肉牛血清基質金屬蛋白酶2、9、13濃度與血清抗氧化指標及肉品質指標的相關關系

馮 鑫 欒嘉明 李月明 周金影 金英海 張 敏 耿春銀

(延邊大學農學院，延吉 2133000)

基質金屬蛋白酶(matrix metalloproteinases，MMP)是一類可降解細胞外基質成分的酶，也是調節肌肉、脂肪和結締組織發育等多種生物學過程的重要信號分子。目前已有25種MMP被鑒定，且每一種MMP都有其特殊的與細胞外基質反應的途徑[1]。越來越多的證據表明，MMP2、9、13在肌細胞、肌纖維及脂肪生成的調節中扮演著重要的角色[2]。肌肉纖維數量及脂肪含量與肌內脂肪含量及大理石花紋息息相關，其不僅可影響肉的嫩度，還會影響肉的風味[3-4]。因此，MMP與肉品質的關系受到研究者的關注，MMP也有望成為一種新的生物標記物用于畜禽肉質性狀的遺傳選擇及肉品質調控策略[2]。然而，目前對MMP的研究大多集中在其活性與人類健康和疾病相關研究上，對其活性與畜禽肉品質相關關系的研究較為少見。

MMP的調節可發生在基因表達水平、酶原激活水平及胞外分泌水平，目前對MMP的研究絕大部分集中在胞外分泌水平[5]。據報道，MMP的分泌不僅受基質金屬蛋白酶的組織抑制劑(tissue inhibitor of matrix metalloproteinases，TIMP)的調控，其還受機體氧化應激的影響[6-7]，而補飼抗氧化劑維生素E及維生素C對動物肉品質的改善可能與其對MMP的影響有關[8]。在此基礎上，本研究擬揭示肉牛血清MMP2、9、13濃度與血清抗氧化指標及肉品質指標的關系，為進一步通過MMP調控肉品質奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 試驗動物及基礎飼糧

飼養試驗在長春皓月集團進行。試驗動物為52頭健康狀況良好、體重相近的雜交育肥公牛[西門塔爾牛×延邊黃牛，初始體重(436±35) kg]。試驗前對牛舍進行清掃、消毒，提前給牛打好耳號、驅蟲。試驗全期均采用全混合日糧(TMR)飼喂模式，每天飼喂2次(05： 00和17：00)，所有育肥牛栓系飼養，自由采食和飲水，基礎飼糧組成及營養水平見表1。試驗期每日早晨飼喂后打掃圈舍，定期對牛舍消毒，飼養145 d后肉牛全部屠宰，測定屠宰性能及肉品質指標。

表1 基礎飼糧組成及營養水平(干物質基礎)

1.2 樣本采集及指標測定

1.2.1 血清MMP2、9、13濃度及抗氧化指標的測定

試驗結束前1天，在晨飼前用真空采血管采集每頭牛的血液。將采血管在4 ℃的冷凍離心機中以3 200 r/min的轉度離心15 min，分離出的血清用于MMP2、9、13濃度及抗氧化指標的測定。抗氧化指標包括總抗氧化能力(T-AOC)，活性氧自由基(ROS)、丙二醛(MDA)含量以及超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化氫酶(CAT)、谷胱甘肽過氧化物酶(GSH-Px)和谷胱甘肽還原酶(GR)活性。MMP2、9、13濃度及上述抗氧化指標的測定方法均為放射免疫法，在北京華英生物技術研究所完成測定。

1.2.2 屠宰性能和胴體性狀指標的測定

試驗結束后，所有試驗牛空腹12 h后屠宰，記錄宰前活重和熱胴體重，根據宰前活重和熱胴體重計算每頭牛的屠宰率。冷藏24 h后進行胴體分割，測定胴體性狀指標，包括第12肋骨皮下脂肪厚度(即背膘厚)、第12～13肋骨之間的眼肌面積、大理石花紋評分及優質肉塊(眼肉、牛柳和西冷)重，測定方法參考Geng等[9]。

