doi: 10.15389/agrobiology.2018.6.1262rus
УДК 636.4:637.074
Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства науки и высшего образования РФ (проект 14.604.21.0182, идентификатор RFMEFI60417X0182).
ЛИПИДНЫЙ СОСТАВ ОБРАЗЦОВ МЫШЕЧНОЙ И ЖИРОВОЙ
ТКАНИ У СВИНЕЙ (Sus scrofa domesticus Erxleben, 1777) ПОРОДЫ
ДЮРОК:
ОСОБЕННОСТИ И КОРРЕЛЯЦИИ
А.C. ПАВЛОВА1, А.А. ВАНЮШКИНА1, Е.А. ЮШИНА1, А.Н. ЕГОРОВА1,2, Д.А. ПЕТРОВА1, А.А. БЕЛОУС3, Н.А. АНИКАНОВ1, П.В. МАЗИН1
Определение метаболических характеристик в сочетании с генотипированием, разработка новых специфических маркеров для предсказания индивидуальных фенотипических характеристик на основе корреляционных исследований, создание методов фенотипирования с использованием технологий липидного анализа для оценки комплексного влияния факторов, обусловливающих фенотипические особенности особи, — это актуальные направлениям исследований по генетике и селекции сельскохозяйственных животных (D.P. Lo Fiego с соавт., 2002; D.P. Lo Fiego с соавт., 2005; R. Rossi с соавт., 2002). На основании данных анализа генетических особенностей животных и метаболических характеристик возможно создание предсказательных моделей для точного количественного фенотипирования животных и их потомства. В представленной работе впервые выполнен сравнительный анализ результатов нетаргетированного масс-спектромет-рического исследования липидного состава мясной и жировой ткани различных областей туши в режиме регистрации положительных ионов. Цель исследования — липидный анализ мышечной и жировой тканей свиней для дальнейшего построения предсказательных моделей фенотипирования животных. Исследования осуществляли на образцах мышечной и жировой ткани, отобранных post mortem у 9 хрячков (Sus scrofa domesticus) породы дюрок (возрасте 150-180 сут) отечественной репродукции, выращиваемых с использованием автоматических кормовых станций GENSTAR («Cooperl», Франция) (ООО «СГЦ», п. Верхняя Хава, Воронежская обл.). Образцы отбирали в трех точках длиннейшей мышцы спины, в трех точках двуглавой мышцы бедра, а также в двух точках подкожного дорсального жира (всего проанализировали 72 образца). Детекцию соединений проводили методом жидкостной хроматографии в сочетании с высокоточной времяпролетной масс-спектрометрией. Экстракция липидов проводилась с использованием метил-трет-бутилового эфира и метанола. Тип используемой ионизации — электроспрей. В результате были получены 844 хромато-масс-спектрометрических пика, удовлетворяющие критериям качества детекции, которые были включены в анализ. Пики аннотировали с использованием базы данных LIPID MAPS (http://www.lipidmaps.org) с ограничением точности 10 ppm. Мы выявили достоверные различия по липидному составу между жировой и мышечной тканью, в то время как между двумя разными образцами одной ткани различия несущественны. Коэффициенты корреляции Пирсона между липидными профилями мышечной и жировой ткани были ниже (значения r от 0,48 до 0,86, в среднем r = 0,69; 95 % доверительный интервал — от 0,61 до 0,79), а между липидным составом образцов только мышечной или только в жировой ткани оказались выше — от 0,73 до 0,99, в среднем r = 0,93; 95 % доверительный интервал — от 0,86 до 0,97; в непарном тесте Стьюдента p-значение < 0,01). Отличие образцов мышечной ткани от образцов подкожного жира подтвердила кластеризация данных. Для всех исследованных образцов выполнено аннотирование основных групп липидов: три- и диацилглицеролов (TAG и DAG), фосфатидилхолинов (PC) (включая лизофосфатидилхолины LPC), фосфатидилэтаноламинов (PE), фосфатидилсеринов (PS), фосфатидных кислот (PA) и фосфатидилинозитолов (PI). Обнаружено, что образцы жировой ткани обогащены триацилглицеролами, а мышцы — фосфолипидами. Таким образом, в результате проведенного исследования определены основные типы липидов, представленные в различных участках жировой и мышечной ткани свиней, и выявлены различия в липидном составе для разных участков двух типов мышц (biceps femoris и longissimus dorsi), а также между жировой и мышечной тканью. На основании полученных результатов можно сделать вывод, что жидкостная хроматография, совмещенная с времяпролетной масс-спектрометрией, позволяет эффективно получать объективные и воспроизводимые данные о липидомах сельскохозяйственных животных с целью молекулярного фенотипирования животных для оценки в процессе селекции.
