白藜芦醇调节畜禽脂质代谢的机制

陈小玲 黄志清* 郭秀兰 唐仁勇 刘光芒 吴秀群

(1.四川农业大学动物营养研究所，动物抗病营养教育部重点实验室，雅安 625014;2.成都大学肉类加工四川省重点实验室，成都 610106;3.成都大学生物产业学院，成都 610106)

白藜芦醇是自然界中存在的一种植物多酚化合物，广泛存在于葡萄、花生等多种植物或其果实中，是一种植物抗毒素，具有广泛的药理学作用。随着白藜芦醇研究的深入，其功能不断被阐明。研究发现，白藜芦醇具有抗炎、抗癌和抗氧化作用以及雌激素样作用等。此外，白藜芦醇还发现具有影响动物脂质代谢［1－3］、调控脂肪细胞增殖、分化［4－5］和凋亡［6－7］的功能。近年来，白藜芦醇功能的研究引起了国内外学者的高度重视，被认为具有广阔的药用价值和市场开发前景。研究表明，在基础饲粮中添加白藜芦醇能提高肉仔鸡的抗氧化能力，以及改善鸡肉品质［8］，提示其在畜牧业上也有潜在的应用价值。因此，本文就白藜芦醇的发现和结构以及其对脂质代谢的影响及其作用机制等方面进行综述。

1 白藜芦醇的发现及结构

白藜芦醇化学名为3，4，5－三羟基－反－均二苯代乙烯，分子式 C14H12O3，相对分子质量228.2，是在1939年首次从毛叶藜芦中分离获得［9］。白藜芦醇具有顺式和反式2种结构，反式结构的白藜芦醇抗氧化活性明显强于顺式结构，其二苯乙烯苯环上酚羟基的数量和位置与其抗氧化活性密切相关。当二苯乙烯苯环上存在4－羟基或邻－二羟基时，表现出更强的抗氧化活性［10－11］，且白藜芦醇的A环结构对其抗氧化作用至关重要［8］。刘铭等［12］将白藜芦醇的 A环分别用活性杂环川芎嗪和4－氨基喹啉替换，保留更多酚羟基并保持其反式结构不变合成(E)－2－(3，5－二羟基苯乙烯基)－3，5，6－三甲基吡嗪和(E)－2－(3，5－二羟基苯乙烯基)－4－氨基喹啉，或在4－甲基吡嗪和4－氨基喹啉上引入醛基合成中间体3，5，6－三甲基吡嗪－2－甲醛(1e)和4－叔丁氧羰基氨基喹啉－2－醛(2c)，考察这些目标化合物对1，1－二苯基 －2－三硝基苯肼(DPPH)自由基的清除作用。结果表明，化合物(E)－2－(3，5－二羟基苯乙烯基)－3，5，6－三甲基吡嗪、(E)－2－(3，5－二羟基苯乙烯基)－4－氨基喹啉和4－叔丁氧羰基氨基喹啉－2－醛(2c)对DPPH自由基的清除作用较白藜芦醇减弱，化合物3，5，6－三甲基吡嗪－2－甲醛(1e)在低浓度时具有比白藜芦醇更强的DPPH自由基清除能力。

