Identificación ARN-Seq de genes del metabolismo lipídico asociados a grasa intramuscular mediante análisis de transcriptoma del Longissimus dorsi e hígado en cerdos alimentados con suplemento de harina de aguacate

• Clemente Lemus-Flores Universidad Autónoma de Nayarit, Posgrado en Ciencias Biológico Agropecuarias, Laboratorio de Fisiología Nutricional y Genética Animal. Tepic, Nayarit, México
• Gilberto Lemus-Ávalos Universidad Autónoma de Nayarit, Posgrado en Ciencias Biológico Agropecuarias, Laboratorio de Fisiología Nutricional y Genética Animal. Tepic, Nayarit, México
• Job Oswaldo Bugarín-Prado Universidad Autónoma de Nayarit, Posgrado en Ciencias Biológico Agropecuarias, Laboratorio de Fisiología Nutricional y Genética Animal. Tepic, Nayarit, México
• Fernando Grageola-Núñez Universidad Autónoma de Nayarit, Posgrado en Ciencias Biológico Agropecuarias, Laboratorio de Fisiología Nutricional y Genética Animal. Tepic, Nayarit, México
• Karina Mejía-Martínez Universidad Autónoma de Nayarit, Posgrado en Ciencias Biológico Agropecuarias, Laboratorio de Fisiología Nutricional y Genética Animal. Tepic, Nayarit, México
• Roberto Valdivia-Bernal Universidad Autónoma de Nayarit, Posgrado en Ciencias Biológico Agropecuarias, Laboratorio de Fisiología Nutricional y Genética Animal. Tepic, Nayarit, México

DOI: https://doi.org/10.52973/rcfcv-e32144

Palabras clave: ARN-Seq, harina de aguacate, grasa intramuscular, transcriptoma

Resumen

El objetivo de esta investigación fue identificar los genes involucrados en el metabolismo de lípidos y grasa intramuscular (GIM), por medio del análisis de transcriptoma en Longissimus dorsi e hígado, en cerdos de engorde con dieta suplementada con harina de aguacate (HA), así como su efecto sobre el peso final, pH₄₅ y GIM. Se alimentaron ocho cerdos castrados en cada dieta, una con HA al 0 % (HA0) y otra con 10 % (HA10). El análisis de transcriptoma fue realizado con secuenciación masiva (ARN-Seq), con el método DESeq2 se identificaron genes a partir de 12 muestras, tres por dieta y tejido, para obtener diferencialmente la expresión génica (DEG) de los Log₂ Fold Change (Log₂FC) de HA0 vs HA10, considerando valores de P<0,10 a P<0,01-E10. Suplementar con HA10 no afectó el peso final (107,6 kg), pero si aumentó el pH₄₅ (6,0) y disminuyó la GIM (5,3 %). Comparando las dietas HA0 vs HA10, se identificaron en L. dorsi más genes con alta DEG Log₂FC (UP) en HA0, que se han relacionado con mayor influencia en el aumento de GIM. Con valores más altos de Log₂FC y P<0,001 se identificaron a genes UP en HA10 más asociados al metabolismo de los ácidos grasos; once genes para L. dorsi (ABCG1, ADORA1, BMPR1B, FABP3, FRZB, ITGB6, MYLIP, RGN, RORC, RXRG, SPOCK3) y trece genes para hígado (CA3, CDKN1A, FADS1, FADS2, GABRB2, PCK2, PLIN4, RETSAT, ROBO2, RORC, SLC27A6, SOCS2, SPOCK3). Las correlaciones entre los valores Log₂ de expresión de los genes con GIM, identifican en L. dorsi a 19 genes con correlación positiva (0,80-0,97) y 13 con correlación negativa (0,80-0,98), y en hígado a seis genes con correlación positiva (0,80-0,92) y nueve con correlación negativa (0,80-0,94). La HA afecta la GIM y ocasiona cambios en la expresión de genes asociados al metabolismo de lípidos.

Citas

ADEGBENRO, M.; AGBEDE, J.O.; ONIBI, G.E.; ALETOR, V.A. Composite leaf meal: effects on haematology and biochemical indices of growing pigs. Arch. Zoot. 19: 65-76. 2016.

ALBUQUERQUE, A.C.; ÓVILO, Y.; NÚÑEZ, R.; BENÍTEZ, A.; LÓPEZ-GARCIA, F.; GARCÍA, M.R.; FELIX, M.; LARANJO, R.; CHARMECA-MARTINS, J.M. Comparative transcriptomic analysis of subcutaneous adipose tissue from local pig breeds. Genes. 11(4): 422. 2020.

ASSOCIATION OF OFFICIAL ANALYSIS CHEMISTRY (AOAC.). Official Methods of Analysis. 15 th. Ed. Gaithersburg, Maryland. USA. Pp 684. 1997.

