膽堿對肝臟糖代謝的調控作用及機制

王弘浩 劉喆佳 姚軍虎 曹陽春

(西北農林科技大學動物科技學院，楊凌 2712100)

近年來，隨著物質生活水平的不斷提高，人們對綠色優質畜產品的需求也日漸增強。畜禽在生長發育過程中出現的糖代謝失調會對產品品質及機體健康造成威脅，從而引起多種代謝紊亂綜合征。膽堿屬維生素B4，分子式是(CH3)3N(CH2)2OH，作為動物必需的水溶性營養素，通常在飼糧中以較少的游離膽堿和磷脂酰膽堿的形式存在。動物處于特殊生理時期，通常應用具有較高生物利用率的氯化膽堿平衡肝臟糖代謝，滿足動物的營養需要。

膽堿能夠為細胞提供能量和構件。膽堿在機體中可作為甲基供體參與甲基代謝以合成甘氨酸和絲氨酸，是磷脂酰膽堿、乙酰膽堿(ACh)和甜菜堿的前體物[1]，并與大量營養素代謝相互作用[23]。作為脂蛋白的結構成分，磷脂酰膽堿是極低密度脂蛋白合成和肝脂輸出所必需的微量物質。動物機體膽堿供給不足會引起糖脂代謝缺陷，從而造成糖尿病、非酒精性脂肪性肝炎(NASH)、動脈粥樣硬化等一系列疾病的產生。研究表明，飼糧中添加過瘤胃膽堿可增加圍產期奶牛肝臟中極低密度脂蛋白含量，減少甘油三酯對細胞的浸潤，促進肝細胞的能量代謝，在一定程度上改善了圍產期奶牛能量負平衡狀態，緩解代謝疾病[4]。本文主要綜述了膽堿對肝臟糖代謝主要途徑、糖代謝疾病和關鍵信號傳導通路的影響，并探討膽堿調控相關上、下游信號傳導通路的機制。

1 膽堿對肝臟糖代謝的調控

1.1 對動物肝臟糖異生的調節

糖異生是指動物體內非糖的簡單前體物轉化為葡萄糖或者糖原的過程。研究發現，奶牛飼糧中添加過瘤胃膽堿可顯著提高肝臟葡萄糖轉運載體2(GLUT2)表達，降低丙酮酸羧化酶(PC)表達。GLUT2是葡萄糖出入肝細胞的重要渠道，常用來反映肝臟葡萄糖代謝能力，GLUT2表達量升高極有可能是因為過瘤胃膽堿促進了奶牛圍產期肝臟葡萄糖產量，改善碳水化合物的代謝[5]。因此膽堿可直接或間接通過相關信號途徑促進肝臟糖異生過程，但目前仍缺少系統性的試驗依據。已有研究表明，PC在肝臟糖異生和草酰乙酸生成過程中發揮重要作用，奶牛分娩前后處于能量負平衡(NEB)時，其表達通常會上調[6-7]。因此，飼糧添加過瘤胃膽堿降低PC表達可能是因為過瘤胃膽堿改善了糖代謝，促使了能量代謝平衡以減少PC的需求。

研究顯示，膽堿在小鼠肝細胞非酯化脂肪酸(NEFA)環境下可作用參與糖異生的酶發生變化，如PC、胞漿磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶(PEPCK)和葡萄糖-6-磷酸酶(G6PC)表達量的提高[8]。G6PC參與內源性葡萄糖輸出最后環節，在決定糖異生最終效應和機體葡萄糖穩態上發揮重要作用。值得注意的是，G6PC在動物中既在轉錄上受到調控[9-10]，又在翻譯后受到調控[11]，因此后續的G6PC蛋白檢查是必要的。研究表明，在低含量膽堿誘導的小鼠肝癌模型中，編碼G6PC、PEPCK、果糖-1，6-二磷酸酶、PC和過氧化物酶增殖物激活受體γ共激活因子-1α(PGC-1α)的基因表達下調，血清白細胞介素-6(IL-6)含量升高，并且作為針對PGC-1α和G6PC的候選microRNA，miR-23a在小鼠肝癌細胞中的表達上調，經驗證，PGC-1α和G6PC是miR-23a的直接靶點[12]。microRNA通過抑制靶基因表達來調節包括新陳代謝在內的各種生物過程[13]。信號傳導與活化轉錄因子3(STAT3)已被證明通過抑制PGC-1a、G6PC和PEPCK的表達來抑制糖異生[14]，可直接與miR-23a的啟動子區域結合，增加其表達[12]。可以看出，低水平的膽堿作用于小鼠肝癌細胞使IL-6含量升高，STAT3被激活，直接提高miR-23a表達量，下調PGC-1α的mRNA表達量來抑制糖異生。

