李 菁 李 翔 楊晶晶 馬玉俊

（西藏職業(yè)技術(shù)學(xué)院，西藏拉薩 850000）

在我國，飼養(yǎng)家豬的歷史可以追溯到大約9 000 年前[1-4]，對豬進行選擇選育大約出現(xiàn)在7 世紀左右[5]。在豬的養(yǎng)殖過程中，受我國地域、氣候和地理環(huán)境復(fù)雜的影響，豬的馴化經(jīng)歷了不同程度的自然選擇，導(dǎo)致本土豬的品種[6]在表型和特征上出現(xiàn)多樣化。因此，我國地方豬種具有典型的地域性特征，可以對多種環(huán)境（缺氧、低壓、冷、熱）表現(xiàn)出廣泛的適應(yīng)性[4]。

根據(jù)生活地區(qū)和環(huán)境適應(yīng)能力的不同，我國本土豬可以分為6 個地理類型[7]；分別是華南區(qū)、西南區(qū)、華中區(qū)、高原區(qū)（PC）、江海區(qū)（JDC）和華北區(qū)（NC）豬種。不同地區(qū)豬在表型上具有典型的差異。此外，受環(huán)境和氣候影響，南部地區(qū)和高原地區(qū)豬體型比北方豬小[8,9]。我國北方地區(qū)氣候寒冷干燥，南方地區(qū)氣候濕熱。動物可以通過與環(huán)境耐受性相關(guān)的遺傳變異更好地適應(yīng)當?shù)丨h(huán)境[10-12]。南方地區(qū)的豬品種對高濕環(huán)境適應(yīng)性較好，藏豬能適應(yīng)高原地區(qū)高海拔、低氣壓、缺氧的惡劣環(huán)境。但在實際上，不同地理區(qū)域的豬已經(jīng)進化出適應(yīng)該區(qū)域的能力，從而產(chǎn)生了具有代表性的特征[13]。

1 藏豬的特點及養(yǎng)殖優(yōu)勢

藏豬是我國豬的原型品種，其特點是適應(yīng)廣泛的飼養(yǎng)條件，特別是惡劣的高原環(huán)境[14]，藏豬瘦肉率高，由于自由放養(yǎng)，被認為是綠色食品，使得它在高端市場特別受歡迎[15]。作為小型豬，藏豬的大小與人類相似，這使它們成為人類醫(yī)學(xué)研究的優(yōu)勢模型[16]。此前的一些研究[17]比較了藏豬和約克夏豬各自的免疫性能，表明藏豬具有更強的先天性免疫，這可以在宿主體內(nèi)觸發(fā)相對良好的局部或系統(tǒng)免疫反應(yīng)，以抵御入侵的病原體。同時，當藏豬被引進并在其他地區(qū)繁殖時，沒有出現(xiàn)不適應(yīng)環(huán)境或疾病[18]。一種含有藏豬IL-23 基因的DNA 重組疫苗被證明能夠增強豬對豬圓環(huán)病毒2 型感染的整體免疫應(yīng)答[19]。

2 藏豬腸道菌群的相關(guān)研究

2.1 腸道菌群的作用

腸道菌群在維持宿主健康方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用[20]。研究表明，腸道菌群不僅與促進宿主的黏膜免疫、全身免疫和造血有關(guān)[21]，而且還與調(diào)節(jié)宿主高血壓相關(guān)的代謝紊亂和炎癥有關(guān)[22]。此外，腸道微生物被認為是一種獲得性細菌防御系統(tǒng)[20]。腸道微生物群和宿主免疫之間的相互作用有效地抑制了蠕蟲誘發(fā)的結(jié)腸炎[23]。最近研究表明，腸道微生物菌群的調(diào)整可以提高結(jié)腸、直腸癌的治療效果[24]。相反，腸道細菌和真菌的失調(diào)可能導(dǎo)致腸道微生物屏障的喪失，從而增加宿主對疾病易感性[25]。有報道稱，通過結(jié)腸透析緩解腸道菌群失衡可以保護透析前慢性腎病患者的腎功能[26]。

2.2 對藏豬腸道菌群的研究

此外，藏豬的腸道菌群結(jié)構(gòu)比巴克夏豬和長白豬更為復(fù)雜。相關(guān)研究表明，腸道菌群在藏豬適應(yīng)青藏高原惡劣環(huán)境方面發(fā)揮著重要作用。藏豬作為高原豬的一種，同樣具有相應(yīng)適應(yīng)高原環(huán)境的調(diào)控機制。由此推斷，固定的高海拔環(huán)境有助于塑造特定的腸道微生物菌群，進而促進動物適應(yīng)惡劣的環(huán)境。

