PPAR酌基因調控豬脂肪沉積研究進展

李　琳　鄭　卓　賀紅專（湖南省益陽市赫山區畜牧水產局，湖南益陽 413002）

PPAR酌基因調控豬脂肪沉積研究進展

李琳鄭卓賀紅專
（湖南省益陽市赫山區畜牧水產局，湖南益陽 413002）

院PPAR酌是調控細胞功能和基因轉錄的一個重要基因，是脂肪細胞基因表達和胰島素細胞間信號傳遞的主要調節者，在脂肪細胞分化和機體能量堯葡萄糖和脂肪代謝調控中起著重要作用遙PPAR酌不僅是脂肪組織發育的中心調控劑，而且在轉錄水平上調控多種參與脂肪酸轉運和代謝相關的基因遙因此，揭示PPAR酌基因的表達規律和分子作用機制，可以為研究脂肪在豬體內沉積過程提供重要的理論基礎遙本文將就近年來關于PPAR酌基因調控豬脂肪代謝的分子機制進行綜述遙

院PPAR酌曰脂肪曰豬曰代謝

隨著人民生活水平的提高，人們對豬肉產品的需求結構發生了巨大變化，不再局限于量的滿足，更加注重肉的風味、口感。近幾十年來，豬的生長速度、飼料轉化率等都有了大幅提高，瘦肉的產量快速增加；但隨著生產性能的提高，豬肉品質尤其是感官品質和加工性能明顯下降。目前，消費者普遍認為脂肪攝入過多對人體健康有害，一方面要求肌肉中不能含有太多脂肪，一方面又對肉的品質提出了較高要求，這就對現代養豬生產提出了嚴峻考驗。而脂肪是豬肉的組成部分，其存在對肉類的食用品質和加工特性等有非常重要的作用。

脂肪細胞的增殖與分化是一個由多種基因轉錄調控的過程，在這個過程中，PPAR γ基因是主要的調控者，PPAR γ不僅能夠促進脂肪細胞分化，增加脂肪細胞的數量，還可以使脂肪組織中的脂肪代謝相關基因表達量升高。因此，本文就近年來PPAR γ調控脂肪細胞代謝的相關研究進行整理，為深入研究PPAR γ基因調控脂肪細胞在豬體內沉積過程提供重要的理論基礎。

1　脂肪研究概述

1.1脂肪對肉品質的影響

動物脂肪分為皮下脂肪、肌間脂肪和肌內脂肪，但肌間脂肪的組成與性質和皮下脂肪相近，所以一般認為脂肪主要分為皮下脂肪和肌內脂肪[1]。肉品加工涉及的脂肪主要是貯存于皮下的脂肪以及存在于肌肉中的肌內脂肪，其脂肪含量的高低以及脂肪酸組成上的差異，對肉類食品的感官品質、營養價值和加工特性等有重要作用。最近幾十年來，豬的營養水平改善、飼養方式改變使得豬肉的品質發生了明顯下降，這其中主要表現在肌內脂肪含量和脂肪品質下降[2]，這使得現代養豬業為消費者提供品質優良的豬肉面臨著嚴峻的考驗。

豬的皮下脂肪是肉品加工中常用的原料，主要成分為甘油三酯、膽固醇、甘油二酯、甘油一酯及游離脂肪酸等。肌內脂肪主要分布在肌肉內的肌束和肌纖維之間，由肌內脂肪組織和肌纖維中的脂肪組成，肌纖維中的脂肪則是由肌漿中的甘油三酯液滴、膜脂、磷脂和膽固醇組成。肌內脂肪的積累使肌肉表現出大理石花紋，其數量和分布的不同可使肌肉呈現出不同程度的大理石紋，適當含量的肌內脂肪從肌纖維間融化出來可以使肉類柔軟多汁、口感細嫩。因此提高豬的肌內脂肪含量及調節豬皮下脂肪品質使之更符合人類健康和肉品加工的需求是當今肉品科學中的研究熱點。