BENÍTEZ, R.; NÚÑEZ, Y.A.; FERNÁNDEZ, B.; RODRÍGUEZ, C.; DAZA, A. Adipose tissue transcriptional response of lipid metabolism genes in growing Iberian pigs fed oleic acid v. carbohydrate enriched diets. Anim. 10: 939-46. 2016.

BENÍTEZ, R.A.; FERNÁNDEZ, B.; ISABEL, Y.; NÚÑEZ, E.; DE MERCADO, E.; GÓMEZ-IZQUIERDO, J.; GARCÍA-CASCO, C.; LÓPEZ-BOTE, C.; OVILO, C. Modulatory effects of breed, feeding status, and diet on adipogenic, lipogenic, and lipolytic gene expression in growing Iberian and Duroc pigs. Int. J. Mol. Sci.19(22): 1-20. 2018.

BENÍTEZ, R.N.; TRAKOOLJUL, Y.; NÚÑEZ, B.; ISABEL, E.; MURANI, E.; DE MERCADO, E.; GÓMEZ-IZQUIERDO, J.; GARCÍA-CASCO, C.; LÓPEZ-BOTE, C.; WIMMERS, K; ÓVILO, C. Breed, diet, and interaction effects on adipose tissue transcriptome in Iberian and Duroc pigs fed different energy sources. Genes. 10(8): 589. 2019.

BENÍTEZ, R.; NÚÑEZ, Y.; AYUSO, M.; ISABEL, B.; FERNÁNDEZ-BARROSO, M.A.; DE MERCADO, E.; GÓMEZ-IZQUIERDO, E.; GARCÍA-CASCO, J.M.; LÓPEZ-BOTE, C.; ÓVILO, C. Changes in Biceps femoris Transcriptome along Growth in Iberian Pigs Fed Different Energy Sources and Comparative Analysiswith Duroc Breed. Anim. 11: 3505. 2021.

D’SOUZA, D.N.; PETHICK, D.W.; DUNSHEA, F.R.; PLUSKE, J.R.; MULLAN, B.P. Nutritional manipulation increases intramuscular fat levels in the Longissimus muscle of female finisher pigs. Aust. J. Agric. Res. 54: 745–749. 2003.

DURAN-MONTGÉ, P.; REALINI, C.E.; BARROETA, A.C.; LIZARDO, R.; ESTEVE, GARCÍA, E. Tissue fatty acid composition of pigs fed different fat sources. Anim. 2: 1753-1762. 2008.

DURAN-MONTGÉ, P.; THEIL, P.K.; LAURIDSEN, C.; ESTEVE, GARCÍA, E. Fat metabolism is regulated by altered gene expression of lipogenic enzymes and regulatory factors in liver and adipose tissue but not in semimembranosus muscle of pigs during the fattening period. Anim. 3: 1580-1590. 2009.

DZIB-CAUICH, D.; LEMUS-FLORES, C.; BUGARÍN-PRADO, J.O.; AYALA-VALDOVINOS, M.A.; MOO-HUCHIN, V.M. Perfil de ácidos grasos en músculo Longissimus dorsi y expresión de genes asociados con metabolismo lipídico en cerdos pelón mexicanos y cerdos Landrace-Yorkshire. Livest. Res. Rural Dev. 32(115): 1-8. 2020.

DZIB, C.D.; SIERRA, V.A; LEMUS-FLORES, C.; BUGARÍN, J.O.; GRAGEOLA, N.F.; SEGURA, C.J.; MOO, H.V. Effects of Moringa oleifera and Brosimum alicastrum partial feed substitution in intramuscular fat and adipose tissues and on the expression of lipogenic genes of Mexican hairless pigs. Austral J. Vet. Sci. 53: 153-160. 2021.

EZZAT, S.M.; BISHBISHY, E.L.; ABOREHAB, M.H.; SALAMA, N.M.; HASHEESH, A. Up regulation of MC4R and PPAR-α expression mediates the anti-obesity activity of Moringa oleifera Lam. in high-fat diet-induced obesity in rats. J. Ethnopharmacol. 251: 112541. 2020.

FAN, L.; PENG, Y.; WU, D.; HU, J., SHI, X.; YANG, G.; LI, X. Dietary supplementation of Morus nigra L. leaves decrease fat mass partially through elevating leptin-stimulated lipolysis in pig model. J. Ethnopharmacol. 249: 112416. 2020.

FERNÁNDEZ, A.I.; ÓVILO, C.; BARRAGÁN, C.; RODRÍGUEZ, M.C.; SILIÓ, L. Validating porcine SCD haplotype effects on fatty acid desaturation and fat deposition in different genetic backgrounds. Livest. Sci. 205: 98-105. 2017.

