共軛亞油酸誘導多種細胞凋亡

共軛亞油酸誘導多種細胞凋亡

齊仁立 黃金秀 宋凡 陳英 黃萍
（重慶市畜牧科學院 農業部養豬科學重點實驗室 養豬科學重慶市市級重點實驗室 重慶市養豬工程技術研究中心，榮昌 402460）

共軛亞油酸（Conjugated linoleic acid，CLA）是多種十八碳二烯酸異構體的統稱，具有抗腫瘤，減少體脂沉積，抗氧化等多種生理作用；CLA能夠通過誘導細胞凋亡實現其生理作用。針對CLA誘導的腫瘤細胞，脂肪細胞和內皮細胞等多種細胞的凋亡進行總結并加以分析，以期為相關研究提供幫助。

共軛亞油酸 細胞凋亡 腫瘤細胞 脂肪細胞

共軛亞油酸（Conjugated linoleic acid，CLA）是人和動物所必需的脂肪酸——亞油酸的同分異構體，是多種十八碳二烯酸構象和位置異構體的統稱。從20世紀后期開始，越來越多的研究關注于CLA復雜而多樣的生物學作用。人和動物的體內不能合成CLA，主要從食物中攝取。CLA具有抗腫瘤、促生長、減少體內脂肪沉積、抗氧化、提高機體免疫力、防治糖尿病等多種生理作用［1-5］。CLA具有眾多的異構單體，其中c9，t11-CLA和t10，c12-CLA是目前研究較多的兩種異構單體，它們展現出的生理作用具有明顯的差異［1］。作為一種廣受關注的營養素，CLA已經被大量應用到食品、藥品、保健品和畜牧養殖等諸多領域。

細胞凋亡是多細胞生物一種正常的生命現象，在受到外部或者內部的刺激以后，細胞為了維護內環境的穩態，出現由多種基因控制的細胞程序性的主動死亡。細胞凋亡的主要特征包括單個細胞脫離，DNA破碎，染色質凝聚，線粒體腫脹和凋亡小體的形成，最終凋亡小體被吞噬以結束［6，7］。細胞凋亡涉及一系列的基因激活、信號傳導和表達調控，許多酶和蛋白因子都涉及到細胞凋亡的過程中，如半胱氨酸蛋白酶家族（Caspase）和B淋巴細胞瘤2（B-cell lymphoma-2，BCL-2）蛋白家族都對細胞凋亡起到重要調控作用［8，9］。

當前，關于CLA的研究發現這類化合物對于多種細胞的凋亡都具有誘發或者促進作用，特別是CLA的抗腫瘤作用幾乎主要都是通過誘導腫瘤細胞的凋亡實現的。本文對CLA誘導的細胞凋亡及其分

子機制進行討論，希望能夠為相關研究提供幫助。

1 CLA誘導腫瘤細胞的凋亡

在不同體內和體外試驗中，CLA都表現出有力的抗癌作用，除了抑制腫瘤細胞增殖和分化［1，10］，國內外許多研究都證實了CLA能夠誘導和促進包括乳腺癌、結腸癌和肝癌在內的多種腫瘤（癌）細胞的凋亡。Ip等［11］發現共軛亞油酸處理降低了大鼠胸腺腫瘤模型和胸腺腫瘤細胞中凋亡抑制因子BCL-2的表達，而對Bax、Bak 、P53、Bad的表達無影響。Lihui等［12］發現t10，c12-CLA 處理激活了TM4t 乳腺腫瘤細胞內的Caspase9和Caspase3，降低了細胞內BCL-2的蛋白水平，導致細胞的凋亡。袁賢琳［13］研究了c9，t11-CLA和t10，c12-CLA誘導的乳腺癌細胞MCF-7和SKBr3的凋亡，試驗結果顯示2種CLA單體對轉錄調控因子PPARγ與凋亡相關因子Bax、Bcl-2和Caspase-3的表達影響呈劑量和時間依賴性，他認為CLA可能作為PPAR-γ的配體通過激活PPARγ-BCL-2-Caspase3細胞凋亡信號通路而實現抑制腫瘤細胞生長的作用。宋琳亮［14］發現CLA長期處理能夠導致肝癌細胞Bel7402出現典型的凋亡特征，并且其中需要COX-2和PPARγ的參與，但是不同CLA異構體的作用機制不盡相同，對于c9，t11-CLA來說PPARγ很可能是一個關鍵的調控點，但對于t10，c12-CLA而言并不十分重要。除了直接誘導腫瘤細胞凋亡，CLA對于已經產生的細胞凋亡還具有促進作用。Qixia等［15］研究發現單獨使用5-氟尿嘧啶治療結腸癌只能減少20%的癌細胞，但是如果同時使用CLA處理，就能顯著增加HT-29結腸癌細胞的凋亡率。