1.2 對動物肝臟葡萄糖氧化代謝和抗氧化酶的作用

葡萄糖氧化代謝可通過乙酰輔酶A和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADPH)以促進脂肪酸、固醇類的合成，其中，乙酰輔酶A由丙酮酸在肝細胞線粒體中代謝生成，NADPH則是G6PC在肝細胞胞漿中脫氫的磷酸戊糖途徑產生。乙酰輔酶A和NADPH分別由丙酮酸脫氫酶(PDH)和葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(G6PDH)催化介導。

研究表明，丙酮酸脫氫酶激酶(PDK)通過磷酸化PDH降低其活性，其中丙酮酸脫氫酶激酶4(PDK4)的表達在饑餓或由葡萄糖變為脂肪酸作為能量源的條件下增加。在低水平膽堿油酸處理的肝細胞中，PDK4的表達被高度誘導[15]。猜測膽堿可能在脂肪酸環境下通過降低PDK4的活性從而抑制PDK4對PDH的抑制作用，提高PDH活性。動物體內G6PDH為X染色體連鎖遺傳，它的沉默和過表達都會引起動物糖代謝異常。最新研究表明，葡萄糖有關代謝酶：PDH、G6PDH、葡萄糖激酶(GK)、丙酮酸激酶(PK)、甘油醛-3-磷酸脫氫酶(GAPDH)、磷酸葡萄糖異構酶(PGI)和亞型乳酸脫氫酶B(LDH-B)的活性可通過低水平的蛋氨酸和膽堿誘導提高[16]。蛋氨酸和膽堿在調節糖代謝上存在協同作用。GK又稱己糖激酶，作為第1個關鍵限速酶參與糖酵解第1個階段反應，可作為靶標來觀察體內血糖變化。GK激活劑可能會增加胰腺中胰島素的分泌從而降低肝葡萄糖的輸出[17]。由于LDH-B非常適合將乳酸轉化為丙酮酸，LDH-B和PDH的協同上調可促進乳酸生產乙酰輔酶A，因而缺乏膽堿不會引起肝臟乳酸中毒。

非反芻動物研究已經表明，作為甲基供體的葉酸缺乏會損害肝功能，并由于氧化應激增加而引起炎癥[18]。在嚙齒動物中，同樣是甲基供體的膽堿缺乏會導致肝臟脂肪變性、氧化應激和炎癥[19]，反芻動物研究與非反芻動物研究結果[20]一致。需要關注的是，G6PDH在過氧化氫酶(CAT)和谷胱甘肽(GSH)這些抗氧化系統中具有獨特作用，其產物NADPH可直接作用GSH，將其轉化為還原型以發揮抗氧化特性。CAT作用過程雖不需要NADPH，但存在NADPH的結合位點，NADPH通過別構效應可與CAT結合使其保持活化狀態[21]。因此，膽堿間接作用G6PDH-NADPH-GSH/CAT的水平上調有利于維持抗氧化系統功能，抑制糖氧化代謝。

