The effect of tail-docking on adipocyte structure and lipid metabolism-related gene expression in Lanzhou fat-tailed sheep

doi:10.11686/cyxb2023417

Abstract

Abstract:

The objective of this study was to observe the effect of tail docking on the number and structure of adipocytes， and gene expression related to lipid metabolism in Lanzhou fat tailed sheep. The results help in clarifying the molecular regulation mechanism leading to redistribution of fat after tail docking in fat-tailed sheep. Eighteen Lanzhou fat-tailed lambs （5 d old and weighing 3.79±0.12 kg） from eighteen ewes were randomly divided into a control （C） group and a test （T） group， with nine lambs in each group. Tails of lambs in the T group were ligated with rubber bands. The two groups were fed with same formula diet after weaning at 2 months； the trial period was 240 days. At the end of the experiment， samples were collected for analysis. It was found that： 1） With respect to the longissimus dorsi and visceral fat， tail-docking had an observable effect on gene expression related to formation of tail fat and subcutaneous fat. For T sheep， SCD， LEP， PLIN1 expression levels were higher， and LPL， FAS， PEPCK expression levels were lower in the tail， SCD was higher and LEP， ADPN， FABP4， PLIN1 were lower in subcutaneous fat， LPL， ADPN， PEPCK， UCP1 were lower in kidney fat and PEPCK was lower in omental fat （P<0.05） than for C sheep. In addition， SCD expression was higher， PEPCK and PLIN1 expression levels were significantly lower in longissimus dorsi of T than of C sheep （P<0.05）. 2） Intramuscular fat was significantly higher in the T than in the C group （6.96% and 6.05%， respectively）. Similarly， lipid droplets in the longissimus dorsi were significantly increased in T group sheep compared to C （4.28% and 3.04%， respectively； P<0.05）， while the area ratio of lipid droplets increased by about 1%， the area ratio of lipid droplets in tail fat decreased by 10% （87.58% and 97.58% for T and C groups， respectively）， and the diameter of adipocytes was significantly decreased （P<0.05） in tail fat from sheep in the T group. 3） Transmission electron microscopy observation showed that the fat cells in the tail were filled with large fat droplets， the nucleus and cytoplasm were squeezed to the edge of the cell by these large fat droplets， and the cytoplasm at the edge of the cell contained organelles such as mitochondria， endoplasmic reticula， golgi apparatus， autophagosomes and small lipid droplets in Lanzhou fat-tailed sheep. Compared to the C group， the single lipid droplets were smaller， and the glycogen granules were more numerous in the cytoplasm in fat cells in tail-docked sheep. To summarize， the results showed that tail-docking early in the life of Lanzhou fat-tail sheep increased the area ratio of fat droplets in the longissimus dorsi and decreased the area ratio of fat droplets in tail fat. Moreover， tail-docking changed the expression of genes related to fat metabolism. The distribution of fat deposits is indicated to be regulated by the genes related to fat metabolism： SCD， PLIN1， LPL， FAS， PEPCK and others.

Key words: Lanzhou fat-tailed sheep, tail-docking, fat metabolism, gene expression, adipocyte ultrastructure

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Figures/Tables 9

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项目Items	含量Content
原料Ingredients
苜蓿干草Alfalfa hay （%）	6.00
玉米秆Corn straw （%）	20.00
小麦秆Wheat straw （%）	4.00
玉米Corn （%）	36.00
大豆粕Soybean meal （%）	14.00
麸皮Wheat bran （%）	8.00
菜籽粕Rapeseed meal （%）	4.00
玉米胚芽粕Corn germ meal （%）	6.00
磷酸氢钙CaHPO₄（%）	0.20
碳酸钙CaCO₃（%）	0.30
氯化钠NaCl （%）	0.50
预混料Premixture^1）（%）	1.00
合计Total （%）	100.00
营养水平Nutrient levels^2）
消化能Digestible energy （DE， MJ·kg^-1）	12.50
代谢能Metabolic energy （ME， MJ·kg^-1）	10.32
粗蛋白质Crude protein （CP，%）	15.80
粗脂肪Ether extract （EE，%）	3.02
钙Ca （%）	0.56
总磷Total phosphorus （TP，%）	0.45
中性洗涤纤维Neutral detergent fiber （NDF，%）	35.20
酸性洗涤纤维Acid detergent fiber （ADF，%）	22.53