迄今為止，已經可以明確CLA誘導的腫瘤細胞凋亡是實現其抗癌作用的重要途徑。通過觀察發現，CLA處理的濃度和時間對其誘導的腫瘤細胞凋亡具有顯著的影響。而且，不同的CLA異構單體對同一種腫瘤細胞的影響并不相同，可能某種異構體發揮作用而另外的異構體則沒有影響，也可能某種異構體能夠誘導細胞凋亡，而另外一種單體則能夠改變細胞增殖和分化。因此，研究和比較不同CLA異構單體的生理作用對于深入探索其抗癌抗腫瘤機制具有深遠的影響。

2 CLA誘導脂肪細胞的凋亡

CLA的另一個重要生理作用就是對脂肪代謝的調節。在鼠、兔、雞、牛及人等不同試驗中都已經明確CLA能夠減少體內脂肪的產生和沉積，而在體外的細胞培養中也發現CLA能夠抑制不同種類動物的脂肪細胞增殖和分化［16-18］。但是關于CLA誘導脂肪細胞的凋亡的研究還比較匱乏。近年來，國內外一些試驗相繼提供了證據——CLA可以誘導脂肪細胞的凋亡。Nobuyo等［19］研究發現使用含1% CLA的飼糧飼喂C57BL/6J小鼠數周，小鼠體內脂肪含量明顯減少，而且脂肪細胞出現明顯的凋亡特征，如DNA碎片化斷裂。此外，小鼠體內腫瘤壞死因子α（Tumor necrosis factor α，TNF-α）mRNA水平提高了12倍。而TNF-α 是已知的可以明顯抑制脂肪細胞分化、促進其凋亡的蛋白因子。Evans 等［20］使用CLA處理3T3-L1前脂肪細胞系4 d后，細胞的增殖數量隨著CLA濃度加大而減少。此外，CLA還使融合后的細胞內TG含量減少，細胞數目減少，并有凋亡特征存在。他認為CLA的抗肥胖作用是通過抑制細胞分化，減少甘油三酯的合成，誘發脂肪細胞凋亡實現的。Kimberly等［21，22］發現t10，c12-CLA能夠引起小鼠脂肪組織的消耗和凋亡，主要體現在脂肪細胞核小體DNA的碎片化，并且這種作用與小鼠的遺傳背景有關，他們隨后的試驗發現飼糧中添加CLA的混合物在5 d內就能夠引起小鼠白色脂肪組織的凋亡。國內學者翟嘉潔［23］試驗發現c9，t11-CLA對脂肪細胞的能量代謝具有促進作用但是不影響細胞凋亡、脂肪酸氧化和脂解作用。而t10，c12-CLA雖然對脂解作用無明顯影響，但是卻對能促進與能量代謝、誘導細胞凋亡和脂肪酸氧化相關蛋白的表達產生顯著調節作用。