1.3 對動物糖代謝疾病的作用

胰島素抵抗和糖尿病是NASH發展的主要危險因素。近年來，胰島素抵抗研究相對頗多，本文主要闡述膽堿通過糖尿病途徑影響NASH。晚期糖基化終末產物(advanced glycation end products，AGEs)是血清蛋白的非酶糖基化產物，其修飾顯著影響關鍵蛋白靶點的結構和功能[22-23]，且與糖尿病有關[24-25]。沉默信息調節因子1(SIRT1)通過關鍵代謝酶的脫乙酰化和基因表達，以及轉錄調節因子的脫乙酰化[26]，調節糖異生等重要代謝過程[27-28]。研究表明，SIRT1活性降低與NASH的發生有關[29]。另有研究發現，低水平膽堿作用的野生型小鼠模型SIRT1和金屬蛋白酶組織抑制因子3(TIMP3)的表達下降，腫瘤壞死因子-α(TNF-α)活性上升，而活性氧化物質的生成和TNF-α轉移酶(TACE)活性則隨著活性TNF-α的產生以及纖維原性轉錄物的誘導而顯著提高，糖基化終末產物受體(RAGE)的表達提高，AGEs在肝星狀細胞(HSCs)中誘導NADPH氧化酶2(NOX2)活化并降低SIRT1/TIMP3的表達量[30]。TIMP3是SIRT1的靶標之一[31]，同時也是TACE活性的關鍵調節劑和抑制劑。NOX2作為NADPH氧化酶，已被證明在肝纖維化過程的HSCs中高度表達并具有酶活性[32-33]。綜合推測，降低膽堿含量可能間接上調AGEs含量，AGEs與RAGE特異性結合，在HSCs中通過NOX2誘導和下調SIRT1/TIMP3通路介導NASH的纖維化活性。SIRT1/TIMP3/TACE級聯信號通路在AGEs誘導的NASH促炎和纖維化活性中發揮著中心作用。因此，通過膽堿調節TIMP3或TACE活性可能成為阻止NASH疾病進展的有效途徑。

2 腺苷一磷酸激活的蛋白激酶(AMPK)、環磷酸腺苷-蛋白激酶A(cAMP-PKA)介導膽堿對肝臟糖代謝的調控

2.1 腺苷一磷酸激活的蛋白激酶α(AMPKα)

AMPK是一種活性由催化亞基α支配的絲/蘇氨酸蛋白激酶，可通過對靶蛋白的磷酸化來增強分解代謝通路并抑制合成代謝通路，是細胞能量代謝的開關[34]。肝臟X受體(LXRα)屬于核受體，參與肝細胞碳水化合物等多種代謝過程。當上游調控因子激活LXRα時，LXRα會在轉錄水平上影響下游因子或相關基因，如降低PEPCK等基因的表達，從而抑制肝細胞糖異生[35-36]。固醇調節元件結合蛋白-1c(SREBP-1c)是肝細胞重要的糖代謝調節因子，參與調控肝細胞葡萄糖代謝過程[37]。GK和PEPCK是SREBP-1c的糖代謝靶基因。當SREBP-1c過表達時，肝細胞糖代謝失衡紊亂，降低肝細胞代謝功能[38]。LXRα和SREBP-1c的表達、激活、轉位等過程受AMPKα的調控[39-41]。

研究表明，AMPKα可介導膽堿對肝細胞糖代謝的調控過程，膽堿促進了肝細胞AMPKα的磷酸化激活，在NEFA誘導的LO2肝細胞模型中降低了SREBP-1c和LXRα的表達量，并且在AMPKα抑制劑6-{4-[2-(1-哌啶基)乙氧基]苯基}-3-(4-吡啶基)吡唑并[1，5-A]嘧啶二鹽酸鹽(BML-275)作用下，膽堿對SREBP-1c和LXRα表達的抑制仍未下降[4]。AMPKα對LXRα的表達的影響表現在通過AMPKα-LXRα-SREBP-1c通路實現肝細胞糖代謝的調控[42-43]，但有研究表明，LXRα-SREBP-1c通路在肝細胞中無需依賴AMPKα也可調控相關代謝[44]，而且肝細胞AMPKα磷酸化激活后，還可能直接抑制SREBP-1c的表達以調控下游糖代謝基因的表達[45-46]。因此，膽堿可能通過不同途徑抑制LXRα和SREBP-1c的水平，進而調控下游調節因子或相關代謝關鍵基因的表達，推測可能的途徑有AMPKα-LXRα-SREBP-1c、AMPKα- SREBP-1c、LXRα-SREBP-1c和直接抑制。此外，碳水化合物反應元件結合蛋白(ChREBP)作為介導肝臟中葡萄糖信號的轉錄因子，與SREBP-1c協同調節糖酵解表達，通過siRNA沉默ChREBP基因表達，會導致內源性糖酵解基因如L-丙酮酸激酶(L-PK)的表達喪失[47]。研究表明，AMPKα磷酸化激活后抑制ChREBP的表達[37]。所以AMPKα可介導膽堿對這些下游元件因子的調控來改變動物肝臟糖代謝酶的活性，以改善糖代謝。