GONZÁLEZ-JIMÉNEZ, C.; LEMUS-FLORES, C.; BECERRA–VERDÍN, E.; BUGARÍN-PRADO, J; MEJÍA-MARTÍNEZ, K. Antropométrico and serum lipid profiles in overweight men who consumed pork fed with avocado flour. Abanico Vet. 11: 1-16. 2021.

HERNÁNDEZ-LÓPEZ, S.H.; RODRÍGUEZ-CARPENA, J.G.; LEMUS-FLORES, C.; GALINDO-GARCÍA, J.; ESTÉVEZ, M. Antioxidant protection of proteins and lipids in processed pork loin chops through feed supplementation with avocado. J. Food Sci. Technol. 53(6): 2788–2796. 2016a.

HERNÁNDEZ-LÓPEZ, S.H.; RODRÍGUEZ-CARPENA, J.G.; LEMUS – FLORES, C.; GRAGEOLA – NÚÑEZ, F.; ESTÉVEZ, M. Avocado waste for finishing pigs: Impact on muscle composition and oxidative stability during chilled storage. Meat Sci. 116(6): 186-192. 2016b.

JANKOWIAK, H.; CEBULSKA, A.; BOCIAN, M. The relationship between acidification (pH) and meat quality traits of polish white breed pigs. Eur. Food Res. Technol. 247: 2813–2820. 2021.

JIMÉNEZ–JACINTO, V.; SANCHEZ-FLORES, A.; VEGA-ALVARADO, L. Integrative differential expression analysis for multiple experiments (IDEAMEX): A web server tool for integrated RNA-Seq data analysis. Front. Genet. 11: 279.2019.

KATSUMATA, M. Promotion of intramuscular fat accumulation in porcine muscle by nutritional regulation. Anim. Sci. J. 82: 17-25. 2011.

KIM, TW.; KIM, C.W.; YANG, M.R.; NO, G.R.; KIM; S.W.; KIM, I.S. Pork Quality Traits According to Postmortem pH and Temperature in Berkshire. Korean J. Food Sci. Anim. Resour. 36(1): 29-36. 2016. https://doi.org/h5bs.

LEMUS, C.; BUGARÍN, J.; GRAGEOLA, F.; RODRÍGUEZ, J.G.; MEJÍA, K.; VALDIVIA, R. Características químicas de la pasta de aguacate hass fruto completo (Persea americana Mill) mexicano de Nayarit destinado a la alimentación animal. Rev. Comp. Prod. Porc. 24(2): 112-118. 2017.

LEMUS–AVALOS, G.; LEMUS–FLORES, C.; BUGARÍN-PRADO, J.O.; GRAGEOLA-NÚÑEZ, F.; AYALA–VALDOVINOS, M.A.; DUIFHUIS-RIVERA, T.; MOO-HUCHIN, V.M.; DZIB–CAUICH, D. Effect of diets with avocado meal on lipids in muscle, antioxidants and gene expression in finished pigs. Rev. Bio. Cien. 7: e968. 2020.

LEMUS–FLORES, C.; BUGARIN, P.J.; GRAGEOLA, N.F.; VALDIVIA, B.R.; RUIZ, D.I.; BONILLA, C.J.; SEGURA, C.J. The effect of avocado flour, sunflower oil and different forage: concentrate ratios in the final diet on feed intake, digestibility and productive performance of male sheep. Veterinarski Arhiv. 90(4): 353-364. 2020.

MALGWI, I.H.; HALAS, V.; GRÜNVALD, P.; SCHIAVON, S.; JÓCSÁK, I. Genes Related to Fat Metabolism in Pigs and Intramuscular Fat Content of Pork: A Focus on Nutrigenetics and Nutrigenomics. Anim. 12: 150. 2022.

MO, X.Y; LAN, J.; JIAO, Q.Z.; XIONG, Y.Z.; ZUO, B.; LI, F.E.; XU, D.Q.; LEI, M.G. Molecular characterization, expression pattern and association analysis of the porcine BTG2 gene. Mol. Biol. Rep. 38: 4389–4396. 2011.

MOO–HUCHIN, V.M.; CANTO-PINTO, J.C.; CUEVAS–GLORY, L.F.; SAURI–DUCH, E.; PÉREZ–PACHECO, E. Effect of extraction solvent on the phenolic compounds content and antioxidant activity of Ramon nut (Brosimum alicastrum). Chem. Pap. 73: 1647-1657. 2019.

MUÑOZ, M.; GARCÍA-CASCO, J.M.; CARABALLO, C.; FERNÁNDEZ-BARROSO, M.Á.; SÁNCHEZ-ESQUILICHE, F.; GÓMEZ, F.; RODRÍGUEZ, M.C.; SILIÓ, L. Identification of Candidate Genes and Regulatory Factors Underlying Intramuscular Fat Content Through Longissimus dorsi Transcriptome Analyses in Heavy Iberian Pigs. Front. Genet. 9: 608. 2018.