1.2影響脂肪沉積的因素

1.2.1品種

脂肪含量主要受遺傳和飼養的影響[3]。一般來說，我國地方品種豬肌內脂肪含量較高，背膘較厚，肉品質要比國外品種豬好[4]。

1.2.2性別

公豬由于性激素及代謝上的差異，皮下脂肪沉積較少。研究發現，胴體的脂肪含量閹豬最高，母豬次之，未閹割公豬胴體的脂肪含量最低而瘦肉產量最高[5,6]。

1.2.3能量水平

能量水平與動物的生產密切相關，總的來說能量水平越高，胴體脂肪沉積增多。肌內脂肪是最后的脂肪沉積部位，對不同能量水平有不同的反應方式。研究表明，飼喂高能量水平日糧顯著提高了豬肌內脂肪含量和背膘厚[7]。

1.2.4日糧中的脂肪含量

日糧中的脂肪主要影響豬肉的脂肪含量。日糧脂肪酸在豬腸道內被吸收后，大部分沉積于脂肪組織，也有少部分沉積到肌肉中[8]。研究表明，豬高能日糧中每增加1%的脂肪，豬背膘厚度也會增加0.0024～0.059 cm，但肌內脂肪含量無明顯變化[9]。

1.2.5蛋白和氨基酸水平

在整個生長和育肥階段，飼喂低蛋白日糧后，肌內脂肪含量增加；在育肥階段飼喂賴氨酸缺乏日糧，同樣顯著增加了背最長肌的肌內脂肪含量。

2　PPAR酌基因與脂肪細胞分化

2.1PPAR酌基因

過氧化物酶體增殖物激活受體（peroxisome proliferator-activated receptor,PPAR）是調節目標基因表達的核內受體轉錄因子超家族成員，屬于II型核受體超家族成員之一，于1990年發現而命名為PP激活受體[10]。在不同物種中已經發現了它的3種亞型：PPARα、PPAR β/δ和PPAR γ。人類PPAR γ基因位于3號染色體短臂上，含有9個外顯子，包含超過100 kb的基因組DNA[11]，小鼠和豬的PPAR γ基因分別位于6號和13號染色體上。PPAR γ有PPAR γ1和PPAR γ2兩種亞型，PPAR γ2幾乎完全表達于脂肪組織中，而PPAR γ1表達部位較為廣泛。PPAR γ基因包含不保守N端A/B區域、高度保守的DNA結合區（DBD）和C端配體結合區（LBD）[12]。PPAR γ基因在動物脂肪組織中表達量最豐富，具有脂肪組織特異性，在肌肉、肝、腎、肺及腸道中也有表達。PPAR γ發揮其轉錄活性需要與核激素受體結合形成異源二聚體，才能啟動脂質合成與分化相關基因的表達。

2.2PPAR酌與脂肪細胞分化

脂肪細胞來源于間充質干細胞，經歷成脂肪細胞、前脂肪細胞和不成熟脂肪細胞，最終分化為成熟脂肪細胞，其分化過程是由一系列基因和調控因子共同協作下完成的。PPAR γ屬于核激素受體，在動物脂肪組織中表達最豐富。研究表明，PPAR γ能夠促使纖維細胞或者骨髓間充質干細胞向脂肪細胞分化[13]，并且在脂肪細胞分化的過程中，PPAR γ的表達量也會增加[14]，過表達KLF13基因可以促進豬脂肪細胞的分化，而在這個過程中，PPAR γ的表達量增加[15]；通過檢測發現，PPARγ表達量隨著脂肪細胞分化的時間而增加，而一旦抑制脂肪細胞的分化，PPAR γ的活性也被抑制[16-18]；這些研究提示，PPAR γ與脂肪細胞分化存在緊密的聯系，在脂肪細胞分化的過程中，PPAR γ的活性會發生改變。通過基因敲除技術敲除3T3-L1細胞中PPAR γ1基因和PPAR γ2基因，發現完全阻止了脂肪細胞的形成，而此時再通過過表達外源性PPAR γ2基因可以扭轉局面，形成脂肪細胞[19]。在體外PPAR γ基因缺失的胚胎干細胞（embryonic stem cell，ES）能分化為多種組織，但就是不能分化為脂肪組織[20]。而通過Makorin環指蛋白1（MKRN1）介導的泛素化使得內源性PPARγ蛋白降解能夠阻止脂肪細胞的分化[21]。以上研究提示我們，PPAR γ可以啟動脂肪細胞分化，而脂肪細胞的形成需要PPAR γ基因的參與。

