doi: 10.15389/agrobiology.2024.2.316rus
УДК 636.5:591.3
Исследование выполнено за счет гранта Российского научного фонда № 24-26-00148.
ОТВЕТСТВЕННЫХ ЗА МИОГЕНЕЗ, В ЭМБРИОНАЛЬНЫХ ТКАНЯХ КУР (Gallus gallus domesticus L.)
В.Ю. ТИТОВ1, 2 ✉, А.М. ДОЛГОРУКОВА1, И.И. КОЧИШ2,
О.В. МЯСНИКОВА2
Известно, что оксид азота участвует в процессе миогенеза у птиц. Ранее мы установили, что в эмбрионах птицы мясного направления продуктивности имеет место интенсивное окисление оксида азота, в то время как в эмбрионах яичных кур оно незначительное и NO накапливается в составе соединений-доноров. В пределах породы, линии и кросса степень окисления эмбрионального NO варьировала не более чем на 15 %, и указанный признак наследуется. В связи с этим возникает ряд вопросов. Если мясная продуктивность каким-либо образом связана со степенью окисления оксида азота, то какова его роль? Оказывает ли сам NO или продукты его окисления эпигенетическое воздействие в процессе эмбриогенеза? Как осуществляется окисление NO в тканях эмбриона и какова непосредственная физиологическая роль этого процесса? Можно ли регулировать развития эмбриона, воздействуя на синтез NO или стимулируя его окисление? Цель работы заключалась в сопоставлении изменения содержания NO в тканях эмбрионов кур мясного и яичного направлений продуктивности с изменением экспрессии ряда генов, вовлеченных в миогенез, для выяснения механизмов возможного эпигенетического эффекта NO как фактора регуляции эмбрионального развития. Мы показали, что с концентрацией NO, включенного в состав соединений-доноров, связана экспрессия нескольких генов, ответственных за миогенез. Для исследования были взяты эмбрионы кур (Gallus gallus domesticus L.) яичного кросса Hisex White и породы мини-мясная (линия А77, группа 2), характеризующиеся соответственно высокой и низкой интенсивностью окисления эмбрионального NO. В тканях гомогената эмбриона на 6-е сут и в гомогенатах грудных мышц и мышц бедра на 14-е сут оценивали экспрессию семи генов, участвующих в миогенезе или влияющих на него. Это гены фактора пролиферации миоцитов 2с (Mef 2c), миогенной дифференциации 1 (МyoD1), фактора миогенеза 5 (Myf 5), миозина (Myh 1), миогенина (Myog), миостатина (MSTN), рецептора гормона роста (GHR). В качестве референсного гена использовался ген домашнего хозяйства TBP (ген ТАТА-связывающего белка). При инкубации определяли концентрацию эмбрионального NO и интенсивность его окисления в сопоставлении с транскрипционной активностью генов миогенеза при применении in ovo нитроаргинина (НА, блокатор синтеза NO) и зеленого света (фактор, способствующий интенсификации окисления эмбрионального NO до нитрата, но не влияющий на интенсивность синтеза NO). НА при введении перед закладкой на инкубацию на 6-е сут приводил к снижению концентрации соединений-доноров NO в гомогенате эмбриона на 70 % и повышал экспрессию генов МyoD1, Myog и Mef 2c в эмбрионах кур яичного кросса Hisex White. У породы мини-мясных кур (линия А77, группа 2), для которых характерно низкое содержание депонированного NO, имела место та же тенденция (снижение концентрации соединений-доноров и повышение экспрессии генов МyoD1, Myog и Mef 2c), но разница между контролем и опытом была менее выражена. Использование зеленого света во время инкубации также способствовало повышению экспрессии генов МyoD1, Myog и Mef 2c на 6-е сут инкубации. На основании этих данных можно предположить, что на экспрессию указанных генов влияет концентрация депонированного NO в тканях эмбриона. Факторы, вызывающие снижение концентрации депонированного NO, усиливают экспрессию генов вне зависимости от способа снижения (менее интенсивный синтез или более активное окисление). Следовательно, окисление NO в тканях эмбриона может быть способом регуляции экспрессии генов. Механизмы, обеспечивающие это окисление, наследуются. Искусственная регуляция содержания доноров NO в тканях эмбриона проблематична, поскольку аргинин — источник NO в птичьем эмбрионе находится в концентрации насыщения для NO-синтазы, а блокатор синтеза NO нитроаргинин эффективно подавляет синтез NO только на протяжении первых 7 сут инкубации. При этом степень окисления NO в эмбрионе является высокочувствительным параметром для селекционного отбора.