3 藏豬脂肪沉積相關(guān)轉(zhuǎn)錄組學(xué)研究

3.1 藏豬脂肪代謝機理

在我國，豬肉作為主要的肉類，其需求量占總?cè)忸愋枨罅康?0%以上，豬的品種和豬肉品質(zhì)直接關(guān)系著我國人民的生活質(zhì)量[28,29]。脂肪沉積是豬生長過程中一個重要的生物過程，脂肪性狀與豬肉品質(zhì)、豬的生產(chǎn)效率和繁殖性狀密切相關(guān)[30,31]。脂肪組織在身體中的作用有保護內(nèi)臟器官、儲存能量、溫度調(diào)節(jié)、激素合成和分解等；脂肪參與機體脂肪酸合成，并介導(dǎo)脂肪細胞的分化代謝等[32,33]。對不同品種豬的脂肪和肌肉組織的轉(zhuǎn)錄組進行比較，是研究脂肪形成過程中功能基因表達的一種新方法[34]。脂肪組織是一種復(fù)雜的、具有代謝活性的組織，其組成的脂肪細胞是一種動態(tài)的、高度調(diào)節(jié)的細胞群[35]。豬脂肪沉積過程是由包括脂質(zhì)分泌因子在內(nèi)的多個轉(zhuǎn)錄因子級聯(lián)調(diào)控的，而豬脂肪沉積是一個復(fù)雜的多微效基因控制的數(shù)量性狀[36,37]。在選擇用于育種的豬時，肉質(zhì)性狀被認為是重要指標，而肌內(nèi)脂肪（IMF）含量直接影響豬肉的口感品質(zhì)[38-40]。豬背膘厚是測定商品豬脂肪沉積的重要指標。豬背膘厚可直接反映其體脂含量[41]。研究減少背膘沉積的措施是有效促進豬遺傳改良的重要途徑。因此，探索豬背部脂肪沉積的調(diào)控機制和分子機制具有重要意義。我國大量引進了瘦肉率較高的大約克豬品種，非常符合現(xiàn)代人對豬肉飲食的要求，是我國豬肉食品的主要來源之一[42]。藏豬體型較小，是一種耐粗飼的高脂肪沉積豬品種，是研究脂肪沉積性狀的首選試驗動物[43,44]。

3.2 藏豬背膘厚表達基因研究

Gong[45]等通過RNAseq 測序，比較了30、90、180日齡藏豬（脂肪型）和約克豬（瘦肉型）的背膘厚基因，發(fā)現(xiàn)30、90 日齡組豬的背膘厚度的差異表達基因（DEGs）為800 個。90 日齡組與180 日齡組比較得到904 個差異表達基因；與180 日齡組相比，30 日齡組獲得57 個差異表達基因；3 組交點得到324 個差異表達基因。在脂肪沉積和代謝過程中，大量基因的特異性表達形成了復(fù)雜的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和信號通路。差異表達基因的功能注釋顯示，除30 日齡和180 日齡的結(jié)果外，其余各組結(jié)果基本一致，主要涉及單羧酸轉(zhuǎn)運、脂質(zhì)分解代謝過程、中性脂質(zhì)分解代謝過程、類固醇代謝過程、肉毒堿穿梭系統(tǒng)和棕色脂肪細胞分化。通過比較得到57個差異表達基因的功能注釋；30 日齡和180 日齡組豬的氧化石墨烯富集試驗。結(jié)果顯示，在豬整個生長階段都存在脂質(zhì)運輸和肌肉生長發(fā)育。30 日齡組、90 日齡組、180 日齡組比較得到的差異表達基因數(shù)量為57 個、800個和904 個，豬的脂質(zhì)沉積過程主要體現(xiàn)在生長中后期，這一數(shù)量增量與豬的生長發(fā)育趨勢完全一致。