项目Items	含量Content
原料Ingredients
苜蓿干草Alfalfa hay （%）	6.00
玉米秆Corn straw （%）	20.00
小麦秆Wheat straw （%）	4.00
玉米Corn （%）	36.00
大豆粕Soybean meal （%）	14.00
麸皮Wheat bran （%）	8.00
菜籽粕Rapeseed meal （%）	4.00
玉米胚芽粕Corn germ meal （%）	6.00
磷酸氢钙CaHPO₄（%）	0.20
碳酸钙CaCO₃（%）	0.30
氯化钠NaCl （%）	0.50
预混料Premixture^1）（%）	1.00
合计Total （%）	100.00
营养水平Nutrient levels^2）
消化能Digestible energy （DE， MJ·kg^-1）	12.50
代谢能Metabolic energy （ME， MJ·kg^-1）	10.32
粗蛋白质Crude protein （CP，%）	15.80
粗脂肪Ether extract （EE，%）	3.02
钙Ca （%）	0.56
总磷Total phosphorus （TP，%）	0.45
中性洗涤纤维Neutral detergent fiber （NDF，%）	35.20
酸性洗涤纤维Acid detergent fiber （ADF，%）	22.53

名称 Name	序列 Accession number	引物序列 Primer sequence （5′-3′）	片段大小 Product length （bp）	退火温度 Annealing temperature （℃）
SCD	NM_001009254	F： GAAGAAGACATCCGCCCTGA R： GCAGCCGAGCTTTGTAGGTT	271	56
PPARγ	NM_001100921	F： CGAACTTGGGCTCCATAAAG R： GCTGGCCTCCTTGATGAATA	119	63
LPL	NM_001009394	F： TACCCTAACGGAGGCACTTTCC R： TGCAATCACACGGAGAGCTTC	63	54
LEP	XM_027968780	F： TGTTGCTTTTGGAGTGAGGA R： TCCAGTGTGCACCTGTTTGT	118	60
ADPN	NM_001308565	F： CTGTTGCTTCTGGTCAAAATGTC R： TTCTTTCTCTGCCCTACTTGGTC	191	60
CEBP-β	XM_004014883.5	F： CCGGTTTCGAAGTTGATGC R： TGTTCTTAATGCTCGAAACGG	271	59
FABP4	NM_001114667	F： TCAGTGTAAATGGGGATGTGGT R： GATTTCCCATCCCAGTTTTGT	178	59
FAS	AF_479289	F： TGGTATCAACTCTGAGGGGCT R： TCTGGCATATCTCCGTCGC	156	60
PEPCK	XM_004014441	F： TGTGCCCACCCCAACTCA R： GCCAAAGTTGTAGCCGAAGA	279	60
PLIN1	XM_042234957	F： GCTCCAATGGCAGTTAACAAGG R： TGGTGCTGGCGTAGGTCTTC	139	61
UCP1	NM_001280694.1	F： CCACTGACCAGAAGTCGGAGA R： CCACTGACCAGAAGTCGGAGA	233	60
RXRα	XM_027966139	F： TGTCCAGCGGGAAGGTGAT R： CTCGGGGTACTTGTGTTTGC	118	60
Beta-actin	NM_001009784	F： AGCCTTCCTTCCTGGGCATGGA R： GGACAGCACCGTGTTGGCGTAGA	113	56~63

名称 Name	序列 Accession number	引物序列 Primer sequence （5′-3′）	片段大小 Product length （bp）	退火温度 Annealing temperature （℃）
SCD	NM_001009254	F： GAAGAAGACATCCGCCCTGA R： GCAGCCGAGCTTTGTAGGTT	271	56
PPARγ	NM_001100921	F： CGAACTTGGGCTCCATAAAG R： GCTGGCCTCCTTGATGAATA	119	63
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ADPN	NM_001308565	F： CTGTTGCTTCTGGTCAAAATGTC R： TTCTTTCTCTGCCCTACTTGGTC	191	60
CEBP-β	XM_004014883.5	F： CCGGTTTCGAAGTTGATGC R： TGTTCTTAATGCTCGAAACGG	271	59
FABP4	NM_001114667	F： TCAGTGTAAATGGGGATGTGGT R： GATTTCCCATCCCAGTTTTGT	178	59
FAS	AF_479289	F： TGGTATCAACTCTGAGGGGCT R： TCTGGCATATCTCCGTCGC	156	60
PEPCK	XM_004014441	F： TGTGCCCACCCCAACTCA R： GCCAAAGTTGTAGCCGAAGA	279	60
PLIN1	XM_042234957	F： GCTCCAATGGCAGTTAACAAGG R： TGGTGCTGGCGTAGGTCTTC	139	61
UCP1	NM_001280694.1	F： CCACTGACCAGAAGTCGGAGA R： CCACTGACCAGAAGTCGGAGA	233	60
RXRα	XM_027966139	F： TGTCCAGCGGGAAGGTGAT R： CTCGGGGTACTTGTGTTTGC	118	60
Beta-actin	NM_001009784	F： AGCCTTCCTTCCTGGGCATGGA R： GGACAGCACCGTGTTGGCGTAGA	113	56~63

成分Composition	体积 Volume （μL）
2×SYBR Green Fast Qpcr Mix	10
正向引物 Forward primer （10 μmol·L^-1）	1
反向引物 Reverse primer （10 μmol·L^-1）	1
cDNA模板 cDNA template	2
无核酸酶去离子水 RNase-free ddH₂O	6