纳米维生素A通过非编码RNA调控猪肌内脂肪沉积的分子机制研究

本研究针对猪肉品质提升的关键指标——肌内脂肪(Intramuscular fat, IMF)沉积问题，山西农业大学团队通过纳米维生素A(Nano VA)干预新生仔猪，结合全转录组测序技术，揭示了circRNA/lncRNA-miRNA-mRNA竞争性内源RNA(ceRNA)网络调控机制。研究发现90个差异circRNAs、805个差异lncRNAs和58个差异miRNAs通过胰岛素信号通路、mTOR信号通路等参与脂肪代谢调控，构建了包含PIK3AP1、XIAP等关键靶点的ceRNA网络，为改善猪肉品质提供了新理论依据。

　　

猪肉品质提升的分子密码：纳米维生素A如何通过RNA网络调控肌内脂肪

随着消费者对猪肉品质要求的提升，肌内脂肪(Intramuscular fat, IMF)含量已成为衡量肉质嫩度、多汁性和风味的关键指标。然而，现代瘦肉型猪种普遍存在IMF含量不足的问题，传统育种手段难以兼顾生长速度与脂肪沉积平衡。维生素A(VA)及其代谢产物虽被证实能调节脂肪代谢，但口服生物利用度低、易被胃酸降解等问题限制了其应用。更关键的是，VA调控IMF沉积的分子机制，尤其是非编码RNA(ncRNA)的参与方式仍属空白。

山西农业大学的研究团队在《BMC Genomics》发表创新性研究，首次揭示纳米维生素A(Nano VA)通过circRNA/lncRNA-miRNA-mRNA网络调控猪IMF沉积的分子机制。研究人员对Nano VA处理组和对照组猪的背最长肌进行全转录组测序，结合生物信息学分析和实验验证，发现Nano VA通过激活胰岛素信号通路、抑制NF-κB炎症通路，重塑脂肪代谢网络，显著提升IMF含量。该研究为精准改善猪肉品质提供了新靶点和理论框架。

关键技术方法
研究选用32头新生杜洛克×长白×大白杂交仔猪，随机分为Nano VA处理组(每周肌肉注射2500 IU/kg)和对照组，饲养至2月龄采集背最长肌样本。通过Trizol法提取总RNA，分别构建circRNA/lncRNA文库(Illumina Novaseq 6000平台双端测序)和miRNA文库(Illumina HiSeq 2500平台单端测序)。采用CIRCExplorer2、StringTie等工具鉴定非编码RNA，利用edgeR/DESeq2筛选差异表达分子，通过TargetScan和miRanda预测ceRNA互作关系，最后用RT-qPCR验证关键分子表达趋势。

主要研究结果

circRNA调控特征
测序鉴定到17,367个circRNAs，其中90个差异表达(52上调/38下调)。染色体分布分析显示1号染色体含量最高(图1A)，88.2%为外显子来源circRNA(图1B)。源基因富集分析揭示，circRNA10734(PRKAR1A)通过激活蛋白激酶A(PKA)促进PPARγ²/C/EBPβ结合，而circRNA11299(TRAM1)通过抑制NF-κB通路减轻炎症对脂肪分化的阻碍(图1F)。KEGG分析显示circRNAs显著参与mTOR信号通路和脂肪酸延伸代谢(图1G)。

lncRNA调控网络
发现14,385个lncRNAs中805个差异表达(430上调/375下调)，60.13%为基因间lncRNA(图2B)。靶基因富集显示MSTRG.15564.1通过CTCF转录因子调控表观遗传修饰，而MSTRG.1401.2通过ssc-miR-17-3p竞争性结合上调抗凋亡蛋白XIAP表达(图2F)，促进脂肪细胞存活。

miRNA作用机制
1,127个miRNAs中58个差异表达(33上调/25下调)，22nt长度占比最高(图3A)。miR-32-5p通过抑制KLF3转录因子解除对PPARγ的抑制作用(图3F)，而miR-17-3p通过靶向ALDH1A1(乙醛脱氢酶1A1)影响视黄酸代谢(图3G)。

ceRNA网络构建
整合分析获得包含9个mRNA、3个miRNA、50个lncRNA和9个circRNA的核心网络(图5)。典型调控轴包括：

1. circRNA2640/circRNA11556-ssc-miR-1296-5p-PIK3AP1轴激活PI3K-Akt通路；
2. MSTRG.543.4/MSTRG.1281.3-ssc-miR-17-3p-XIAP轴抑制脂肪细胞凋亡；
3. MSTRG.7503.15/circRNA11514-ssc-miR-17-3p-ALDH1A1轴调控视黄醇代谢。

研究意义与展望
该研究首次系统阐明Nano VA通过ncRNA网络调控IMF沉积的多层次机制：在时空维度上，circRNAs和lncRNAs通过竞争性吸附miRNAs，解除其对PIK3AP1、GPAT4等脂代谢关键基因的抑制；在通路层面，协同激活PI3K-Akt和PPARγ等促脂肪生成通路，同时抑制NF-κB和自噬相关通路。实验验证的circRNA11556-PIK3AP1等调控轴为分子育种提供了新靶点，而Nano VA肌肉注射方案克服了传统VA制剂的吸收瓶颈。

未来研究可进一步解析：1) Nano VA在肌肉组织的特异性递送机制；2)关键circRNA(如circRNA11556)的体内功能验证；3) ceRNA网络与肌肉发育的协同调控关系。该成果不仅为猪肉品质改良提供了理论依据，也为人类代谢性疾病研究提供了大型动物模型参考。