1.2.3 肉品質指標的測定

牛肉進行24 h排酸后，取背最長肌肉樣(西冷)用于肉品質指標的測定，具體測定指標包括物理指標：pH、滴水損失、蒸煮損失、大理石花紋評分、剪切力及肉色指數；化學指標：水分、蛋白質及肌內脂肪含量；脂肪酸組成：飽和脂肪酸(SFA)、單不飽和脂肪酸(MUFA)、多不飽和脂肪酸(PUFA)、n-3 PUFA、n-6 PUFA比例及營養上重要的脂肪酸比值(n-6/n-3、PUFA/SFA、C18∶2n6/C18∶3n3)。其中，pH采用pH測定儀(Eutech Instruments，pH Spear，美國)測定，滴水損失、蒸煮損失、大理石花紋評分、剪切力測定方法參考Geng等[10]。肉色指數采用色差儀(Minolta，CR400/410，日本)測定。水分、蛋白質及肌內脂肪含量測定參考AOAC(2000)標準方法。脂肪酸組成采用氣相色譜法測定，具體過程參見Geng等[11]。

1.3 數據處理與分析

使用SPSS 18.0軟件對數據進行統計性描述及相關分析(皮爾遜相關分析，雙尾)，P<0.05作為顯著相關性的判斷標準。

2 結果與分析

2.1 肉牛血清MMP2、9、13濃度與血清抗氧化指標的相關分析

肉牛血清MMP2、9、13濃度的平均值分別為180.61、187.41、64.74 pg/mL(表2)，其與血清抗氧化指標的相關分析見表3。血清MMP2濃度與血清ROS、MDA含量，GSH-Px、CAT、SOD、GR活性及T-AOC均無顯著相關關系(P>0.05)；血清MMP9濃度與血清ROS含量顯著負相關(r=-0.358，P=0.011)，與血清其他抗氧化指標無顯著相關關系(P>0.05)；血清MMP13濃度與血清ROS含量顯著負相關(r=-0.292，P=0.040)，與血清其他抗氧化指標無顯著相關關系(P>0.05)。

表2 肉牛血清MMP2、9、13濃度的數據描述

表3 肉牛血清抗氧化指標的數據描述及其與血清MMP2、9、13濃度的相關分析

2.2 肉牛血清MMP2、9、13濃度與屠宰性能和胴體性狀指標的相關分析

肉牛屠宰性能和胴體性狀指標數據描述及其與血清MMP2、9、13濃度的相關分析見表4。血清MMP2、9、13濃度與屠宰性能指標(宰前活重、熱胴體重、屠宰率)均無顯著相關關系(P>0.05)。血清MMP2濃度與大理石花紋評分顯著正相關(r=0.352，P=0.012)，與包括宰前活重、熱胴體重、屠宰率、眼肌面積、背膘厚、優質肉塊重在內的其他胴體性狀指標無顯著相關關系(P>0.05)；血清MMP9、13濃度與上述胴體性能指標均無顯著相關關系(P>0.05)。

表4 肉牛屠宰性能和胴體性狀指標的數據描述及其與血清MMP2、9、13濃度的相關分析

2.3 肉牛血清MMP2、9、13濃度與肉品質指標的相關分析

牛肉物理和化學指標的數據描述及其與血清MMP2、9、13濃度的相關分析見表5。血清MMP2濃度與牛肉肌內脂肪含量顯著正相關(r=0.307，P=0.036)，與包括水分含量、pH、滴水損失、蒸煮損失、剪切力、肉色、蛋白質含量、肌內脂肪含量在內的其他牛肉物理和化學指標無顯著相關關系(P>0.05)；血清MMP9濃度與牛肉剪切力顯著負相關(r=-0.430，P=0.002)，與其他牛肉物理和化學指標無顯著相關關系(P>0.05)；血清MMP13濃度與牛肉剪切力顯著負相關(r=-0.281，P=0.048)，與其他牛肉物理和化學指標無顯著相關關系(P>0.05)。