綜合以上試驗結果分析認為，CLA減少人和動物體內脂肪沉積的生物學效應至少部分是通過誘導脂肪細胞的凋亡實現的，但是由于脂肪細胞自身特點（胞內大部分都是脂滴）會阻礙凋亡特征的出現（凋亡小體的形成）［6］，一些其他細胞上比較典型的凋亡現象在脂肪細胞中不容易檢測，所以關于CLA誘導脂肪細胞的凋亡還需要驗證。此外，CLA誘導脂肪細胞凋亡經由怎樣的信號通路，涉及哪些調控

分子都有待闡明。

3 CLA誘導內皮細胞的凋亡

Michaela等［24］最早報道了，包括CLA在內的多種飽和、不飽和脂肪酸都可以誘導人的臍靜脈內皮細胞凋亡，它們能夠使Bak表達顯著升高，并且跟處理劑量有密切關系。隨后，又有多項研究證實CLA等脂肪酸可以誘導血管內皮細胞和腸道內皮細胞的凋亡［25，26］。目前，關于CLA誘導內皮細胞凋亡的分子機制尚不清楚，但可能是通過復雜的分子信號傳遞影響了細胞周期進程實現的。

4 CLA誘導細胞凋亡的分子機制

細胞凋亡是一個復雜的過程，涉及眾多的調控因子，經由不同的信號分子傳遞，最終得以形成。而綜合當前多項研究結果表明，CLA作為一種凋亡刺激因子，在不同的細胞中可能是經由不同的方式誘導凋亡。例如，CLA可以在小鼠前胃癌細胞中通過誘導脂質過氧化產物的形成誘導腫瘤細胞凋亡也可以通過激活ERK/MAPK信號通路誘導上皮腫瘤細胞的凋亡，再或者CLA通過在動物體內代謝轉化，形成類花生酸類物質參與到細胞凋亡過程中。

細胞凋亡的信號傳遞主要通過線粒體途徑、死亡受體途徑和內質網途徑這三種調控途徑實現［27］（圖1）。凋亡刺激信號至少可以激活三條信號通路中的一種，但是在某些情況下三者又是互相關聯的，如在死亡受體FAS（CD95/apo-1）應答的肝細胞凋亡途徑中，凋亡啟動因子Caspase-8的活化不能達到足夠水平，需要借助線粒體途徑放大凋亡信號，激活更多的Caspase-8以促進凋亡信號傳遞［28］。

圖1 細胞凋亡信號［27］

Caspase 3位于Caspase級聯反應的下游，是該蛋白家族中最關鍵的凋亡執行者，它的活化被認為細胞凋亡進入不可逆階段［29，30］。BCL-2蛋白家族對于細胞凋亡同樣具有調控重要作用，該家族中的Bax、Bad和Bid等能夠促進凋亡，而BCL-2和BCL-x則能夠抑制凋亡。目前，不同的試驗結果有明顯的差異，多數研究認為CLA主要經由線粒體途徑誘導細胞凋亡的產生［20，21］。CLA處理使Caspase 家族成員激活和表達上調，下調凋亡抑制因子BCL-2的表達，促進線粒體中的細胞色素C的釋放，對細胞凋亡的信號起到誘導和放大的作用。此外，CLA處理還能夠刺激一些細胞炎癥因子如TNF α和IL 6的產生，而這些炎癥因子又可以通過死亡受體途徑誘導和促使細胞凋亡［19，31］。但也有研究認為CLA誘導的細胞凋亡至少在一定程度上是一種非典型的內質網應激反應，內質網途徑在CLA誘導的細胞凋亡中也起到了重要作用［32］。

5 結語

CLA誘導的細胞凋亡并不是通過單一凋亡通路發揮作用，很有可能針對不同的細胞涉及不同的調控分子和信號通路，或者多個通路共同參與其中，具體分子機制有待深入研究。此外，CLA的多種異構體可能扮演了不同的角色，需要進一步篩選分析。探明CLA誘導細胞凋亡的分子機制，將對于腫瘤和代謝疾病的治療具有重要參考意義。

［1］ Helen BM. Conjugated linoleic acid and disease prevention：a review of current knowledge［J］. Journal of the American College of Nutrition, 2000, 19（2）：111-118.