2.2 cAMP-PKA

cAMP-PKA是細胞內經典途徑之一，G蛋白偶聯受體將信號首先傳至腺苷酸環化酶，由它控制cAMP的含量，cAMP決定PKA的活性，PKA負責很多蛋白的磷酸化，比如受體、離子通道、轉錄因子等，由此調節細胞內的生物活性反應和平衡[48]。

已有研究發現，環磷腺苷效應元件結合蛋白(CREB)和ChREBP能夠與SIRT1啟動子3的相同序列結合，存在相反作用的競爭調節，SIRT1通過CREB-ChREBP在其啟動子占有率上的互換來響應營養的可獲得性[49]。如圖1，表現為在禁食過程中，上調的胰高血糖素(GCG)和去甲腎上腺素導致下游第二信使環腺苷酸(cAMP)的活化，PKA活性上升，通過磷酸化導致CREB激活和ChREBP失活，然后CREB誘導SIRT1的轉錄表達。反之，在攝食狀態下，ChREBP與SIRT1啟動子結合以下調其表達。CREB轉錄共激活因子2(CREB regulated transcription coactivator 2，TORC2)是血糖分子水平的調節開關。禁食期間，GCG分泌增強提高cAMP的表達，可刺激TORC2活化CREB結合SIRT1[50]。

Glucagon morepinephrine：胰高血糖素去甲腎上腺素；Nutrient availability：營養利用率；cAMP：環磷酸腺苷cyclic adenosine monophosphate；CREB：環磷腺苷效應元件結合蛋白cAMP-response element binding protein；ChREBP：碳水化合物反應元件結合蛋白carbohydrate response element binding protein；SIRT1：沉默信息調節因子1 silent information regulator 1；Fast：禁食；Fed：攝食。

從神經傳遞角度看，對大鼠腹腔注射膽堿，胞苷5′-二磷酸膽堿(CDP-膽堿)或磷酸膽堿可產生多種藥理作用，可升高血漿GCG含量[51-52]。后續研究表明，GCG對膽堿的反應是由神經節細胞煙堿型乙酰膽堿受體(nAChR)介導的，刺激釋放的腎上腺髓質兒茶酚胺和活化的α2-腎上腺素受體能夠明顯介導膽堿和膽堿化合物引起的血漿GCG含量升高，中樞膽堿還通過增加中樞煙堿膽堿能神經傳遞，進而刺激外周自主神經系統活動來提高血漿GCG含量[53]。肝細胞中存在有胰高血糖素受體(GCGR)和腎上腺素受體，因此膽堿可通過周圍自主神經系統的參與來誘導GCG和腎上腺素的提高，可能與肝細胞中受體特異性結合激活下游因子以調節糖代謝。

高效的糖異生是奶牛維持足夠的乳腺葡萄糖供應的主要途徑[54]。奶牛處于NEB時，GCG和腎上腺素含量上升，機體為滿足能量需要，也會通過激活cAMP-PKA通路生成NEFA等脂類物質，增強肝臟糖異生作用[55]。

總而言之，膽堿在細胞質基質中通過乙酰化生成ACh，通過神經途徑與nAChR特異性結合，介導膽堿對GCG的提高作用，GCG作用于肝細胞上的GCGR，活化cAMP-PKA通路，激活TORC2，降低競爭性ChREBP活性，提高CREB活性，促進CREB與SIRT1結合，使得PEPCK、G6PC、PGC-1α等基因的表達上調。