3.3 藏豬脂肪酸合成的相關(guān)研究

乙酰輔酶a 羧化酶α（acetyl-CoA carboxylase alpha, ACACA）是丙酸代謝、脂肪酸生物合成、AMPK信號通路中的重要關(guān)鍵基因。胰島素信號通路和胰高血糖素信號通路在脂肪酸的從頭合成中起著重要作用。相關(guān)研究表明動物機體內(nèi)ACACA 基因在脂肪酸代謝活性強的組織中高度表達，其主要通過促進脂肪酸生物合成在脂質(zhì)代謝中發(fā)揮重要作用[46]。Gong 等[45]的研究顯示，在豬背膘組織中ACACA 有極高的表達，表明藏豬肌肉組織中脂肪的沉淀與ACACA 的表達之間存在正相關(guān)關(guān)系。

3.4 藏豬糖代謝與脂肪代謝的研究

溶質(zhì)載體家族2 成員4（Solute carrier family 2 member 4, SLC2A4），又稱葡萄糖轉(zhuǎn)運蛋白4（glucose transporter protein 4,GLUT4），是細胞攝取葡萄糖的重要轉(zhuǎn)運蛋白，主要在肌肉和脂肪組織中表達，對藏豬的肌肉和脂肪組織進行轉(zhuǎn)錄組測序，對KEGG 信號通路進行分析，結(jié)果表明，在藏豬的生長發(fā)育過程中，有意義的信號通路主要集中在葡萄糖代謝方面，雖然與脂質(zhì)合成和代謝沒有直接關(guān)系，但糖和脂質(zhì)可以相互轉(zhuǎn)化并共同參與三羧酸循環(huán)。因此，葡萄糖代謝過程可能對脂質(zhì)代謝有間接影響。表明藏豬在生長發(fā)育后期，機體的代謝途徑主要集中在葡萄糖代謝，一方面用于機體的正常新陳代謝；另一方面用于機體的脂肪沉積。

4 高原環(huán)境對藏豬基因表達及機體調(diào)控的影響

4.1 高原環(huán)境對藏豬的影響

藏豬因生活環(huán)境不同導(dǎo)致長時間的機體應(yīng)激代償，使其形成獨特的機體調(diào)控方式，從而使生活習(xí)性、生理周期和機體狀態(tài)等產(chǎn)生與平原豬不同的特點，主要是高原地區(qū)的高海拔低溫低氧對豬產(chǎn)生的影響。這種影響在長時間的自然選擇中，不單只存在于生活習(xí)性和機體性狀中，更影響了藏豬本身的遺傳、繁殖性能在分子水平上發(fā)生改變。高原的低溫、低壓、低氧分壓、強輻射等特點，在豬生產(chǎn)中可引起氧化應(yīng)激[47-49]。動物和人類組織缺氧或缺血時，抗氧化酶活性降低，而呼吸、血液、尿液和組織樣本中氧化應(yīng)激生物標志物、氧自由基和脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物增加[50,51]。

豬是對缺氧刺激最敏感的動物之一。當發(fā)生缺氧時，豬體細胞和組織中氧化應(yīng)激（組織氧化狀態(tài)）的生物標志物水平顯著升高[52]。丙二醛是細胞內(nèi)自由基過氧化反應(yīng)的終產(chǎn)物，間接指示細胞氧化損傷程度[53]。Diao等[54]研究表明，藏豬的空腸中丙二醛含量低于約克夏豬。Hu 等[55]研究發(fā)現(xiàn)，藏豬心臟和肝臟中的丙二醛水平明顯低于杜長大三元豬，說明高原環(huán)境對藏豬器官的氧化應(yīng)激作用小于對杜長大三元豬器官的氧化應(yīng)激作用。

4.2 藏豬高抗氧化能力與Nrf2 有關(guān)

缺氧環(huán)境可導(dǎo)致活性氧和活性氮增加，導(dǎo)致氧化應(yīng)激，影響抗氧化防御系統(tǒng)，激活關(guān)鍵的抗氧化信號通路[56,57]。氧化應(yīng)激下Nrf2（由NFE2L2 基因編碼）激活可誘導(dǎo)編碼NAD（P）H 醌脫氫酶1（NQO1）、血紅素加氧酶1（HO-1）、SOD、CAT、GSH-Px 和GCL 等抗氧化酶的基因轉(zhuǎn)錄，從而降低氧化應(yīng)激反應(yīng)[58,59]。在高原低氧環(huán)境下，藏豬的Nrf2 蛋白和基因表達水平高于杜長大三元雜交豬，表明高原環(huán)境下的藏豬高抗氧化能力與Nrf2 途徑密切相關(guān)。