［2］ 劉永祥, 劉艷麗, 徐秋良, 等. 飼糧添加共軛亞油酸對肉仔雞腸道黏膜免疫反應的影響［J］.動物營養學報, 2012, 24（1）：124-130.

［3］ 王芳, 董國忠, 賈亞偉, 等. 日糧中添加共軛亞油酸鈣鹽對奶牛產奶性能和乳脂中共軛亞油酸含量的影響［J］. 中國畜牧雜志, 2011, 47（15）：35-38.

［4］ Yanwen W, Peter J. Dietary conjugated linoleic acid and body composition［J］. Am J Clin Nutr, 2004, 79：1153-1158.

［5］ De La Torre A, Debiton E, Durand D, et al. Conjugated linoleic acid isomers and their conjugated derivatives inhibit growth of human cancer cell lines［J］. Anticancer Research, 2005, 25：3943-3950.

［6］ 林亞秋, 盧建雄, 楊公社. 脂肪細胞凋亡研究進展［J］. 中國畜牧雜志, 2006, 42（21）：40-42.

［7］ Renli Q, Min F, Xiao T, et al. FATP1 silence inhibits the differentiation and induces the apoptosis in chicken preadipocytes［J］. Mol Biol Rep, 2013, 40（4）：2907-2914.

［8］ 趙瑞杰, 李引乾, 王會, 等. Caspase家族與細胞凋亡的關系［J］.中國畜牧雜志, 2010, 46（17）：73-78.

［9］ Ma YX, Guo Z, Sun T. CGRP inhibits norepinephrine induced apoptosis with restoration of Bcl-2/Bax in cultured cardiomyocytes of rat［J］. Neurosci Lett, 2013, 549：130-134.

［10］ Weiss MF, Martz FA, PAS, et al. Conjugated linoleic acid：implicated mechanisms related to Cancer, Atherosclerosis, and Obesity［J］. The Professional Animal Scientist, 2004, 20：127-135.

［11］ Ip C, Ip MM, Loftus T, et al. Induction of apoptosis by conjugated linoleic acid in cultured mammary tumor cells and premalignant lesions of the rat mammary gland［J］. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev, 2000, 9（7）：689-696.

［12］ Ou L, Ip MM. Overexpression of Bcl-2 blocks the ability of CLA to induce apoptosis of mammary tumor cells［J］. Proceedings of the American Association for Cancer Research, 2006（1）：746.

［13］ 袁賢琳.共軛亞油酸誘導腫瘤細胞凋亡和PPARγ表達的相關性研究［D］. 廣州：中山大學, 2008.

［14］ 宋琳亮.共軛亞油酸對癌細胞COX-2和PPARγ表達及調控的研究［D］. 北京：中國農業大學, 2005.

［15］ Zhang Q, Ford HY, Hudson RS, et al. The effect of conjugated linoleic acid on 5-fluorouracil mediated apoptosis in HT-29 colon cancer cells［C］. AACR Meeting Abstracts, 2005（1）：818.

［16］ Wang YW, Jones PJ. Conjugated linoleic acid and obesity control：efficacy and mechanisms［J］. Int J Obes Relat Metab Disord, 2004, 28：941-955.

［17］ 李舜, 周杰, 鄭智勇, 等. 共軛亞油酸對艾維茵肉雞前體脂肪細胞增殖與分化的影響［J］. 中國家禽, 2007, 29（20）：8-10.

［18］ 馮麗萍, 宋沙, 曹兵海, 等. 共軛亞油酸對肉牛腎周前脂肪細胞增殖與脂肪沉積的影響［J］. 中國畜牧雜志, 2012, 48（3）：49-51.

［19］ Nobuyo TK, Mayumi T, Kentaro T, et al. Conjugated linoleic acid supplementation reduces adipose tissue by apoptosis and develops lipodystrophy in mice［J］. Diabetes, 2000, 49：1534-1542.