表5 牛肉物理和化學指標的數據描述及其與血清MMP2、9、13濃度的相關分析

牛肉脂肪酸組成及營養上重要的脂肪酸比值的數據描述及其與血清MMP2、9、13濃度的相關分析見表6。血清MMP2、9、13濃度與牛肉SFA、MUFA、PUFA、n-3 PUFA、n-6 PUFA比例以及營養上重要的脂肪酸比值n-6/n-3、PUFA/SFA、C18∶2n6/C18∶3n3均無顯著相關關系(P>0.05)。

表6 牛肉脂肪酸組成及營養上重要的脂肪酸比值的數據描述及其與血清MMP2、9、13濃度的相關分析

3 討 論

ROS是機體正常代謝的產物之一，機體可以通過自身產生的抗氧化物質清除ROS，但是當機體抗氧化能力不足時，就會引起氧化應激，從而導致ROS含量增加，進而影響MMP的活性[6-7]。本研究發現，肉牛血清MMP9、13濃度與血清ROS含量顯著負相關，這與上述報道結論相符，說明ROS可以影響MMP9、13的活性。

機體內的MMP可以促進肌肉中膠原蛋白的生成，加速結締組織周轉，有利于肌肉嫩度的改善[6]。給反芻動物補飼抗氧化劑如維生素E和維生素C可以明顯改善肉的嫩度[12-13]，這可能與其對ROS的清除，進而保護MMP9、13的活性有關。酵母制劑可以改善牛肉的嫩度[10]，其對嫩度的改善可能就是通過改善抗氧化能力影響MMP途徑實現的[14]。

一些血液指標可作為生物標記物，進行胴體、肉品質及消化率等性狀的遺傳篩選[9，11，15]，這也是加速現代動物育種進程的一種重要方法。MMP是與動物肉品質密切相關的遺傳基因，其種類多、功能強大，與加速肌肉中結締組織周轉、促進肌肉脂肪沉積等功能息息相關，有望成為一種新的生物標記物用于畜禽肉質性狀的遺傳選擇及肉品質調控[2]。本研究發現，肉牛血清MMP2濃度與牛肉大理石花紋評分及肌內脂肪含量顯著正相關，血清MMP9、13濃度與牛肉剪切力顯著負相關，這表明血清MMP2、9、13可作為一種新的生物標記物用于肉牛肉質相關性狀的遺傳篩選或是肉品質調控策略。

祁艷霞等[16]和Qi等[17]從基因表達水平探討了MMP1、2、8、13基因的表達量與雜交肉牛(南陽牛與夏洛萊的F1代)肉品質的關系，發現MMP1、2基因的表達量與剪切力顯著負相關，MMP13基因的表達量與系水力顯著負相關，MMP8基因的表達量與肉品質指標無顯著相關關系。據報道，MMP的表達及分泌不僅存在種類差異，還與遺傳、組織部位及環境等因素有關[2]，這可能是導致結果差異的主要原因。

擴充在特定條件下(如肉牛品種、飼糧等因素)MMP與肉牛肉質性狀關系的資料，是對其科學應用的重要前提。從應用角度，未來應加強在特定條件下不同種類的MMP及其抑制劑TIMP與肉牛肉質性狀的相關研究，同時應從遺傳角度深入探討MMP基因多態性與肉品質的關系，為其進一步應用與實踐奠定理論基礎。

4 結 論

綜上可知，肉牛血清MMP2濃度與牛肉大理石花紋評分顯著正相關，血清MMP9、13濃度與血清ROS含量及牛肉剪切力顯著負相關，血清MMP2、9、13濃度可成為潛在的生物標記物用于肉牛肉質性狀的遺傳選擇或肉品質調控策略。