2.3PPAR酌調控脂肪細胞分化的機制

PPAR可通過多條信號通路參與脂肪細胞的分化，但遺憾的是，PPAR γ下游的靶基因研究還尚不全面，而其他的調控因子通過直接或者間接影響PPAR γ進而參與脂肪細胞的分化。可以說PPAR γ處于整個復雜調控系統的中心位置，是調節脂肪細胞分化的主要因子。

2.3.1C/EBP家族

CAAT/增強子結合蛋白家族（C/EBPs）屬于一個具有堿性亮氨酸拉鏈的轉錄因子家族，其成員C/EBPβ和C/EBPδ對脂肪細胞分化有重要作用并且能活化PPARγ這個脂肪形成的關鍵轉錄因子。研究發現，在3T3-L1前體脂肪細胞分化過程中C/EBPβ和C/EBPδ的表達量激增，而調節脂肪細胞分化的主要因子PPARγ后表達[22]。C/EBPβ和C/EBPδ可以直接活化PPARγ進而誘導脂肪細胞分化；也有研究發現，C/EBPβ和C/EBPδ的產物結合Kruppel樣轉錄因子5（Kruppel-like factors 5,KLF5）基因的啟動子，激活KLF5基因表達，表達產生的KLF5激活PPAR γ基因表達，從而促進脂肪細胞分化。

2.3.2KLF家族

Kruppel樣轉錄因子（Kruppel-like factors,KLF）是一類具有鋅指結構的轉錄因子，在脂肪細胞分化中發揮重要的調控作用，其家族有多個成員參與調控脂肪細胞分化的過程，其中KLF4、KLF6和KLF15正向調控脂肪細胞分化，KLF2、KLF3和KLF7負向調控脂肪細胞分化[23]。KLF直接結合到PPAR γ基因的啟動子，激活PPAR γ基因表達，促進脂肪細胞分化；KLF4激活CEBP β基因表達，進而引起KLF5的表達，最終導致脂肪細胞分化，敲除KLF4基因會導致CEBP β的表達量下降，引起脂肪細胞分化抑制[24]。研究發現，KLF2能通過結合PPAR γ的啟動子，抑制PPAR γ啟動子活性，從而使得PPAR γ基因表達量降低，進而抑制脂肪細胞的分化[25]。可見，KLF家族基因發揮調控脂肪細胞分化的功能需要PPAR γ基因的介導，KLF家族基因影響PPAR γ基因的活性進而影響脂肪細胞分化。

2.3.3其他轉錄因子

PPAR γ基因調控脂肪細胞分化的過程還受到其他一系列調控因子的影響，如Krox-20、KLF5、EBF、ZNF453、TCF7L2和ADD1/SREBP1c等可以促進PPARγ的表達[26-28]，而GATA2/3、IRF和β-catenin/TCF可以抑制PPAR γ的表達[29,30]，進而影響脂肪細胞分化。

