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2019“颐和”青年创新奖
束刚博士
农业农村部华南动物营养与饲料科学观测实验站推荐青年学者
华南农业大学动物科学学院动物营养与饲料科学系教授
人物简介

男,1979年出生,教授,博导。畜牧兽医学会动物生理生化分会和广东省生理学会理事。本人2003.7南京农业大学毕业至今在华南农业大学动物科学学院动物营养与饲料科学系工作,并获得博士学位;2014年在美国贝勒医学院儿童营养研究中心访问一年。

目前研究方向包括:(1)营养素代谢的感应机制;(2)营养素摄取和利用的代谢调控。2014年曾入选广东省优秀青年教师培养计划;2017年入选华南农业大学“丁颖人才支持工程”。

本人先后主持国家基金3项,广东省基金1项,973和十三五重点研发骨干3项。目前任省教育厅猪肉品质营养调控创新团队负责人,在Cell reports (2016, 2017), Metabolism (2018), FASEB Journal (2018)和JNB (2014)等杂志发表SCI论文40余篇,参编教材2部,参译1部,申报发明专利8项。

成果介绍

营养素在体内的代谢转化过程是决定畜禽生产效率和产品品质的关键。畜禽饲料中的碳水化合物、蛋白质和脂肪等营养素仅有6%-14%左右通过同化代谢沉积于动物体,而绝大部分营养素均通过各种异化代谢途径排出体外。动物机体基于各代谢通路过程中形成的代谢中间产物累积程度,能有效协调整体代谢以适应复杂多变的环境。因此,深入研究营养素关键代谢中间产物的感应机制,不仅能提高畜禽营养素的摄入(采食),而且有助于提高营养素利用效率,优化分配比例,进而改善肉品品质。本人近5年来一直围绕脂肪酸和氨基酸等营养素的关键代谢中间产物的感应机制开展了初探性的研究。主要包括以下几个方面:

1、阐明了不同类型脂肪酸调控动物采食的中枢机制

动物的采食是生长发育的前提。动物的食欲受口腔味觉感受,肠道和血液营养物质含量,以及中枢摄食和饱中枢神经元兴奋性的影响。我们首次分离了猪味蕾细胞,初步鉴定了味觉受体阳性细胞对各种呈味物质的感受特点(Acta Histochem,2014)。对比不同结构的脂肪酸发现,饱和脂肪酸(硬脂酸)能通过TLR4激活下丘脑AgRP神经元炎症信号,从而降低胰岛素的抑食欲效应。但不饱和脂肪酸的作用正好相反(BBRC,2016)。研究还表明,不饱和脂肪酸能上调下丘脑AgRP神经元中SK3表达,采用Cre-LoxP系统在AgRP神经元中特异性敲除SK3则显著增加动物食欲(Cell reports,2016);而饱和脂肪酸则能升高血液肝素水平。肝素可以兴奋下丘脑AgRP神经元,促进采食(Cell reports,2017)。此外,研究还发现一种脂肪酸和氨基酸的加合物——油酰甘氨酸(N-Oleoyl Glycine,OLGly)能通过激活CB1受体,进而调节动物的食欲(JAFC,2017)。

2、揭示了营养素代谢中间产物调控骨骼肌发育和肉品质的形成分子机制

骨骼肌发育和肥大是动物产肉效率和品质的关键。肌肉的生长不仅取决于营养素的供给模式,而且也在很大程度上受到肝脏IGF-I的内分泌调控。我们研究发现精氨酸(Metabolism,2018)和Pro-Asp(Mol Cell Endocrinol,2016)等营养素可以间接通过促进肝脏IGF-I分泌,从而促进肌肉发育。而且,骨骼肌在运动过程中代谢增强,脂肪酸类营养素进入三羧酸循环代谢产生的α-酮戊二酸(FASEB J,2018)和琥珀酸(MMR,2017)均可以抑制蛋白质降解,促进肌肉蛋白质沉积。此外,骨骼肌细胞还可以从头合成各种脂肪酸,对肉质风味和肌内脂肪含量具有重要的影响。我们对比了不同品种猪肉品质和肌肉脂肪酸组成的差异(IJBS,2013),并发现脂肪合成相关酶DGAT2可能是调控肌肉风味的重要功能基因(JASB,2014)。

综上,本人近5年来研究了部分代谢中间产物的感应,及其对营养素摄取和代谢转化的影响。研究结果不仅从理论上初步阐明了部分关键代谢中间产物可以作为“生物活性分子”参与机体代谢调控的机制,而且也为研发促进畜禽采食、提高饲料利用效率和肉品质的新型代谢中间产物营养素提供了重要的试验依据。近五年以第一/通讯作者(含共同)在Cell reports,FASEB J和Metabolism等杂志发表SCI论文18篇;以第一完成人申请国家发明专利8件,获得授权1件,转让1件。2014年入选广东省优秀青年教师培养计划,2017年入选“丁颖人才支持工程”。

成果代表性论文或发明专利

1、题目:肝素通过AgRP神经元增加采食

摘要:虽然广泛使用的抗凝血药物肝素已经被证实具有许多其他不依赖于其抗凝血作用的生物学功能,但其对能量稳态的影响仍不清楚。在这里,我们证明了肝素水平与营养状态负相关和肝素处理会增加采食量与累积体增重。通过使用电生理学、药理学、分子生物学和化学方法,我们的研究表明,肝素通过刺激AgRP神经元和增加AgRP释放来增加采食量。研究还发现,肝素通过与胰岛素竞争胰岛素受体结合AgRP神经元,并因此抑制FoxO1活性进而促进AgRP释放和提高采食。肝素可能是调节采食量和控制体重的潜在药物靶点。

关键词:肝素,采食,AgRP,胰岛素受体

2、题目:α-酮戊二酸通过PHD3/ADRB2通路阻止骨骼肌蛋白降解和肌肉萎缩

摘要:由于蛋白质过度降解导致的骨骼肌萎缩是肌肉功能障碍、疲劳和运动能力减弱的主要原因。耐力运动可有效减弱肌肉萎缩,但其潜在机制尚未得到充分研究。α-酮戊二酸(AKG)是三羧酸循环的重要中间产物,其在耐力运动期间产生。在这里,我们证明了AKG有效减轻皮质酮诱导的蛋白质降解并缓解了Duchenne肌肉营养不良小鼠模型的肌肉萎缩和功能障碍。有趣的是,AKG还抑制在低氧条件下表达的重要氧化还原酶之一的脯氨酸羟化酶3(PHD3)的表达。随后,我们确定了β2肾上腺素能受体(ADRB2)为PHD3的下游靶标。我们发现AKG抑制PHD3/ADRB2的相互作用,因此增加了ADRB2的稳定性。此外,结合药理学和遗传学方法,我们发现AKG通过PHD3/ADRB2调控机制缓解骨骼肌肌肉萎缩和蛋白降解。总之,这些数据揭示了AKG对肌肉萎缩和蛋白降解抑制作用的机制。这些发现不仅为运动所产生的代谢产物AKG在肌肉萎缩治疗中的潜在用途提供了分子基础,而且确定了PHD3为肌肉萎缩治疗发展的潜在靶点。

关键词:三羧酸循环,代谢物,Duchenne肌肉营养不良,代谢

3、其它论文:

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