PPAR酌基因调控猪脂肪沉积研究进展

李　琳　郑　卓　贺红专（湖南省益阳市赫山区畜牧水产局，湖南益阳 413002）

PPAR酌基因调控猪脂肪沉积研究进展

李琳郑卓贺红专
（湖南省益阳市赫山区畜牧水产局，湖南益阳 413002）

院PPAR酌是调控细胞功能和基因转录的一个重要基因，是脂肪细胞基因表达和胰岛素细胞间信号传递的主要调节者，在脂肪细胞分化和机体能量尧葡萄糖和脂肪代谢调控中起着重要作用遥PPAR酌不仅是脂肪组织发育的中心调控剂，而且在转录水平上调控多种参与脂肪酸转运和代谢相关的基因遥因此，揭示PPAR酌基因的表达规律和分子作用机制，可以为研究脂肪在猪体内沉积过程提供重要的理论基础遥本文将就近年来关于PPAR酌基因调控猪脂肪代谢的分子机制进行综述遥

院PPAR酌曰脂肪曰猪曰代谢

随着人民生活水平的提高，人们对猪肉产品的需求结构发生了巨大变化，不再局限于量的满足，更加注重肉的风味、口感。近几十年来，猪的生长速度、饲料转化率等都有了大幅提高，瘦肉的产量快速增加；但随着生产性能的提高，猪肉品质尤其是感官品质和加工性能明显下降。目前，消费者普遍认为脂肪摄入过多对人体健康有害，一方面要求肌肉中不能含有太多脂肪，一方面又对肉的品质提出了较高要求，这就对现代养猪生产提出了严峻考验。而脂肪是猪肉的组成部分，其存在对肉类的食用品质和加工特性等有非常重要的作用。

脂肪细胞的增殖与分化是一个由多种基因转录调控的过程，在这个过程中，PPAR γ基因是主要的调控者，PPAR γ不仅能够促进脂肪细胞分化，增加脂肪细胞的数量，还可以使脂肪组织中的脂肪代谢相关基因表达量升高。因此，本文就近年来PPAR γ调控脂肪细胞代谢的相关研究进行整理，为深入研究PPAR γ基因调控脂肪细胞在猪体内沉积过程提供重要的理论基础。

1　脂肪研究概述

1.1脂肪对肉品质的影响

动物脂肪分为皮下脂肪、肌间脂肪和肌内脂肪，但肌间脂肪的组成与性质和皮下脂肪相近，所以一般认为脂肪主要分为皮下脂肪和肌内脂肪[1]。肉品加工涉及的脂肪主要是贮存于皮下的脂肪以及存在于肌肉中的肌内脂肪，其脂肪含量的高低以及脂肪酸组成上的差异，对肉类食品的感官品质、营养价值和加工特性等有重要作用。最近几十年来，猪的营养水平改善、饲养方式改变使得猪肉的品质发生了明显下降，这其中主要表现在肌内脂肪含量和脂肪品质下降[2]，这使得现代养猪业为消费者提供品质优良的猪肉面临着严峻的考验。

猪的皮下脂肪是肉品加工中常用的原料，主要成分为甘油三酯、胆固醇、甘油二酯、甘油一酯及游离脂肪酸等。肌内脂肪主要分布在肌肉内的肌束和肌纤维之间，由肌内脂肪组织和肌纤维中的脂肪组成，肌纤维中的脂肪则是由肌浆中的甘油三酯液滴、膜脂、磷脂和胆固醇组成。肌内脂肪的积累使肌肉表现出大理石花纹，其数量和分布的不同可使肌肉呈现出不同程度的大理石纹，适当含量的肌内脂肪从肌纤维间融化出来可以使肉类柔软多汁、口感细嫩。因此提高猪的肌内脂肪含量及调节猪皮下脂肪品质使之更符合人类健康和肉品加工的需求是当今肉品科学中的研究热点。