2.4PPAR酌與豬肌內脂肪沉積

PPAR γ激活后可參與調控肌內脂肪的合成，其表達量與調控脂肪代謝的基因密切相關[31]。研究表明，飼喂高能日糧可以提高榮昌豬肌內脂肪的含量，同時PPAR γ基因表達量上升[32]。降低日糧蛋白水平使得PPAR γ基因被激活，引起豬肌肉中脂肪含量提高[33]。相同的研究表明PPAR γ基因可在骨骼肌細胞上有效表達并與IMF代謝呈現一定的關聯度，PPAR γ基因表達量趨于下降，脂肪沉積量明顯減少[34]。綜上所述，PPAR γ基因可能是影響肌內脂肪代謝的關鍵基因，其表達量升高肌內脂肪含量增加，表達量下降肌內脂肪含量減少。

3　小結

雖然人們在研究PPAR γ調控豬脂肪代謝等方面已做了大量研究工作，對PPAR γ調控豬脂肪細胞代謝過程有較為全面的了解，然而，脂肪代謝的調控不僅涉及激素影響下的脂肪和糖類等物質代謝途徑之間的相互關系，還涉及脂肪、肝臟和肌肉等多個組織器官的功能協調，因而要制定一個可以控制豬脂肪沉積的途徑是一件極為困難的事情，所以豬脂肪代謝的研究將是一項長期而有意義的工作。

[1]Timón ML,Ventana SJ,Carrapiso AI,et al.Subcutaneous and intermuscular fat characterisation of dry-cured Iberian hams[J].Meat Science,2001,58:85-91.

[2]Hugo A,Roodt E.Significance of Porcine Fat Quality in Meat[J].Food Reviews International,2007,23(2):175-198.

[3]龔蘭,金邦荃,章熙霞,等.雜交山豬骨骼肌PPAR γ、PPARα基因與脂代謝關系的研究[J].食品科學,2011,32:62-67.

[4]Rosenvold K,Andersen HJ.Factors of significance for pork quality-A REVIEW[J].Meat science,64:219-237.

[5]楊公社,高整團,劉艷芬,等.八眉豬肉脂品質研究 [J].中國農業科學,1994(5):63-68.

[6]Bruwer GG,Heinze PH,Naude RT.The development of a New Classification system for pig carcasses in the RSE[J].Porcus,1991(6):27-31.

[7]Van Deckel MJ,Casteels M,Warnants N,et al.Omega-3 Fatty acids in pig nutrition:implications for the intrinsic and sensory quality of meat[J].Meat science,1996,44(1-2):55-63.

[8]蔣宗勇,鄒書通,林映才,等.豬肉品質營養調控的研究進展[J].養豬,2006(2):49-54.

[9]張克英,陳代文,胡祖禹.影響豬肉品質的主要因素[J].四川農業大學學報,2002,20(1):67-74.

[10]Issemann I,Green S.Activation of a member of the steroid hormone receptor superfamily by peroxisome proliferators [J].Nature,1990,347(6294):645-650.

[11]Minge CE,Robker RL,Norman RJ.PPAR Gamma:Co-ordinating Metabolic and Immune Contributions to Female Fertility [J].PPAR Research,2008,:243791.

[12]Tontonoz P,Spiegelman BM.Fat and beyond:the diverse biology of PPARgamma[J].Annu Rev Biochem,2008,77: 289-312.

[13]Finck BN,Kelly DP.PGC-1coactivators:inducible regulators of energy metabolism in health and disease[J].J Clin Invest,2006,116(3):615-622.

[14]Rajan S,Jorge NA,Wayne ET.Androgens stimulate myogenic differentiation and inhibit adipogenesis in C3H 10T1/2 pluripotentcellsthroughanandrogenreceptor-mediated pathway[J].Endocrinology,2003,144(11):5081-5088.

[15]Tang HN,Man XF,Liu YQ.Dose-dependent effects of neuropeptide Y on the regulation of preadipocyte proliferation and adipocyte lipid synthesis via the PPAR γ pathways[J].Endocr J,2015,62(9):835-846.

[16]Jiang HZ,Hong W,Tong XS.KLF13 promotes porcine adipocyte differentiation through PPAR γ activation[J].Cell Biosci,2015,10(5):28.

