成纤维细胞生长因子21/细胞外信号调节激酶1/2通路作为关键环节介导低蛋白日粮对猪骨骼肌纤维类型转化的影响

低蛋白（LP）日粮在诱导猪骨骼肌向氧化表型重塑中发挥关键作用，但其潜在靶点和机制仍不确定。本研究旨在探讨成纤维细胞生长因子21（FGF21）——一种与低蛋白摄入相关的内分泌信号——是否介导LP日粮对猪肌纤维类型转变的影响。将24头健康去势断奶仔猪（长白×大白），初始体重为7.25±0.12 kg，随机分为两组，分别饲喂含19.78%粗蛋白（CP）的正常蛋白日粮（NP组）或含16.91% CP的LP日粮（LP组），试验期28天。LP日粮补充晶体氨基酸以达到等量限制性氨基酸。此外，每个日粮组中一半的猪每周随机腹腔注射细胞外信号调节激酶1/2（ERK1/2）抑制剂（0.5 mg/kg体重），其余猪接受等剂量的载体（二甲基亚砜）。采血后，所有猪被安乐死，收集肝脏和背最长肌（LD）肌肉样本。体外，我们还探索了FGF21诱导的猪骨骼肌卫星细胞（PSCs）中肌纤维转化，并转染过表达质粒载体和ERK1/2抑制剂。结果表明，LP日粮显著增加FGF21（P < 0.01），表现为肝脏和LD肌肉中FGF21 mRNA和蛋白表达水平升高，以及血清FGF21浓度增加。此外，饲喂LP日粮的猪表现出更高的氧化型肌纤维比例（P < 0.001），LD肌肉中慢肌球蛋白重链（MyHC）表达水平升高（P < 0.05）和肌红蛋白表达升高（P = 0.080），琥珀酸脱氢酶活性增强（P < 0.01）。这些效应大部分被ERK1/2抑制剂给药所减弱。LP日粮猪LD肌肉中ERK1/2和mTOR复合物1（mTORC1）的激活也被ERK1/2抑制剂处理抑制（P < 0.05）。体外，FGF21过表达增加了PSCs中慢MyHC蛋白表达、ERK1/2磷酸化和mTORC1活性（P < 0.05）。此外，抑制ERK1/2信号显著消除了FGF21诱导的PSCs中氧化型肌纤维表达增强和mTORC1活性增强（P < 0.05）。总之，我们的研究结果表明，FGF21-ERK1/2通路是LP日粮诱导猪肌纤维类型转化的关键介导因子，并为了解LP日粮对猪代谢益处的机制提供了新见解。