猪肌内脂肪调控相关基因的研究进展

李晓玲 ，崔小荣，孙金海

（青岛农业大学动物科技学院，山东 青岛 266109）

猪肌内脂肪调控相关基因的研究进展

李晓玲 ，崔小荣，孙金海*

（青岛农业大学动物科技学院，山东 青岛 266109）

脂肪不仅是动物能量的主要来源，而且还与肉品的风味品质及食用价值有很大的关系。猪肌内脂肪的含量是影响猪肉品质的一个重要因素，它影响肉的嫩度、系水力、剪切力值、风味和多汁性。肌内脂肪的沉积受多种因素的影响，包括遗传、营养、环境等因素。该文首先介绍肌内脂肪对猪肉品质的影响，其次，再从基因水平阐述各种基因对肌内脂肪调控的相关研究进展，以期通过调控肌内脂肪含量获得更高品质的猪肉产品。

猪；猪肉品质；肌内脂肪；基因

随着人们生活水平的提高，猪肉品质越来越受到关注，不仅要求肉质鲜嫩，口感好，而且要求符合绿色食品标准。猪肉品质常用pH、肉色、大理石纹、肌内脂肪含量、滴水损失、嫩度、多汁性、风味等指标进行综合评定。而猪肌内脂肪（IMF）含量是影响猪肉品质最重要的因素之一[1]。肌内脂肪作为一个重要的指标，它影响着肉品的嫩度、系水力、剪切力值、风味和多汁性。肌内脂肪含量在2%～3%是一个理想标准，当肌内脂肪含量低于2%时，肉的质地和口感都较差；而高于3%时，则不再提高肉的风味[2]。目前的大多数商品猪肌内脂肪含量都低于理想标准，因此，加强肌内脂肪调控的研究越来越重要。研究表明，遗传、营养、环境等对肌内脂肪沉积都有重要的影响，而基因水平的调控对肌内脂肪沉积更是具有重要意义。

1 猪肌内脂肪沉积的生物学特点

1．1 肌内脂肪的概述

脂肪的生成可以分为两个主要阶段：第一个阶段称为决定性的阶段，主要是间充质干细胞分化为前体脂肪细胞；第二个阶段通常称为终末分化，前体脂肪细胞形成成熟的脂肪细胞，这个过程主要取决于脂质转运和合成、胰岛素的敏感性和脂肪细胞特异性蛋白的分泌。肌内脂肪是指沉积在肌肉内的脂肪，由肌内脂肪组织和肌纤维中的脂肪组成，主要存在于肌外膜、肌束膜和肌内膜上。肌内脂肪组织由沿肌纤维方向排列的脂肪细胞组成，位于肌束间隙，脂肪细胞独立存在或成簇存在，这部分的分子构型几乎全是三酰甘油，而肌纤维中的脂肪则是由肌浆中的三酰甘油液滴、膜脂（主要是磷脂）、胆固醇等组成，其中磷脂是影响猪肉挥发风味成分的重要因素[3]。

1．2 肌内脂肪的发育

从细胞学角度讲，肌细胞和脂肪细胞都来自于多功能干细胞，在发育早期，特别是在胎儿和新生儿期骨骼肌中的多功能干细胞含量丰富，但随着动物变老而逐渐减弱，多功能干细胞主要发育成肌源性细胞，少部分分化成脂肪细胞，成为肌内脂肪聚集的基础[4]。肌内脂肪在肌肉匀浆中的含量随着时间呈S型曲线生长。在初生阶段肌内脂肪水平没有增加，生长期呈线性增加，达到脂肪沉积最大能力后处于平缓。所以，生长的初始阶段是决定肥育后肌内脂肪最终含量的关键阶段[5]。

1．3 肌内脂肪对猪肉品质的影响

1.3.1 肌内脂肪对猪肉嫩度的影响

肉的嫩度是指肉在咀嚼或切割时所需的剪切力，表示熟肉在入口后被咀嚼时柔软、多汁和容易嚼烂的程度，它决定了肉在食用时的口感，在一定程度上反映了肌肉中肌原纤维、结缔组织及肌内脂肪的含量、分布和化学结构[6]。肌内脂肪含量增加，切断了肌纤维束间的交联结构，咀嚼过程中肌纤维更容易断裂。一般肌肉的剪切力值越小，肉越易被咀嚼，肉质越嫩；肌纤维直径越细，系水力越强，肉质越嫩，食肉的最佳肌内脂肪含量一般为2%～3%。研究发现，肌内脂肪含量达到3%时，肌肉的大理石花纹可使肌纤维的密度降低，减少肌纤维间的联结组织提高肉的嫩度，同时脂肪的润滑作用可以改善肉品的口感[7]。

