肌肉的生长发育及其调控

外部投入：外部投入： 营养营养 管理管理 内部投入：内部投入： 品种品种 性别性别 畜牧业的宗旨畜牧业的宗旨通过畜禽的生命活动将饲料等相对廉价的投入品转换为具有更高营养价值或经济价值的动物产品。动物肌肉生长发育及其调控动物肌肉生长发育及其调控肌肉的生理功能肌肉的生理功能 :运动运动器官的形态器官的形态产热产热肌肉的三种类型肌肉的三种类型 : 心肌心肌 平滑肌平滑肌 骨骼肌骨骼肌一、肌肉的组织结构一、肌肉的组织结构Smooth muscle cellsCardiac Muscle Cells (Cardiomyocytes) 短圆柱状 ,有分支显横纹。核 :1-2个 ,位于中央。连接处染色深 闰盘 (intercalated disc) Skeletal Muscle Cells Myoblasts and Satellite Cells1. Non-striated 2. Spindle or non-spindle 3. Mononucleated 4. Non-Contractile 5. Non-terminally differentiatedSkeletal Muscle Cells Myotube and Myofibers 1. Striated 2. Very large spindle (tube) shaped cells 3. Multinucleated 4. Contraction controlled by neural input; Voluntary 5. Terminally differentiated (Permanently withdrawn from cell cycle) 1、肌肉系统的来源二、肌肉的生长发育骨骼肌、平滑肌和心肌的肌肉系统均来自中胚层组织。骨骼肌、平滑肌和心肌的肌肉系统均来自中胚层组织。（ 1） 骨骼肌来自体节球和自枕部直至骶部的体节骨骼肌来自体节球和自枕部直至骶部的体节 脊椎动物的轴旁中胚层分化为体节，成对排列于胚胎中央神经管的两侧 ; 随着体节的进一步发育，其背侧部分可形成生皮肌节（dermomyotome） ; 生皮肌节的中部又可进一步形成生肌节（ myotome） 生肌节细胞很快分化为成肌细胞（ myoblast），进而融合形成肌管（ myotube），最终形成骨骼肌。 （ 2） 平滑肌来自原始消化管及其衍生结构周围平滑肌来自原始消化管及其衍生结构周围的脏壁中胚层；的脏壁中胚层；（ 3）心肌来自心管周围的脏壁中胚层）心肌来自心管周围的脏壁中胚层 。2、肌肉生长和发育的一般规律p 出生前和出生后平滑肌生长主要靠细胞增殖，细胞肥大的能力有限；p 哺乳动物出生前心脏生长主要靠细胞增殖 ,但出生后主要靠细胞肥大 ,没有新的细胞形成；p 成肌细胞在出生前后均可以分裂增殖，但一旦融合 形成肌管和肌纤维，即失去增殖能力，出生后骨骼肌的生长只能靠预先形成的肌纤维的肥大。（ 1）骨骼肌的发育p中胚层的间充质干细胞分化 肌肉祖细胞 单核的成肌细胞p单核的成肌细胞融合形成梭形的多核细胞肌管p肌管分化形成肌纤维p肌纤维生长并最终达到成熟（ 2）出生后骨骼肌的生长肌肉的增大称 “肥大 ”。肥大的途径：（ 1）增加新的肌原纤维，使生理直径增大；（ 2）表现为长度增加，增加肌节而变长。三、肌肉生长调控三、肌肉生长调控改变基因型 “internal”l 遗传育种l 转基因优化环境 “external”l 优化营养供应，满足不同基因型动物在不同生产条件下的营养需求 l 优化管理制度，最大程度地降低环境中影响动物生产性能的负面因素，包括各种应激因子和致病因子 “黑箱 ” 调控 “intermediate”l 调控动物机体内部的 生理生化过程 ，协调基因型与环境之间的相互作用，最大程度地发挥的动物遗传潜能1、肌肉生长的基因调控、肌肉生长的基因调控 Pax7 肌肉生长抑制素 (Myostatin) 2、机体、机体 “黑箱黑箱 ”内的整合机制内的整合机制基因型 营养生理生化过程生理生化过程 ?表现型神经内分泌生长轴神经内分泌生长轴HypothalamusPituitaryLiverTRHGHRHSRIF(SS)GHGHRMuscle & Other Target TissuesGHRIGF-IDirectIndirect(-)(-) (-)(-)发育生长繁殖免疫生长激素生长激素 - 生长轴中心环节生长轴中心环节化学性质分泌模式发育规律生理功能生长激素生长激素 化学性质化学性质由腺垂体合成和分泌的一种蛋白质，由 191个氨基酸组成，分子量为 22KD。 pGH基因定位于 12号染色体， 全长为 2231bp。生长激素生长激素 分泌模式分泌模式泌乳二花脸猪和大白猪生长激素脉冲式释放02468101214160 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360分钟GH(ng/l)大白猪 (2号 ) 二花脸猪 (2号 ) 呈脉冲式释放大白猪 GH总体水平高于二花脸猪主要由于基础分泌和峰值较高生长激素生长激素 发育规律发育规律垂体 GH基因表达在出生时较高，随后有所下降0-180天大白猪 GH基因表达丰度高于二花脸猪垂体 GH表达的发育性变化与生长曲线不相关生长激素生长激素 生理功能生理功能促进细胞增殖，促生长作用（骨骼、肌肉等）促进脂肪分解，改善胴体质量（体脂）促进泌乳（乳腺组织）促进性腺发育，延缓衰老（性器官等）直接作用，或间接作用（通过其他激素或酶起作用）生长激素受体生长激素受体 GH靶靶 机制机制分子特性发育规律组织特异性生长激素受体生长激素受体 分子特性分子特性猪 GHR（ pGHR） cDNA全长为 1952 bp， 编码 638个AA。猪 GHR cDNA序列与人和兔的同源性均为 89%， pGHR与 hGHR氨基酸序列同源性 89% ，与兔GHR（ rGHR） 氨基酸序列同源性 83% 。GHR是一种跨膜蛋白，属于生长激素 /催乳激素 /细胞因子 /造血因子受体超家族成员。生长激素受体生长激素受体 发育规律发育规律 猪肝脏 GHR 和 IGF-I 基因表达的发育模式相同 猪肝脏 GHR 和 IGF-I 表达与生长速度呈显著正相关 大白猪肝脏 GHR 和 IGF-I表达高于二花脸猪 猪生长速度取决于GH作用的靶机制生长激素受体生长激素受体 组织特异性组织特异性 背最长肌 GHR 的表达模式与肝脏不同 背最长肌 GHR 和IGF-1之间相关不显著，提示肝脏以外的 IGF-1的表达可能不依赖 GH GHR广泛分布于几乎所有组织，但表达模式各异，显示组织特异性的调控机制ManipulatingrGHl U