2 白藜芦醇对脂质代谢的影响

研究表明，白藜芦醇是组蛋白脱乙酰基酶——SIRT1的天然激动剂［13］。SIRT1属于沉默信息调节因子2(Sir2)家族成员，通过一个还原型辅酶烟酰胺嘌呤二核苷酸(NAD+)的组蛋白去乙酰化酶而发挥作用，而白藜芦醇可通过改变SIRT1的蛋白质空间构象而达到增强其去乙酰化活性的作用。研究发现，白藜芦醇能影响一些胆固醇代谢相关基因［如过氧化物酶体增殖物激活受体α(PPARα)、胆固醇 70α － 羟化酶(CYP7A1)、肝 X受体(LXRs)、三磷酸腺苷结合盒A1(AABCA1)基因］的表达，最终影响脂质代谢。郑晓南［1］用不同浓度白藜芦醇［5、22.5及45 mg/(kg BW·d)］对饲喂高脂饲粮的小鼠干预6周，考察白藜芦醇对小鼠脂质代谢的影响，结果表明，白藜芦醇能降低高脂模型小鼠血清胆固醇(TC)和低密度脂蛋白 － 胆 固 醇 (LDL－C)水 平，其 中 以 剂 量22.5 mg/(kg BW·d)的干预效果最佳，但添加白藜芦醇并未影响高脂模型小鼠肝脏SIRT1、PPARα和CYP7A1基因mRNA的表达量。当干预时间延长至8周，也未观察到白藜芦醇对小鼠脂质代谢及相关基因 SIRT1、LXRα基因及其下游靶基因ABCA1基因表达量产生影响［2］。继续延长干预时间至16周时发现，添加白藜芦醇可降低高脂饮食C57BL/6L小鼠肝脏TC和甘油三酯(TG)水平，并上调C57BL/6L小鼠肝脏LXRα的蛋白水平［3］。综上可以推测，白藜芦醇对脂质代谢的影响可能与干预时间长短有关或可能与存在其他途径发挥对脂质代谢的影响有关。

另有研究表明，白藜芦醇调控脂肪形成与促生长激素神经肽(galanin)有关。galanin在中枢神经系统调控哺乳动物采食上扮演着重要的作用［14］，在肥胖人中呈现高表达并可能介导肥胖的发生［15］，并且在高脂饲粮诱导的成脂激活中发挥重要调控作用［16］。Kim 等［17］研究表明，白藜芦醇能显著下调高脂饲粮诱导的小鼠脂肪组织中galanin介导的与脂肪形成有关的下游信号分子促生长激素神经肽受体(GalR)、重组人蛋白激酶C－δ(PKCδ)、细胞周期蛋白 D(Cyc－D)等基因的表达。综上所述，白藜芦醇的机制可能是通过抑制galanin介导的脂肪形成信号级联反应而抑制脂肪形成。

3 白藜芦醇对脂肪细胞增殖分化的影响

3.1 白藜芦醇通过SIRT1、过氧化物酶体增殖物激活受体 -γ(PPARγ)和 CCAAT增强子结合蛋白α(C/EBPα)调控脂肪细胞的增殖分化

机体脂肪组织是重要的能量储存器官，脂肪细胞过度增殖分化将导致脂肪细胞数目显著增多，最终导致体脂增加［18］。脂肪细胞的发育包括前体脂肪细胞增殖、分化和最终形成成熟的脂肪细胞。脂肪细胞分化是一个受多个基因调控的过程，其中PPARγ和C/EBPα基因是调节脂肪合成最主要的转录因子［19］。研究表明，SIRT1可作为PPARγ的底物并可调控脂肪细胞分化标志基因的表达［20］，为脂肪细胞分化的负调控因子［21］。

在猪和鼠上的研究表明，白藜芦醇能影响脂肪细胞的增殖和分化。庞卫军等［4］分别以不同剂量的白藜芦醇处理体外培养的猪前体脂肪细胞，结果发现，白藜芦醇对猪前体脂肪细胞增殖分化均有一定的抑制作用，高剂量白藜芦醇(50和100 μmol/L)可显著减少细胞内脂肪的合成、抑制脂肪细胞增殖与分化。陈思凡等［5］添加不同剂量的白藜芦醇于3T3－L1前体脂肪细胞培养液中，考察其对细胞增殖和分化的影响，结果表明，白藜芦醇能显著抑制3T3－L1前体脂肪细胞增殖和分化，导致脂肪细胞中SIRT1水平上升，PPARγ和C/EBPα水平下降;而添加SIRT1的特异性抑制剂尼克酰胺(NAM)后，细胞分化能力上升，SIRTl水平下降，而 PPARγ、C/EBPα水平升高，且呈一定的时间剂量依赖关系。在小鼠上也得到类似的结果［22］。以上结果表明，白藜芦醇可能是通过增加SIRT1基因的表达，抑制脂肪细胞分化相关蛋白的基因(PPARγ和C/EBPα基因)的表达来抑制脂肪细胞的增殖和分化。