1.3.2 肌内脂肪对猪肉风味的影响

肉的风味主要包括滋味和香味两方面，其中肉的滋味来源于蛋白质、核酸、无机盐等，肉的香味来源于肌内脂肪的氧化降解物。脂类和某些脂溶性物质是风味物质的前提物，研究发现肌内脂肪中，磷脂约占整个脂肪组织的60%～70%。组成磷脂的脂肪酸主要是C16和C18脂肪酸，去除磷脂，则香气特性及挥发性化合物的种类数量变化很大，而肉香中一些特有的风味成分也随之消失[8]。许多试验也证实，磷脂能使挥发性化合物中脂肪酸降解产物增加，从而影响猪肉风味。

2 影响肌内脂肪沉积的相关基因

2．1 心脏型脂肪酸结合蛋白（H-FABP）基因对肌内脂肪含量的影响

H-FABP是指心脏型脂肪酸结合蛋白，其主要在心脏、骨骼肌和泌乳的乳腺中表达，其作用是将细胞膜外的脂肪酸运送到β-氧化和三酰甘油及磷脂合成的部位，H-FABP在细胞内与脂肪酸结合，使细胞内外保持一定的浓度差，促使细胞摄取脂肪酸[9]。有研究表明，H-FABP基因的多态性显著影响肌内脂肪含量[10]。且H-FABP基因mRNA表达量与IMF含量显著相关[11]，在猪的选育过程中H-FABP基因可以作为候选基因辅助提高IMF含量。由于H-FABP基因的遗传变化影响mRNA的表达丰度[12]，因此，在mRNA水平上研究H-FABP基因对IMF和脂肪酸含量的影响，具有十分重要的意义。

呼红梅等的试验结果表明，莱芜猪和杜洛克猪肌肉H-FABP基因mRNA表达量与肌内脂肪含量极显著正相关。莱芜猪和杜洛克猪肌肉H-FABP基因mRNA表达量和肌内脂肪含量与饱和脂肪酸显著负相关，莱芜猪肌肉H-FABP基因mRNA表达量和肌内脂肪含量与多不饱和脂肪酸含量显著负相关，与饱和+单不饱和脂肪酸含量显著正相关，杜洛克猪H-FABP基因mRNA表达量和肌内脂肪含量与饱和＋单不饱和脂肪酸含量显著负相关[13]。Gerbens等研究了H-FABP基因的遗传变异对杜洛克猪肌内脂肪含量、生长性能等性状的影响，发现H-FABP RFLP多态性与肌内脂肪含量、背膘厚及日增重显著相关。就目前研究而言，由于供试群体的选择、样本含量的局限等，还不能把H-FABP基因作为影响肌内脂肪的主效基因，还需要作进一步的探讨。

2．2 脂蛋白酯酶和苹果酸脱氢酶对肌内脂肪含量的影响

2.2.1 脂蛋白酯酶mRNA表达对肌内脂肪含量的影响

脂蛋白酯酶（LPL）是脂肪细胞、心肌细胞、骨骼肌细胞、乳腺细胞及巨噬细胞等实质细胞合成和分泌的一种糖蛋白，催化与蛋白质相连的甘油三酯的分解代谢，它可以将血液中的乳糜微粒和极低密度脂蛋白所携带的甘油三酯水解成甘油和脂肪酸，以供各种组织贮存利用。脂肪的运输是在血液中进行的，除游离脂肪酸是与血浆清蛋白结合形成可溶性复合物运输外，其余都是以脂蛋白的形式运输，LPL对其运输有重要的调节作用，LPL活性的高低是脂肪沉积的标志，也是决定脂肪细胞大小的重要因素。LPL通常以同源二聚体的形式发挥甘油三酯水解酶和在受体介导的脂蛋白摄入时作为配体或者桥接因子的双重功能，LPL缺陷会导致高脂蛋白血症或引起脂蛋白代谢失调[14]。Gerfault等研究表明，猪皮下脂肪组织中LPL的高表达能显著地增加其脂肪的沉积[15]。王刚等证明莱芜黑猪LPL mRNA的高表达对增加肌内脂肪的含量有积极的影响[16]。祝仁铸等的试验采用猪只达到50 kg体重开始放牧的饲养方式，加强了猪只的运动量，增强了肌肉的生长，提高了脂肪酸氧化功能，因此LPL的基因表达呈持续上升趋势[17]。

2.2.2 苹果酸脱氢酶mRNA表达对肌内脂肪含量的影响

苹果酸脱氢酶（MDH）在动物体内催化苹果酸转变为丙酮酸并产生NADPH，而NADPH是动物体内脂肪合成的重要辅酶，MDH在脂肪合成中起了非常重要的作用[18]。祝仁铸等研究结果表明，野莱F1猪和长×大白猪MDH mRNA表达量随着体重的增加皆呈先升高后降低的趋势，在70 kg体重阶段维持较高水平。猪在生长过程中随着体重增加，肌内脂肪的生成量不断增加[17]。杨海玲等的研究证实背膘中MDH活性高，说明脂肪酸合成过程中柠檬酸-丙酮酸循环的速度较快，此循环不仅使NADP变成NADPH为脂肪酸合成所利用，且可使草酰乙酸重新进入线粒体继续转移乙酰CoA，为合成脂肪酸提供了丰富的原料[19]。