相關(guān)研究表明[55]，藏豬在心臟和肝臟中AMPK 蛋白水平和mRNA 表達水平均高于杜長大三元豬。Hao 等[60]認為AMPK 對TP 肝臟的抗氧化能力至關(guān)重要。此外，激活的AMPK 參與了Nrf2 信號通路[61]的調(diào)控。AMPK 激活[61]后，Nrf2 下游抗氧化酶表達增加，活性氧水平降低。MAPK 信號通路參與多種生物過程，包括調(diào)節(jié)氧化應(yīng)激、炎癥、凋亡和細胞增殖。p38 MAPK 參與一系列信號通路，并對炎癥細胞因子和活性氧等應(yīng)激刺激作出反應(yīng)。Nrf2 激活抗氧化基因轉(zhuǎn)錄受到p38 MAPK 的正向調(diào)控。該研究中藏豬心臟和肝臟中p38 MAPK 和Nrf2 的表達上調(diào)，可以提高抗氧化蛋白和基因的表達水平。說明激活p38 MAPK/Nrf2 通路可減輕心臟和肝臟的氧化損傷。

5 藏豬適應(yīng)高海拔環(huán)境相關(guān)機制研究

Wang 等[62]通過對高海拔藏豬和低海拔榮昌豬進行多組織轉(zhuǎn)錄測序，采用加權(quán)相關(guān)網(wǎng)絡(luò)分析（weighted correlation network analysis, WGCNA），確定了與這些組織相關(guān)的關(guān)鍵模塊。結(jié)合復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)分析和生物信息學(xué)分析，識別關(guān)鍵基因和三節(jié)點網(wǎng)絡(luò)基序。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在肌肉、肝臟、心臟、脾臟、腎臟和肺6 個組織中，肺組織可能是藏豬適應(yīng)缺氧環(huán)境的關(guān)鍵器官。在藏豬肺組織中發(fā)現(xiàn) KLF4、BCL6B、EGR1、EPAS1、SMAD6、SMAD7、KDR、ATOH8 和CCN1 基因可能是缺氧適應(yīng)的調(diào)節(jié)因子。KLF4 和EGR1 基因可能同時調(diào)控BCL6B基因，形成KLF4-EGR1-BCL6B 復(fù)合體。該復(fù)合物以KLF4 為主，可能通過介導(dǎo)TGF-β 信號通路增強藏豬的耐缺氧能力。該復(fù)合物還可能影響PI3K-Akt 信號通路，在缺氧引起的血管生成中發(fā)揮重要作用。因此，推測KLF4-EGR1-BCL6B 復(fù)合物可能有利于藏豬在低氧環(huán)境中更好地生存。

藏豬長期生活在高海拔地區(qū)，經(jīng)歷了強烈的選擇，心臟發(fā)育良好，能很好地適應(yīng)低氧環(huán)境。遷移到高海拔地區(qū)的遷徙哺乳動物暴露在慢性缺氧環(huán)境中，這將導(dǎo)致心臟肥大并最終導(dǎo)致心力衰竭。Zhang 等[62]通過比較高海拔藏豬和高海拔約克夏豬鑒定出的384 個甲基化基因，發(fā)現(xiàn)甲基化基因是藏豬高原適應(yīng)性的潛在候選基因。在這384 個甲基化基因中，有183 個甲基化基因通過低海拔藏豬和低海拔約克夏豬的比較也被鑒定出來，表明了兩個品種間甲基化水平的穩(wěn)定差異。

6 小結(jié)

我國地域?qū)拸V、環(huán)境復(fù)雜，在長期的自然選擇中，生豬在我國不同地區(qū)都演變出了特有的地方品種，具有不同的生產(chǎn)特性，其中藏豬作為一種在青藏高原地區(qū)所特有的品種，具有適應(yīng)性強和瘦肉率高等特點；由于其生活環(huán)境的特異性，在長期的演化中，藏豬的機體性狀在基因?qū)用嬉雅c其他品種豬存在差異，這可能是藏豬肉質(zhì)獨特的原因。本文以藏豬與其他品種豬進行相互比較，從分布地域、腸道微生物菌群差異、代謝機制、基因表達、脂肪合成與代謝、抗氧化和基因甲基化等方面綜合闡述了藏豬與其他品種生豬之間的差別，較為完整地分析了藏豬特有的適應(yīng)機制，為我國養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展提供了一定的參考。