[17]Sun Q,Chou G.Isoflavonoids from Crotalaria albida Inhibit Adipocyte Differentiation and Lipid Accumulation in 3T3-L1 Cells via Suppression of PPAR-γ Pathway[J].PLoS One,2015, 10(8):e0135893.

[18]Jung HK,Manhyung J,Lee S.Camptothecin and topotecaninhibitadipocytedifferentiationbyinducing degradation of PPAR γ [J].Biochem Biophys Res Commun, 2015,463(4):1122-1128.

[19]Jang MK,Myeong HJ.ATF3 represses PPAR γ expression and inhibits adipocyte differentiation[J].Biochem Biophys Res Commun,2014,454(1):58-64.

[20]Ren D,Trevor NC,Edward JR.PPAR γ knockdown by engineered transcription factors:exogenous PPAR γ2 but not PPAR γ1 reactivates adipogenesis[J].Genes Dev,2002,16(1): 27-32.

[21]Rosen ED,Sarraf P,Troy AE.PPAR gamma is required for the differentiation of adipose tissue in vivo and in vitro[J].Mol Cell,1999,4(4):611-617.

[22]Kim JH,Park KW,Lee EW.Suppression of PPARc throughMKRN1-mediatedubiquitinationanddegradation prevents adipocyte differentiation[J].Cell Death Differ,2014,21 (4):594-603.

[23]Morrison RF,Farmer SR.Hormonal signaling and transcriptional control of adipocyte differentiation[J].J Nutr,2000, 130(12):3116S-3121S.

[24]Cristancho AG,Lazar MA.Forming functional fat:a growing understanding of adipocyte differentiation[J].Nat Rev Mol Cell Biol,2011,12:722-734.

[25]Gesta S,Tseng YH,Kahn CR.Developmental origin of fat:tracking obesity to its source[J].Cell,2007,131:242-256

[26]Eguchi J,Yan QW,Schones DE,et al.Interferon regulatory factors are transcriptional regulators of adipogenesis[J].Cell Metab,2008,7:86-94.

[27]Banerjee SS,Feinberg W,Watanabe M,et al.The Kruppel-like factor KLF2 inhibits peroxisome proliferator-activated receptor-gamma expression and adipogenesis[J].J Biol Chem, 2003,278:2581-2584.

[28]Hu Y,Davies GE.Berberine increases expression of GATA-2andGATA-3duringinhibitionofadipocyte differentiation[J].Phytomedicine,2009,16:864-873.

[29]Tong Q,Dalgin G,Xu H,et al.Function of GATA transcription factors in preadipocyte-adipocyte transition[J].Science, 2000,290:134-138

[30]Birsoy K,Chen Z,Friedman J.Transc ript ional regulation of adi pogenesis by KLF4[J].Cell Metab,2008,7(4): 339-347.

[31]Schadinger SE,Bucher NL,Schreiber BM.Ppargamma 2 regulaters lipogenesis and lipid accumulation in steatotic hepatocytes[J].Am J Physiol Endocrinol Metab,2005,288(6): E1195-1205.

[32]Zeng Z,Yu B,Mao X,et al.Effects of dietary digestible energy concentration on growth,meat quality,and ppargamma gene expression in muscle and adipose tissues of rongchang piglets[J].Meat science,2012,90(1):66-70.

[33]Guo J,Wu T,Wang Y.Comparisons of different muscle metabolic enzymes and musclefiber types in Jinhua and landrace pigs[J].J Anim Sci,2011,89(1):185-191.

[34]劉作華,楊飛云,孔路軍,等.日糧能量水平對生長肥育豬肌內脂肪含量以及脂肪酸和成酶和激素敏感脂酶mRNA表達的影響[J].畜牧獸醫學報,2007,38(9):939.

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2016-06-21

李琳（1974-），女，漢族，湖南益陽人，獸醫師，主要從事畜牧獸醫工作