NORMA OFICIAL MEXICANA 033. Sacrificio humanitario de los animales domésticos y silvestres. 2014. Diario Oficial de la Federación. México. En línea: https://bit.ly/3Punydy. 20/02/2022.

NORMA OFICIAL MEXICANA 062. Especificaciones técnicas para la producción, cuidado y uso de los animales de laboratorio. 2001. Diario Oficial de la Federación. México. En línea: https://bit.ly/3AVSXSi. 20/02/2022.

NÚÑEZ, Y.; RADOVIC´, C.; SAVIC, R.; GARCÍA-CASCO, J.M.; ANDEK-POTOKAR, C.M.; BENÍTEZ, R.; RADOJKOVIC, D.; LUKIC´, M.; GOGIC´, M.; MUÑOZ, M. Muscle transcriptome analysis reveals molecular pathways related to oxidative phosphorylation, antioxidant defense, fatness and growth in mangalitsa and moravka pigs. Anim. 11: 844. 2021.

OH, J.; KIM, E.; LEE, H.; SONG, K. Effect of a c-MYC Gene Polymorphism (g.3350 G>C) on Meat Quality Traits in Berkshire. Anim. Biosci. 28(11): 1545-1550. 2015.

ÓVILO, C.; BENÍTEZ, R.; FERNÁNDEZ, A.; ISABEL, B.; NÚÑEZ, Y.; FERNÁNDEZ, A.I.; RODRÍGUEZ, C.; DAZA, A.; SILIÓ, L.; LÓPEZ-BOTE, C. Dietary Energy Source Largely Affects Tissue Fatty Acid Composition but Has Minor Influence on Gene Transcription in Iberian Pigs. J. Anim. Sci. 92: 939–954. 2014.

PENA, R.N., NOGUERA, J.L.; GARCÍA-SANTANA, M.J.; GONZALEZ, E.; TEJEDA, J.F.; ROS-FREISEDES, R.; IBAÑEZ-ESCRICHE, N. Five genomic regions have a major impact on fat composition in Iberian pigs. Sci. Rep. 9: 2031. 2019.

SHANG-QIAO, S.; WEI-WEI, M.; SU-XIAN, Z.; CHAO-LONG, Z.; JIN, Y.; CUI-CUI, Z.; ZONG – QIANG, L. Transcriptome analysis of differential gene expression in the longissimus dorsi muscle from Debao and Landrace pigs based on RNA-sequencing. Biosci. Rep. 39(12): 1-23. 2019.

SONI-GUILLERMO, E.; FIGUEROA-VELASCO, J.L.; SÁNCHEZ–TORRES, M.T.; MARTÍNEZ–AISPURO, J.A.; CORDERO–MORA, J.L.; HERNÁNDEZ-CÁZARES, A.S.; COPADO–BUENO, J.M.F. Semilla de linaza (Linum usitatissimum) en dietas de cerdos para modificar la composición lipídica de la carne. Agrocien. 51: 709-724. 2017.

SPSS. IBM SPSS Statistics for Windows, Version 20.0. Armonk, NY: IBM Corp. 2011.

TAO, X.; LIANG, Y.; YANG, X.; PANG, J.; ZHONG, Z.; CHEN, X.; LV, X. Transcriptomic profiling in muscle and adipose tissue identifies genes related to growth and lipid deposition. PLoS ONE. 12(9): 1-25. 2017.

VERMEULEN, L.; VAN DE PERRE, V.; PERMENTIER, L.; DE BIE, S.; VERBEKE, G.; GEERS, R. Preslaughter handling and pork quality. Meat Sci. 100(2015): 118–123. 2014. https://doi.org/f6w6hc.

WANG, H.; JIN, W.; DAN – DAN, Y.; ZONG, LI, L.; YONG-QING, Z.; WEI, C. Expression of lipid metabolism genes provides new insights into intramuscular fat deposition in Laiwu pigs. Asian-Australasian J. Anim. Sci. 33(3): 390-397. 2020.

WOOD, J.D.; ENSER, M. New aspects of meat quality. Manipulating the Fatty Acid Composition of Meat to Improve Nutritional Value and Meat Quality. University of Bristol, Bristol, United Kingdom. Pp 501-535. 2017. https://doi.org/h5bt.

ZHANG, J.; CUI, L.; MA, J.; CHEN, C.; YANG, B.; HUANG, L. Transcriptome analyses reveal genes and pathways associated with fatty acid composition traits in pigs. Anim. Genetic. 48(6): 645-652. 2017.