3 膽堿通過IL-6、非受體型酪氨酸蛋白激酶2-信號傳導與活化轉錄因子3(JAK2-STAT3)、磷脂酰肌醇3激酶-蛋白激酶B(PI3K-Akt)調控肝臟糖代謝

3.1 膽堿作用IL-6-JAK2-STAT3對肝臟糖異生的調控

JAK信號轉導和JAK-STAT途徑中，由STAT蛋白傳導的JAK家族成員JAK2可被瘦素、IL-6等細胞因子激活[56]。IL-6受體被激活后，作為IL-6共用的受體和信號轉導子gp130通過JAK的磷酸化激活STAT轉錄因子，磷酸化的STAT3形成二聚體，轉移至細胞核中，激活調控基因的轉錄活性[57]。低水平的膽堿造成的NASH模型在特異性缺失JAK2的小鼠肝臟組織中完成停止，同時也與化學致癌物的攻擊下的結果[58]相一致，表明JAK2是肝臟炎癥進展的必需因子，膽堿對NASH的作用依賴JAK2。促炎因子IL-6能夠抑制胰島素和瘦素的傳導，從而產生胰島素抵抗和瘦素抵抗。研究表明，多烯磷脂膽堿聯合葛根素能夠治療NASH，表現為血清谷氨酸轉氨酶、天冬氨酸轉氨酶活性及IL-6、白細胞介素-8(IL-8)、TNF-α含量明顯降低[59]。將膽堿和CDP-膽堿腦室注射與大鼠體內，血清瘦素含量明顯提高[60]。運用高脂飲食大鼠脂肪肝模型灌胃給藥多烯磷脂酰膽堿，肝臟組織的血清瘦素含量也發生顯著上調[61]。

已知IL-6激活STAT3會抑制糖異生[62]。結合上述膽堿對糖異生的影響，膽堿會通過IL-6-JAK2-STAT3通路調控糖異生。試驗發現，糖異生調控基因PGC-1α的mRNA表達上調能夠促進大鼠肝細胞糖異生相應基因肝細胞核因子4α(HNF4α)與叉頭框轉錄因子1(FoxO1)表達的有效激活[63]。FoxO1為叉頭框轉錄因子家族中重要的成員，歸類于核受體亞家族，在肝臟中可被用于葡萄糖含量的監測[64]，FoxO1被激活后能夠增加G6PC和PEPCK的表達[65]。我們推測膽堿通過阻止體內如單核巨噬細胞分泌IL-6，促進瘦素傳導，在肝細胞中抑制IL-6-JAK2-STAT3通路傳導，降低miR-23a的表達量，上調其下游靶點PGC-1α的mRNA表達，作用FoxO1和HNF4α活性升高，FoxO1通過提高G6PC和PEPCK的活性來促進糖異生，表現為GLUT2含量上升。

3.2 膽堿作用IL-6-PI3K-Akt對肝臟抗氧化和糖酵解的調控

除了JAK-STAT通路以外，IL-6還可激活磷脂酰肌醇-3-激酶(PI3K)，通過PI3K/AKT/NF-κB共同發揮抗凋亡作用[66]。蛋白激酶B(PKB)是一種絲氨酸/蘇氨酸激酶，又稱Akt，作為一種原癌基因，它在調控各種不同細胞功能(包括代謝、生長、增殖、存活、轉錄以及蛋白質合成)方面發揮重要作用，PI3K是能夠激活Akt信號級聯放大的因子。因此，IL-6在肝細胞中是否也會存在作用PI3K從而調節下游糖酵解和抗氧化相關蛋白分子的情況值得我們思考。

研究顯示，在缺乏膽堿飲食建立的小鼠NASH模型中，超氧化物歧化酶(SOD)活性降低，丙二醇(MDA)含量急劇增加，活性氧(ROS)含量和Akt磷酸化水平明顯升高，并且在肝癌細胞系HepG2中Akt磷酸化、核因子E2相關因子2(Nrf2)易位和血紅素加氧-1(heme oxygenase，HO-1)的表達明顯上調[67]，油酸引起肝細胞的氧化應激可以模擬體內HepG2細胞中NASH的情況[68]。Nrf2是細胞抗氧化應激的關鍵轉錄因子，在氧化應激的情況下，胞漿內的Nrf2將從Nrf2/Keap1復合體中分離出來，然后Nrf2/Keap1復合體移位到細胞核。據報道，Nrf2是PI3K/Akt活化的重要下游靶點，可導致Nrf2從細胞質轉移到細胞核，從而激活ARE/HO-1途徑[69-70]。引起核Nrf2與抗氧化反應元件(ARE)的結合會觸發HO-1的表達[71-73]。以往的研究表明，HO-1是肝臟中與氧化應激相關的關鍵酶之一[74]。

