多组学解析生长迟缓仔猪肝脏功能改变：转录组、表观组与代谢组的协同调控机制

本研究针对仔猪生长迟缓这一重要临床问题，通过整合转录组测序(RNA-seq)、染色质可及性测序(ATAC-seq)和非靶向代谢组学技术，系统揭示了肝脏在调控子代生长发育中的分子机制。研究人员发现氨基酸代谢基因(IDO1、DAO、UROC1)和先天免疫基因(ISG15、RSAD2、IFIT1)在出生阶段显著差异表达；断奶阶段则鉴定出谷胱甘肽代谢相关基因(GCLM)和代谢物(L-谷胱甘肽、γ-谷氨酰半胱氨酸)通过抑制铁死亡(ferroptosis)促进生长性能。该研究为改善哺乳期和断奶后仔猪生长受限提供了基因靶向和营养干预策略。

　　

在畜牧业生产中，仔猪生长迟缓不仅造成严重的经济损失，更是人类胎儿宫内发育迟缓的理想动物模型。令人担忧的是，出生体重低的个体往往伴随断奶后生长障碍，其背后的分子机制尚未完全阐明。作为代谢中枢的肝脏，其功能异常可能通过营养分配、免疫调节等多途径影响生长发育，但相关研究仍存在重要空白。

湖南农业大学的研究团队在《BMC Genomics》发表的重要研究，通过创新性地整合三种组学技术，绘制了生长迟缓仔猪肝脏的多维分子图谱。研究人员首先建立出生体重(LBW/HBW)和断奶体重(LWW/HWW)极端差异的仔猪模型，采用H&E染色观察肝脏病理变化，随后进行RNA-seq、ATAC-seq和非靶向代谢组学检测，通过生物信息学分析鉴定关键差异基因、代谢物和染色质开放区域，并构建转录因子-基因调控网络。

关键技术包括：建立极端体重差异的仔猪模型(n=5/组)；RNA-seq检测肝脏基因表达谱；ATAC-seq分析染色质可及性；LC-MS/MS非靶向代谢组学；差异表达基因(DEGs)和差异代谢物(SDMs)的功能富集分析；转录因子(MAZ/KLF1)与靶基因调控网络构建。

【肝脏组织病理学特征】H&E染色显示断奶低体重组(LWW)肝脏出现显著空泡化和结构损伤，而出生阶段组间无显著差异。

【出生阶段转录组特征】鉴定462个DEGs，先天免疫相关基因(ISG15、RSAD2、IFIT1)在HBW组显著上调，成为蛋白互作网络中的核心枢纽基因。

【断奶阶段多组学整合】发现铁死亡是唯一在三种组学数据中均显著富集的通路。GCLM基因与L-谷胱甘肽、γ-谷氨酰半胱氨酸协同上调，通过清除活性氧(ROS)抑制肝细胞铁死亡。

【表观调控机制】ATAC-seq鉴定2025个差异开放区域(DARs)，MAZ和KLF1转录因子调控下游靶基因(PML、STAT1、IRF1等)，影响肝脏发育和疾病发生。

这项研究首次系统揭示了肝脏通过多层次调控网络影响仔猪生长发育的分子机制。在理论层面，阐明了氨基酸代谢、铁死亡和表观遗传调控在生长迟缓中的协同作用；在应用层面，GCLM和谷胱甘肽代谢物的发现为营养干预提供了具体靶点。特别值得注意的是，研究建立的"基因-代谢物-表观调控"整合分析框架，为复杂性状的机制解析提供了方法论参考。这些发现不仅对提高畜牧业经济效益具有重要意义，也为人类胎儿生长受限的研究提供了重要启示。