［20］ Evans M, Geigerman C, Cook L. et al. Conjugated linoleic acid suppresses triglyceride accumulation and induces apoptosis in 3t3-l1 preadipocytes［J］. Lipids, 2000, 35（8）：899-910.

［21］ Kimberly MH, Chang LL, Brett JM, et al. Adipose depletion and apoptosis induced by trans-10, Cis-12 conjugated linoleic acid in mice［J］.Obesity Research, 2002, 10（12）：1284-1290.

［22］ Kimberly MH, Brett JM, Changlong L, et al. Influence of dietary conjugated linoleic acidand fat source on body fat and apoptosis in mice［J］. Obesity Research, 2004, 12（9）：1435-1444.

［23］ 翟嘉潔.共軛亞油酸影響3T3-L1脂肪細胞脂質代謝的蛋白質組學研究［D］. 廣州：中山大學, 2009.

［24］ Michaela A, Michael R, Werner W, et al. Free fatty acids trigger apoptosis and inhibit cell cycle progression in human vascular endothelial cells［J］. FASEB J, 2003, 18 （1）：146-148.

［25］ Chang HJ, Woo JL, Jenie YH, et al. Vaspin protects vascular endothelial cells against free fatty acid-induced apoptosis through a phosphatidylinositol 3-kinase/Akt pathway［J］. BBRC, 2011, 413（2）：263-269.

［26］ Yang F, Cai W, Yang K, et al. PKCδ knockdown inhibits free fatty acid induction of endothelial cell apoptosis［J］. Cell Biochem Funct, 2013, 31（5）：380-384.

［27］ Elmore S. Apoptosis：a review of programmed cell death［J］. Toxicologic Pathology, 2007, 35：495-516.

［28］ Du C, Fang M, Li Y, et al. Insights into the regulatory mechanism for caspase-8 activation［J］. Mol Cell, 2003, 11：543-549.

［29］ Kuribayashi K, Mayes PA, EI-Deiry WS. What are caspase 3 and 7 doing upstream of the mitochondria?［J］. Cancer Biol Ther, 2006, 5（7）：763-765.

［30］ Mazumder S, Plesca D, Almasan A. Caspase 3 activation is a critical determinant of genotoxic stress-induced apoptosis［J］. Methords Mol Biol, 2008, 414：13-21.

［31］ 林亞秋, 陳國柱, 盧建雄, 等. TNFα對培養大鼠脂肪細胞凋亡的影響［J］. 畜牧獸醫學報, 2005, 36（8）：823-827.

［32］ Ou L, Wu Y, Ip C, et al. Apoptosis induced by t10, c12-conjugated linoleic acid is mediated by an atypical endoplasmic reticulum stress response［J］. Journal of Lipid Research, 2008, 49（5）：985-994.

（責任編輯 狄艷紅）

Apoptosis of Various Cell Induced by Conjugated Linoleic Acid

Qi Renli Huang Jinxiu Song Fan Chen Ying Huang Ping
（Chongqing Academy of Animal Sciences，Key Laboratory of Pig Industry Sciences，Ministry of Agriculture，Rongchang，Chongqing Key Laboratory of Pig Industry Sciences，Chongqing Engineering Research Center for Swine，Rongchang 402460）

Conjugated linoleic acid（CLA）is a family of C18 fatty acids with conjugated double bonds. The CLA have beneficial physiological effects for human and animal, such as anti-tumor, reducing body fat deposition and anti-oxidation, and also, CLA can induce cell apoptosis to exert its physiological functions. This paper summarized and discussed the cell apoptosis induced by CLA, in order to provide assistance for relative researches.

Conjugated linoleic acid Apoptosis Tumor cell Adipose cell

2013-07-28

國家“973”計劃項目（2012CB124702），重慶市科委基本科研業務費（13426），重慶市農發資金項目（13412）

齊仁立，男，博士，助理研究員，研究方向：動物脂肪代謝；E-mail：qirenli1982@163.com

黃萍，女，高級畜牧師，研究方向：豬肉品質調控；E-mail：505254858@qq.com