低水平膽堿和油酸所創造的細胞環境模型類似，因此有利于我們進一步探究膽堿對肝臟的作用。現有研究中，膽堿可通過Nrf2通路調控鯉魚機體抗氧化系統，降低免疫器官的氧化損傷，進而增強免疫功能[75]。在NEFA模擬奶牛圍產期的小鼠LO2模型中，添加氯化膽堿可顯著提高Nrf2的表達量，增強細胞的抗氧化能力，降低TNF-α的表達量[20]。結合膽堿引起的糖酵解和抗氧化酶的變化，可初步定義為膽堿抑制IL-6-PI3K-Akt通路的傳導從而靶向上調Nrf2/HO-1，使得抗氧化酶系水平上升。

有報道顯示，肝前體細胞中下調的膽堿可表達叉頭框轉錄因子A2(FoxA2)，在從缺乏膽堿飲食的大鼠中分離的肝前體細胞中敲除FoxA2可以顯著增加細胞增殖和有氧糖酵解，如己糖激酶2(HK2)的酶活性被上調，通過京都基因和基因組百科全書分析顯示，FoxA2敲除增強了參與PI3K/Akt途徑的基因的轉錄，并觸發了下游Akt磷酸化，效應劑Ly294002阻斷PI3K-Akt通路可抑制FoxA2敲低細胞中的HK2活性，有氧糖酵解和細胞增殖[76]。因此，FoxA2通過抑制PI3K/Akt/HK2調控的需氧糖酵解在肝前體細胞的增殖和抑制中起重要作用。FoxA2是FoxO1的靶基因之一，雖未見報道膽堿有關通路作用激活FoxA2，但可推測膽堿可能通過IL-6-JAK-STAT作用PGC-1α使FoxO1上調激活FoxA2，阻斷了PI3K-AKT通路的傳導，抑制肝臟的糖酵解。

4 膽堿激酶與膽堿在肝臟中作用MAPK和PI3K-Akt

膽堿激酶通過磷酸化膽堿生成磷酸膽堿并使其進入肯尼迪(Kennedy)途徑(圖2)，用于磷脂酰膽堿的合成。磷脂酶D2裂解磷脂酰膽堿產生磷脂酸[77]，磷脂酸是MAPK和PI3K/AKT生存信號通路的關鍵激活劑。研究發現，轉化的HeLa細胞中膽堿激酶的選擇性抑制同時減弱MAPK級聯激活反應和PI3K/AKT信號傳導，Yalcin等[78]認為可能需要在癌細胞中合并磷脂酰膽堿，以提供對癌癥生存信號通路前饋放大所必需的磷脂酸。一種膽堿激酶競爭性抑制劑N-(3，5-二甲基苯基)-2-{[5-(4-乙基苯基)-1H-1，2，4-三唑-3-基]硫烷基}乙酰胺(稱為CK37)也有效抑制了MAPK和PI3K/Akt的信號傳導，且與作用肺癌細胞的結果[79]一致。