1.2影响脂肪沉积的因素

1.2.1品种

脂肪含量主要受遗传和饲养的影响[3]。一般来说，我国地方品种猪肌内脂肪含量较高，背膘较厚，肉品质要比国外品种猪好[4]。

1.2.2性别

公猪由于性激素及代谢上的差异，皮下脂肪沉积较少。研究发现，胴体的脂肪含量阉猪最高，母猪次之，未阉割公猪胴体的脂肪含量最低而瘦肉产量最高[5,6]。

1.2.3能量水平

能量水平与动物的生产密切相关，总的来说能量水平越高，胴体脂肪沉积增多。肌内脂肪是最后的脂肪沉积部位，对不同能量水平有不同的反应方式。研究表明，饲喂高能量水平日粮显著提高了猪肌内脂肪含量和背膘厚[7]。

1.2.4日粮中的脂肪含量

日粮中的脂肪主要影响猪肉的脂肪含量。日粮脂肪酸在猪肠道内被吸收后，大部分沉积于脂肪组织，也有少部分沉积到肌肉中[8]。研究表明，猪高能日粮中每增加1%的脂肪，猪背膘厚度也会增加0.0024～0.059 cm，但肌内脂肪含量无明显变化[9]。

1.2.5蛋白和氨基酸水平

在整个生长和育肥阶段，饲喂低蛋白日粮后，肌内脂肪含量增加；在育肥阶段饲喂赖氨酸缺乏日粮，同样显著增加了背最长肌的肌内脂肪含量。

2　PPAR酌基因与脂肪细胞分化

2.1PPAR酌基因

过氧化物酶体增殖物激活受体（peroxisome proliferator-activated receptor,PPAR）是调节目标基因表达的核内受体转录因子超家族成员，属于II型核受体超家族成员之一，于1990年发现而命名为PP激活受体[10]。在不同物种中已经发现了它的3种亚型：PPARα、PPAR β/δ和PPAR γ。人类PPAR γ基因位于3号染色体短臂上，含有9个外显子，包含超过100 kb的基因组DNA[11]，小鼠和猪的PPAR γ基因分别位于6号和13号染色体上。PPAR γ有PPAR γ1和PPAR γ2两种亚型，PPAR γ2几乎完全表达于脂肪组织中，而PPAR γ1表达部位较为广泛。PPAR γ基因包含不保守N端A/B区域、高度保守的DNA结合区（DBD）和C端配体结合区（LBD）[12]。PPAR γ基因在动物脂肪组织中表达量最丰富，具有脂肪组织特异性，在肌肉、肝、肾、肺及肠道中也有表达。PPAR γ发挥其转录活性需要与核激素受体结合形成异源二聚体，才能启动脂质合成与分化相关基因的表达。

2.2PPAR酌与脂肪细胞分化

脂肪细胞来源于间充质干细胞，经历成脂肪细胞、前脂肪细胞和不成熟脂肪细胞，最终分化为成熟脂肪细胞，其分化过程是由一系列基因和调控因子共同协作下完成的。PPAR γ属于核激素受体，在动物脂肪组织中表达最丰富。研究表明，PPAR γ能够促使纤维细胞或者骨髓间充质干细胞向脂肪细胞分化[13]，并且在脂肪细胞分化的过程中，PPAR γ的表达量也会增加[14]，过表达KLF13基因可以促进猪脂肪细胞的分化，而在这个过程中，PPAR γ的表达量增加[15]；通过检测发现，PPARγ表达量随着脂肪细胞分化的时间而增加，而一旦抑制脂肪细胞的分化，PPAR γ的活性也被抑制[16-18]；这些研究提示，PPAR γ与脂肪细胞分化存在紧密的联系，在脂肪细胞分化的过程中，PPAR γ的活性会发生改变。通过基因敲除技术敲除3T3-L1细胞中PPAR γ1基因和PPAR γ2基因，发现完全阻止了脂肪细胞的形成，而此时再通过过表达外源性PPAR γ2基因可以扭转局面，形成脂肪细胞[19]。在体外PPAR γ基因缺失的胚胎干细胞（embryonic stem cell，ES）能分化为多种组织，但就是不能分化为脂肪组织[20]。而通过Makorin环指蛋白1（MKRN1）介导的泛素化使得内源性PPARγ蛋白降解能够阻止脂肪细胞的分化[21]。以上研究提示我们，PPAR γ可以启动脂肪细胞分化，而脂肪细胞的形成需要PPAR γ基因的参与。

