E24)以及孵化后第1天(P1)、第10天(P10)四個時間點的血液、肝臟和骨骼肌樣本。通過蘇木精-伊紅(hematoxylin and eosin, H&E)染色對骨骼肌進行了組織學評估，測量了肌纖維直徑和橫截面積。利用酶聯(lián)免疫吸附測定(enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA)技術(shù)，定量測定了血清、肝臟和肌肉中的IGF1和IGF2蛋白濃度。通過實時定量聚合酶鏈式反應(yīng)(quantitative Real-time PCR, RT-PCR)，檢測了肝臟和骨骼肌中IGF1、IGF2、FXR以及一系列生肌調(diào)控基因(如MYOD1、MYF5、PAX7、PCNA、MYH1B、MYF6)的mRNA表達水平。所有數(shù)據(jù)均通過方差分析(ANOVA)和最小顯著性差異(least significant difference, LSD)檢驗進行統(tǒng)計分析。

組織學評估結(jié)果顯示，骨骼肌在孵化后經(jīng)歷了顯著的肌纖維肥大。 肌纖維直徑和橫截面積從E24到P10呈漸進式顯著增加，表明孵化后肌肉的生長發(fā)育主要是通過肌纖維的肥大而非數(shù)量增加來實現(xiàn)的。

在IGF1和IGF2含量測定方面，研究發(fā)現(xiàn)血清和肝臟中的IGF1蛋白濃度在孵化后顯著上升。 血清IGF1水平從E19到P10逐漸增加，而肝臟IGF1在孵化后顯著升高，并在P10達到峰值。相反，血清和肝臟中的IGF2蛋白水平在整個發(fā)育階段保持相對穩(wěn)定。在骨骼肌中，IGF1和IGF2的蛋白濃度則未顯示出顯著的階段依賴性變化。

在基因表達層面，IGF1和IGF2在不同組織中的轉(zhuǎn)錄模式呈現(xiàn)動態(tài)且獨立的調(diào)控。 在肝臟中，IGF1和IGF2的mRNA表達均在孵化后顯著上調(diào)。在骨骼肌中，IGF1的mRNA水平在胚胎晚期升高，孵化后維持高位，并在P10進一步上升；而IGF2的表達在胚胎和孵化后早期下降，卻在P10顯著上調(diào)。這提示局部IGF信號可能在肌肉生長中發(fā)揮自分泌/旁分泌作用，與系統(tǒng)循環(huán)水平變化不同步。

生肌調(diào)控基因的表達譜揭示了肌肉發(fā)育從胚胎生成到產(chǎn)后肥大的清晰轉(zhuǎn)變。 關(guān)鍵的肌源性調(diào)節(jié)因子MYOD1和MYF5在胚胎期表達較低，MYOD1在孵化后立即被顯著誘導，在P1達到峰值；而MYF5則在P10才顯著上調(diào)。標記衛(wèi)星細胞的PAX7基因表達在E24下降，孵化后逐漸恢復。與增殖相關(guān)的PCNA基因在胚胎期表達較高，E24下降，孵化后再次升高。與分化和成熟相關(guān)的MYH1B和MYF6基因在胚胎期幾乎不表達，在P10被強烈上調(diào)。這些變化共同表明，孵化后肌肉生長伴隨著從增殖向分化和成熟程序的轉(zhuǎn)變。

最為關(guān)鍵的發(fā)現(xiàn)之一是FXR基因在肝臟和骨骼肌中表現(xiàn)出截然相反的發(fā)育表達模式。 在肝臟中，F(xiàn)XR表達在胚胎期較低，但在孵化后被顯著誘導。與之相反，在骨骼肌中，F(xiàn)XR的表達在胚胎晚期和孵化后早期下降，直到P10才部分恢復，呈現(xiàn)出與局部快速生長期相反的動態(tài)。相關(guān)性分析進一步表明，無論是肝臟還是肌肉中的FXR表達，都與局部組織內(nèi)的IGF信號成分(如IGF1、IGF2 mRNA)和生肌基因(如MYOD1、MYF5、MYH1B等)的表達呈顯著正相關(guān)，但與循環(huán)中的IGF濃度關(guān)聯(lián)較弱或無關(guān)。這強烈提示FXR更多地是通過與局部組織特異性生長信號網(wǎng)絡(luò)(而非全身內(nèi)分泌信號)的關(guān)聯(lián)來發(fā)揮作用的。

綜上所述，這項研究系統(tǒng)闡明了鴨子從胚胎晚期到孵化后早期骨骼肌生長的關(guān)鍵調(diào)控機制。研究發(fā)現(xiàn)，孵化后肌肉生長以肌纖維肥大為主要特征，并伴隨著局部IGF信號和生肌基因網(wǎng)絡(luò)的階段性、組織特異性調(diào)控。研究首次揭示了代謝核受體FXR在此過程中的獨特表達模式：在肝臟中被誘導，在骨骼肌中被抑制，且其表達與局部IGF-生肌調(diào)控網(wǎng)絡(luò)緊密關(guān)聯(lián)，而與系統(tǒng)循環(huán)IGF水平關(guān)系不大。這些結(jié)果共同表明，鴨子的產(chǎn)后骨骼肌發(fā)育受精確的組織特異性調(diào)控程序支配，其中FXR可能扮演了連接代謝信號與局部肌肉生長通路的關(guān)鍵整合分子角色。該研究不僅增進了對禽類肌肉發(fā)育生物學的理解，也為通過靶向FXR-IGF軸等局部調(diào)控通路來改善鴨肉生產(chǎn)效率提供了新的潛在分子靶點和理論依據(jù)。