2．3 脂肪细胞决定和分化因子1基因的多态性对肌内脂肪含量的影响

脂肪细胞决定和分化因子1（ADD1）主要在肝脏和脂肪细胞中表达，是动物脂类和糖类代谢的一个重要核转录因子，是固醇调节元件结合蛋白（SREBPs）家族的一员，又被称为SREBP1c，它通过调节脂肪酸合成酶、乙酸辅酶A羧化酶、葡萄糖激酶等与脂肪合成和葡萄糖代谢有关的基因调控动物体内的脂肪合成[20]。JIANG等对杜长大猪的研究表明，SREBP1在皮下脂肪中的表达水平从出生到90 d的不同阶段呈逐步升高的趋势，并且SREBP1的表达量与脂肪沉积率呈紧密的正相关[21]。陈杰和李长龙等曾对苏太猪、梅山猪和杜×长×大猪ADD1基因多态性和肌内脂肪含量的相关性进行研究，发现了ADD1基因多态性与肌内脂肪含量显著相关[22]。张永云等研究表明，ADD1基因在乌金猪和长白猪中存在遗传多态性，有AA和AB两种基因型，AB基因型肌内脂肪含量较高，AB基因型对猪肌内脂肪含量而言是优势基因型，可通过提高AB基因型的频率来增加肌内脂肪含量[23]。

2．4 MicroRNA对肌内脂肪含量的影响

MicroRNA（miRNA）是一类长约22 nt的非编码小RNA，能够调节生物体生长、发育和凋亡等过程，其调节机制主要是通过碱基互补配对原则与靶基因的mRNA结合后形成双链RNA，进而诱导靶miRNA降解或抑制其翻译过程，从而对靶基因在转录水平进行调节[24]。最近的研究发现多个miRNAs作为脂肪细胞分化的潜在调节因素[25]。在动物中敲除miR-14后，甘油三酯和甘油二脂的水平升高了，而超表达miR-14会引起相反的效果[26]。在前体脂肪细胞中超表达miR-143后加快了脂肪的生成，检测到许多脂肪生成的标记基因表达上调，促进了脂肪分化早期阶段的三酸甘油酯积聚，抑制miR-143的表达就会抑制人前体脂肪细胞的分化[27]。有研究表明miR-17-92靶向Rb2/p130调控前体脂肪细胞的克隆扩增，超表达以后加速了脂肪细胞的分化，增加了甘油三酯的积聚[28]。刘慧莹从猪肌内脂肪组织中鉴定出包括miR-208、miR-126、miR-10a、miR-30、miR-365、miR-101等在内的44个miRNAs与肌内脂肪含量相关，并利用实时荧光定量PCR验证了其中7个miRNAs在高的肌内脂肪含量中呈现高表达，1个miRNA在高的肌内脂肪含量中低表达，miRNAs在不同含量肌内脂肪中的差异表达模式可以证实miRNAs在调控猪肌内脂肪沉积的过程中具有重要作用[25]。

2．5 肿瘤坏死因子-α对肌内脂肪含量的影响

肿瘤坏死因子-α（TNF-α）是脂肪细胞分泌的信号分子之一。研究认为，TNF-α参与调节脂肪细胞生理功能的各个方面，调节葡萄糖动态平衡、脂肪酸的代谢和诱导胰岛素抵抗的发生[29]。脂肪组织释放的TNF-α通过旁分泌和自分泌作用促进脂肪分解，降低LPL的生成和活性，减少脂肪细胞生成，促进脂肪分解，抑制前脂肪细胞分化为成熟脂肪细胞，促进脂肪细胞凋亡，控制脂肪细胞的分化和脂肪组织体积的扩大。杨雪梅等的研究表明，TNF-α对脂肪代谢具有重要的调控功能，TNF-α可通过降低LPL活性，刺激脂解作用；降低葡萄糖转运蛋白基因表达量，提高机体的胰岛素抗性，抑制血液中葡萄糖的转运，从而减少动物体脂肪的沉积[30]。

3 小结

猪肌内脂肪含量与猪肉品质密切相关，影响着肉的嫩度、系水力、剪切力值、风味和多汁性，而影响因素包括遗传、营养、环境等各因素。影响肌内脂肪沉积的相关基因的研究发现为进一步认识肌内脂肪遗传机制奠定了基础，同时为加快猪肉品质的遗传改良提供了新途径。

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2016-05-05）

李晓玲（1992-），女，山东费县人，在读硕士研究生，主要从事动物遗传育种与繁殖方面的研究，E-mail：18765905961@163.com

*通讯作者：孙金海（1959-），男，教授，博士，研究方向：分子遗传与动物育种，E-mail：sunjinhai00528@sina.com