Ключевые слова: липидом, фенотипирование животных, Sus scrofa domesticus, свиньи, порода дюрок, высокоэффективная жидкостная хроматография, масс-спектрометрия, мышечная ткань, жировая ткань.
А.S. Pavlova1, А.А. Vanyushkina1, Е.А. Ushina1, А.N. Egorova1,2,
D.А. Petrova1,
А.А. Belous3, N.А. Anikanov1, P.V. Mazin1
A key direction in animal genetics and animal breeding is currently the study of metabolic characteristics of animals in combination with their genotyping, which leads to the development of the new specific markers for prediction the individual phenotypic characteristics of animals based on correlation studies. This would further make possible to create new methods for animal phenotyping using lipid analysis techniques to assess the complex effect of environmental and genetic factors (D.P. Lo Fiego et al., 2002; D.P. Lo Fiego et al., 2005; R. Rossi et al., 2002). Data obtained as a result of the analysis of the genetic features of the animal and its metabolic characteristics make it possible to create predictive models for accurate phenotyping of animals and their offspring. In this work we have for the first time performed the comparative non-targeted mass-spectrometry study of the lipid composition of muscle and adipose tissue in Russian Duroc pigs using positive ion registration mode. The aim of the work was to carry out lipidomic analysis of the pig muscle and adipose tissue as an input for predictive models for animal phenotyping. The study was carried out on the samples of adipose and muscle tissue collected post-mortem from 150-180 day-old Duroc boars (n = 9). Samples were taken from three regions of the longest back muscle, three regions of the biceps femoris, and two regions of subcutaneous dorsal fat (72 samples in total). Analysis of the lipid compounds was performed by liquid chromatography coupled with high-precision time-of-flight mass spectrometry, preceded by the methyl tert-butyl ether and methanol extraction of lipids. Type of ionization used was electrospray. A total of 844 mass spectrometry peaks satisfied the quality criteria and were used for the statistical analysis. Peaks were annotated using the LIPID MAPS database search (http://www.lipidmaps.org), with an accuracy of 10 ppm. Statistical analysis shows significant differences in the Pearson correlation for adipose and muscular tissue samples compared or the same tissue samples compared. Correlation coefficients between lipid patterns of adipose and muscular tissue samples are lower (from 0.48 to 0.86, r = 0.69 on average with 95 % confidence interval from 0.61 to 0.79). Correlation coefficients between lipid patterns in two samples of muscle or adipose tissue are higher (from 0.73 to 0.99, r = 0.93 on average with 95 % confidence interval from 0.86 to 0.97). Unpaired t-test shows differences at p-value < 0.01 Data clustering confirms the difference between muscle samples and subcutaneous fat samples. The main classes of lipids detected in the samples were triglycerides (TAG), diglycerides (DAG), phosphatidylcholines (PC), phosphatidylethanolamines (PE), phosphatidylserines (PS), phosphatidic acids (PA), phosphatidylinositols (PI), and lysophosphatidylcholines (LPC). We have found that adipose tissue samples are enriched in triacylglycerols, while muscle tissue samples are enriched in phospholipids. To summarize, we have identified the main lipid types present in different regions of muscle and adipose tissue of pigs, and revealed the similarities and differences in the lipid composition between the two analyzed tissue types, as well as between two different types of muscles (biceps femoris and longisimus dorsi), and also between muscle and fat tissues. Considering the results obtained in this work we may conclude that liquid chromatography coupled with high-precision time-of-flight mass spectrometry efficiently produces accurate and reproducible lipidomes data. These data may be used in animal breeding, in the search for new genetic markers associated with economically important traits and in breeding programs to evaluate the traits determined by lipid composition.
Keywords: lipidome, animal phenotyping, Sus scrofa domesticus, pigs, Duroc boars, high-performance liquid chromatography, mass spectrometry, muscle tissue, adipose tissue.
1Центр наук о жизни, АНОА ВО Сколковский институт |
Поступила в редакцию |