2.3PPAR酌调控脂肪细胞分化的机制

PPAR可通过多条信号通路参与脂肪细胞的分化，但遗憾的是，PPAR γ下游的靶基因研究还尚不全面，而其他的调控因子通过直接或者间接影响PPAR γ进而参与脂肪细胞的分化。可以说PPAR γ处于整个复杂调控系统的中心位置，是调节脂肪细胞分化的主要因子。

2.3.1C/EBP家族

CAAT/增强子结合蛋白家族（C/EBPs）属于一个具有碱性亮氨酸拉链的转录因子家族，其成员C/EBPβ和C/EBPδ对脂肪细胞分化有重要作用并且能活化PPARγ这个脂肪形成的关键转录因子。研究发现，在3T3-L1前体脂肪细胞分化过程中C/EBPβ和C/EBPδ的表达量激增，而调节脂肪细胞分化的主要因子PPARγ后表达[22]。C/EBPβ和C/EBPδ可以直接活化PPARγ进而诱导脂肪细胞分化；也有研究发现，C/EBPβ和C/EBPδ的产物结合Kruppel样转录因子5（Kruppel-like factors 5,KLF5）基因的启动子，激活KLF5基因表达，表达产生的KLF5激活PPAR γ基因表达，从而促进脂肪细胞分化。

2.3.2KLF家族

Kruppel样转录因子（Kruppel-like factors,KLF）是一类具有锌指结构的转录因子，在脂肪细胞分化中发挥重要的调控作用，其家族有多个成员参与调控脂肪细胞分化的过程，其中KLF4、KLF6和KLF15正向调控脂肪细胞分化，KLF2、KLF3和KLF7负向调控脂肪细胞分化[23]。KLF直接结合到PPAR γ基因的启动子，激活PPAR γ基因表达，促进脂肪细胞分化；KLF4激活CEBP β基因表达，进而引起KLF5的表达，最终导致脂肪细胞分化，敲除KLF4基因会导致CEBP β的表达量下降，引起脂肪细胞分化抑制[24]。研究发现，KLF2能通过结合PPAR γ的启动子，抑制PPAR γ启动子活性，从而使得PPAR γ基因表达量降低，进而抑制脂肪细胞的分化[25]。可见，KLF家族基因发挥调控脂肪细胞分化的功能需要PPAR γ基因的介导，KLF家族基因影响PPAR γ基因的活性进而影响脂肪细胞分化。

2.3.3其他转录因子

PPAR γ基因调控脂肪细胞分化的过程还受到其他一系列调控因子的影响，如Krox-20、KLF5、EBF、ZNF453、TCF7L2和ADD1/SREBP1c等可以促进PPARγ的表达[26-28]，而GATA2/3、IRF和β-catenin/TCF可以抑制PPAR γ的表达[29,30]，进而影响脂肪细胞分化。

2.4PPAR酌与猪肌内脂肪沉积

PPAR γ激活后可参与调控肌内脂肪的合成，其表达量与调控脂肪代谢的基因密切相关[31]。研究表明，饲喂高能日粮可以提高荣昌猪肌内脂肪的含量，同时PPAR γ基因表达量上升[32]。降低日粮蛋白水平使得PPAR γ基因被激活，引起猪肌肉中脂肪含量提高[33]。相同的研究表明PPAR γ基因可在骨骼肌细胞上有效表达并与IMF代谢呈现一定的关联度，PPAR γ基因表达量趋于下降，脂肪沉积量明显减少[34]。综上所述，PPAR γ基因可能是影响肌内脂肪代谢的关键基因，其表达量升高肌内脂肪含量增加，表达量下降肌内脂肪含量减少。

3　小结

虽然人们在研究PPAR γ调控猪脂肪代谢等方面已做了大量研究工作，对PPAR γ调控猪脂肪细胞代谢过程有较为全面的了解，然而，脂肪代谢的调控不仅涉及激素影响下的脂肪和糖类等物质代谢途径之间的相互关系，还涉及脂肪、肝脏和肌肉等多个组织器官的功能协调，因而要制定一个可以控制猪脂肪沉积的途径是一件极为困难的事情，所以猪脂肪代谢的研究将是一项长期而有意义的工作。

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2016-06-21

李琳（1974-），女，汉族，湖南益阳人，兽医师，主要从事畜牧兽医工作