3.2 白藜芦醇通过叉头框蛋白O1(FoxO1)和细胞因子信号转导抑制因子3(SOCS3)调控脂肪细胞的增殖分化

另有研究表明，白藜芦醇也能调控核转录因子(FoxO1)和 SOCS3的基因表达［23］。FoxO1为叉头框蛋白O亚家族的成员，为一核转录因子，属于“螺旋－转角－螺旋”类蛋白质的一个亚群，在脂肪细胞分化的早期阶段被诱导［24］。细胞因子信号转导抑制因子(SOCS)为一负性调节细胞因子和生长因子信号转导有关的蛋白家族。SOCS3具有SOCS家族相似的蛋白结构特征，含有氨基端的N区、中间的Src同源2(SH2)结构域和羧基端SOCS 盒［25］，受瘦 素(leptin)专 一 性 地 诱 导 表达［26］。当给予ob/ob小鼠重组leptin基因后可诱导下丘脑SOCS3基因表达量的显著增加［24］，并可抵御高脂食物诱导的肥胖产生［27］。刘延杰［23］通过分离原代培养猪前体脂肪细胞，添加不同剂量的白藜芦醇考察其对猪前体脂肪细胞中FoxO1和SOCS3基因表达的影响，结果表明，白藜芦醇能下调FoxO1基因表达，上调SOCS3基因表达，进而抑制脂肪细胞增殖分化而减少脂肪沉积。

4 白藜芦醇对脂肪细胞凋亡的影响

凋亡的启动和信号传导机制主要是通过死亡受体途径和线粒体途径。其中，线粒体－半胱天冬氨酸酶(caspase)家族途径在前体脂肪细胞和脂肪细胞的凋亡过程中起关键作用。通过增加线粒体内细胞色素 C(Cyt C)的释放，从而启动凋亡［28］。目前研究发现，参与细胞凋亡调控的基因主要有 SIRT1、caspase 3、caspase 9、原癌基因bcl－2、促凋亡基因bax、肿瘤抑制因子p53、核转录因子κB(NFκB)基因等，其中 caspase 3基因是细胞凋亡的关键执行因子。最早研究发现白藜芦醇能促进癌细胞凋亡［29］，其机制是通过增加SIRT1基因的表达，由线粒体凋亡途径，激活caspase家族的蛋白而促进肿瘤细胞的凋亡［30］。但是目前有关白藜芦醇对脂肪细胞凋亡的研究报道较少。陈思凡等［6］研究发现，白藜芦醇能增加大鼠原代脂肪细胞中 SIRT1、Cyt C、半胱天冬氨酸酶家族基因(caspase 9和caspase 3基因)的表达和蛋白水平，另外，白藜芦醇干预前体脂肪细胞，可使细胞乳酸脱氢酶漏出率增加，从而导致细胞完整性受到破坏，同时白藜芦醇可使细胞停滞在S期并剂量依赖性地降低线粒体膜电位。上述结果表明，白藜芦醇促进原代脂肪细胞凋亡可能是通过增加SIRT1基因表达，经由线粒体凋亡途径，作用于caspase 9和caspase 3。与白藜芦醇引起猪原代前体脂肪细胞凋亡的影响结果一致，白藜芦醇通过上调SIRT1基因的表达而增加与凋亡相关基因(caspase 3和bax基因)表达及蛋白水平，下调bcl－2、p53、NFκB 等基因表达而诱导前体脂肪细胞凋亡［7］。但对于SIRT1是如何作用于线粒体以及其下游蛋白还需作进一步深入的研究。

5 小结

白藜芦醇是自然界中存在的一种天然植物多酚化合物，自发现以来引起了人们的广泛关注，它能影响与胆固醇代谢相关基因的表达，降低脂肪细胞增殖和分化以及促进脂肪细胞凋亡，最终减少体脂沉积。脂肪过度沉积是导致人肥胖病发生的重要原因，因此，白藜芦醇也可能作为潜在的减肥降脂药物，在医学领域具有重要的开发价值。为深入阐明白藜芦醇在畜禽上的降体脂作用，今后需开展大量动物试验和体外细胞培养试验研究白藜芦醇对畜禽皮下和肌内脂肪沉积的影响并深入探讨其影响机制。这对于改善胴体品质和改善肉品质具有重要意义，为生产优质畜禽产品满足消费者对肉产品质量的要求提供重要的理论依据。

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