Ключевые слова: оксид азота, экспрессия генов, эмбриогенез птиц, миогенез.
V.Yu. Titov1, 2 ✉, A.M. Dolgorukova1, I.I. Kochish2, O.V. Myasnikova2
Nitric oxide is known to be involved in myogenesis in birds. Previously, we established that in the embryos of poultry bred for meat, intensive oxidation of nitric oxide occurs while in the embryos of egg hens it is insignificant and NO accumulates in donor compounds. Within the breed, line and cross, the degree of oxidation of embryonic NO varied by no more than 15 %, and this trait is inherited. In this regard, a number of questions arise. If meat productivity is somehow related to the degree of oxidation of nitric oxide, then what is its role? Does NO itself or its oxidation products have an epigenetic effect during embryogenesis? How is NO oxidized in embryonic tissues and what is the direct physiological role of this process? Is it possible to regulate embryo development by influencing NO synthesis or stimulating its oxidation? The purpose of the work was to compare changes in the NO content in the tissues of meat and egg chicken embryos with changes in the expression of a number of genes involved in myogenesis, in order to elucidate the mechanisms of the possible epigenetic effect of NO as a factor in the regulation of embryonic development. We have shown that the expression of several genes responsible for myogenesis is associated with the concentration of NO in donor compounds. For the study, embryos of chickens (Gallus gallus domesticus L.) of the Hisex White egg cross and the mini-meat breed (line A77, group 2), characterized by high and low intensity of embryonic NO oxidation, respectively, were used. In tissues of the embryo homogenate on day 6 and in homogenates of pectoral and thigh muscles on day 14, the expression of seven genes involved in or influencing myogenesis was assessed. These are the genes for myocyte proliferation factor 2c (Mef 2c), myogenic differentiation 1 (MyoD1), myogenesis factor 5 (Myf 5), myosin (Myh 1), myogenin (Myog), myostatin (MSTN), and growth hormone receptor (GHR). The housekeeping gene TBP (TATA-binding protein gene) was a reference gene. During incubation, we assessed the concentration of embryonic NO, the intensity of its oxidation and the transcriptional activity of myogenesis genes as influenced by in ovo administered nitroarginine (NA), a blocker of NO synthesis, and green light that intensifies the oxidation of embryonic NO to nitrate but does not affects the intensity of NO synthesis. NA, when administered before incubation, on day 6, led to a 70 % decrease in the concentration of NO donor compounds in the embryo homogenate and increased the expression of the MyoD1, Myog and Mef 2c genes in the embryos of Hisex White egg cross. In the mini-meat chickens (line A77, group 2), which are characterized by a low level of deposited NO, the same trend occurred, that is, a decrease in the concentration of donor compounds and an increase in the expression of the MyoD1, Myog and Mef 2c genes, but the difference between the control and test embryos was less pronounced. The use of green light during incubation also contributed to an increase in the expression of the MyoD1, Myog and Mef 2c genes on day 6. Based on these data, it can be assumed that the expression of these genes is affected by the concentration of accumulated NO in the embryo tissues. Factors that cause a decrease in the concentration of accumulated NO increase gene expression, regardless of the method of NO reduction (due to less synthesis or more active oxidation). Therefore, the oxidation of NO in the tissues of the embryo may be a way of regulating gene expression. Mechanisms that ensure this oxidation, are inherited. Artificial regulation of the level of NO donors in embryonic tissues is problematic, since arginine, the source of NO in the avian embryo, is in a saturation concentration for NO synthase, and the NO synthesis blocker nitroarginine effectively suppresses NO synthesis only during the first 7 days of incubation. Nevertheless, the rate of NO oxidation in the embryo is a highly sensitive parameter for selection.
Keywords: nitric oxide, gene expression, avian embryogenesis, myogenesis.
1ФГБНУ ФНЦ Всероссийский научно-исследовательский и технологический институт птицеводства, |
Поступила в редакцию |
