Анализ скелетных мышц породы Jiangquan black на основе секвенирования snRNA у свиней с разной средней суточной прибавкой

Почему важно изучать рост мышц у свиней

Свинья — один из важнейших источников мяса в мире, поэтому даже небольшие улучшения в эффективности их роста могут существенно повлиять на продовольственное обеспечение и затраты сельского хозяйства. Порода Jiangquan black, китайская порода, ценимая за богатый вкус и сравнительно быстрый рост, предоставляет естественную модель для изучения того, почему одни животные набирают вес быстрее других. В этом исследовании учёные подробно изучили мышечную ткань на уровне отдельных ядер клеток, чтобы понять, как крошечные различия в типах клеток и их активности суммируются в крупные различия в росте и качестве мяса.

Две группы свиней, одна ключевая мышца

Команда сосредоточилась на длиннейшей мышцы спины (longissimus dorsi) — крупной мышце вдоль спины свиньи, которая сильно влияет на выход мяса и его текстуру. Они сравнили две группы Jiangquan black: одну, которая быстрее достигала товарного веса, и другую с более медленным ростом, хотя животные имели сходный генетический фон и содержались в одинаковых условиях. Измеряя суточный прирост, исследуя срезы тканей под микроскопом и анализируя активность генов, они создали детальную картину различий в структуре и росте мышц между быстро и медленно растущими группами.

Углублённый взгляд на разнообразие мышечных клеток

Чтобы выяснить, что происходит внутри мышцы, исследователи использовали секвенирование РНК ядер отдельных клеток (single-nucleus RNA sequencing) — метод, который считывает, какие гены активны в тысячах отдельных ядер одновременно. Они выявили 13 различных типов клеток в мышце, включая зрелые мышечные волокна, стволоподобные клетки, спутниковые клетки, участвующие в ремонте и построении мышц, клетки соединительной ткани, сосудистые клетки, иммунные клетки и жировые клетки. Такой послойный анализ показал, что у быстрорастущих свиней была большая доля мышечных стволовых клеток, спутниковых клеток и определённых жировых клеток, в то время как у медленно растущих животных встречались более смешанные или промежуточные типы мышечных клеток. Проще говоря, у более быстрых животных было больше «строительных» клеток, готовых к расширению и перестройке мышц.

От стволовых клеток к более толстым волокнам

Выстраивая клетки вдоль виртуальных «временных линий» на основе их профилей экспрессии генов, команда проследила, как незрелые клетки превращаются в полностью сформированные мышечные волокна. Ключевые гены, известные как направляющие формирования мышц, включались в определённом порядке: ранние маркеры появлялись сначала в стволоподобных клетках, затем включались гены, связанные с активным ростом и образованием волокон. У быстрорастущих свиней эти гены, связанные с ростом, экспрессировались сильнее и оставались активными как на ранних, так и на поздних этапах развития клеток. Микроскопия подтвердила, что их мышечные волокна имели большую площадь поперечного сечения, а молекулярные тесты показали повышенное содержание вариантов генов, ассоциированных с быстрыми, мощными гликолитическими волокнами, которые способствуют быстрому росту в ущерб выносливости.

Межклеточные «разговоры» в растущей мышце

Мышца не развивается в изоляции, поэтому исследователи также изучили, как разные типы клеток «общаются» друг с другом с помощью химических сигналов. Сопоставляя активность генов у потенциальных отправителей и получателей сигналов, они нарисовали карту сотен вероятных пар коммуникации между мышечными клетками и их соседями, особенно с фибробластами (клетками соединительной ткани), жировыми клетками, сосудистыми и иммунными клетками. Некоторые сигнальные пары с участием рецептора ERBB4 выделялись в связях между мышцей и жировой тканью, что указывает на то, что перекрёстная коммуникация между этими тканями может помогать настраивать рост и состав ткани. Многие гены, различающиеся между быстрыми и медленными растущими особями, также были связаны с путями, вовлечёнными в обмен энергии и заболевания, что свидетельствует о том, что скорость роста взаимосвязана с более широкими процессами, влияющими на здоровье.

Что это значит для свиноводства и мяса

Для неспециалиста основной вывод таков: преимущество быстрорастущих свиней Jiangquan black заключается не только в больших мышцах, но и в более богатом пуле клеток, строящих мышцы, более активных генах роста и интенсивных коммуникационных сетях между мышцами, жиром, сосудами и соединительной тканью. Эта работа даёт детальную клеточную карту мышц свиньи, которую селекционеры и генетики могут использовать для поиска маркёров, связанных с желательными признаками — скоростью роста и качеством мяса. Хотя требуются дополнительные эксперименты для проверки причинно-следственных связей, исследование закладывает основу для более точной, научно обоснованной селекции свиней, позволяющей сочетать эффективность роста и высокое качество мяса.

Цитирование: Cao, H., Wang, J., Wang, Y. et al. snRNA sequencing-based skeletal muscle analysis of Jiangquan black pigs with different average daily growth rates. Sci Rep 16, 15443 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-46048-1

Ключевые слова: мышцы свиньи, секвенирование РНК одиночных клеток, мышечные стволовые клетки, скорость роста, качество мяса