Choline：膽堿；Blood：血液：Nerve：神經；Phosphatidic acid：磷脂酸；Kennedy pathway：肯尼迪途徑；AMPKα：腺苷一磷酸激活的蛋白激酶α adenosine monophosphate activated protein kinase α；LXRα：肝臟 X 受體α liver X receptor α；SREBP-1c：固醇調節元件結合蛋白-1c sterol regulatory element-binding protein-1c；CREB：環磷腺苷效應元件結合蛋白cAMP-response element binding protein；ChREBP：碳水化合物反應元件結合蛋白carbohydrate response element binding protein；ACh：乙酰膽堿acetylcholine；nAChR：煙堿型乙酰膽堿受體nicotinic acetylcholine receptor；GCG：胰高血糖素glucagon；GCGR：胰高血糖素受體glucagon receptor；cAMP：環磷酸腺苷cyclic adenosine monophosphate；PKA：蛋白激酶A protein kinase A；TORC2：CREB轉錄共激活因子2 CREB regulated transcription coactivator 2；AGEs：晚期糖基化終末產物advanced glycation end products；RAGE：糖基化終末產物受體advanced glycation end products receptor；NOX2：NADPH氧化酶2 nicotinamide adenine dinucleotide phosphate oxidase 2；SIRT1：沉默信息調節因子1 silent information regulator 1；TIMP3：金屬蛋白酶組織抑制因子3 tissue inhibitors of metalloproteinase 3；TACE：腫瘤壞死因子α轉移酶tumor necrosis factor-converting enzyme α；IL-6：白細胞介素-6 interleukin-6；JAK2：非受體型酪氨酸蛋白激酶2 janus kinase 2；STAT3：信號傳導與活化轉錄因子3 signal transducer and activator of transcription 3；miR-23a：微RNA-23a micro RNA-23a；PGC-1α：過氧化物酶增殖物激活受體γ共激活因子-1α peroxisome proliferator-activated receptor γ coactivator-1α；FoxO1：叉形頭轉錄因子 O1 Forkhead box O1；FoxA2：叉頭框轉錄因子A2 Forkhead box A2；PI3K：磷脂酰肌醇3激酶phosphatidylinositol 3-kinase；AKT：蛋白激酶B protein kinase B；Nrf2：核因子E2相關因子2 nuclear factor erythroid 2-related factor 2；G6PDH：葡萄糖-6-磷酸脫氫酶glucose-6-phosphate dehydrogenase；NADPH：煙酰胺腺嘌呤二核苷酸nicotinamide adenine dinucleotide phosphate；GSH：谷胱甘肽glutathione；CAT：過氧化氫酶catalase；HO-1：血紅素加氧-1 heme oxygenase-1；HK2：己糖激酶2 recombinant hexokinase 2；PDK4：丙酮酸脫氫酶激酶4 pyruvate dehydrogenase kinase 4；PDH：丙酮酸脫氫酶pyruvate dehydrogenase；MAPK：絲裂原活化蛋白激酶mitogen-activated protein kinase；CNTF：睫狀神經營養因子ciliary neuyotrophic factor；ChAT：膽堿乙酰基轉移酶choline acetyltransferase；GK：葡萄糖激酶glucokinase；PEPCK：磷酸烯醇式丙酮酸羧激酶phosphoenolpyruvate carboxykinase；G6PC：葡萄糖-6-磷酸酶glucose-6-phosphatase；GLUT2：葡萄糖轉運載體2 glucose transporter 2。

HeLa宮頸癌細胞系和肺癌細胞的結果一致，猜測此作用效果在肝癌細胞也同樣受用。研究顯示，膽堿能夠提高肝臟磷脂酰膽堿含量[80]，并且膽堿作為一碳單位循環的關鍵分子，會通過CDP-膽堿途徑促進代謝調節[81]。膽堿處理的奶牛原代肝細胞在CDP-膽堿途徑中，膽堿激酶α、膽堿激酶β、磷酸胞苷轉移酶1α和膽堿/乙醇胺磷酸轉移酶1的含量得到顯著上調[82]。膽堿的補充可能導致更多的CDP-膽堿通過Kennedy途徑合成磷脂酰膽堿[83]。膽堿通過一系列途徑參與磷脂酰膽堿和磷脂酸的合成，結合Yalcin等[84]的觀點，認為在作用相關下游通路中也是必不可少的。在膽堿激酶的做作用下，膽堿磷脂酸水平的上調，抑制MAPK的級聯激活反應和PI3K-Akt的信號傳導。睫狀神經營養因子(CNTF)上調合成神經遞質ACh的膽堿乙酰基轉移酶(ChAT)的表達。MAPK途徑的激活會抑制CNTF激活的ChAT的表達。其中，MAPK的級聯激活反應是指MAPKKK-MAPKK-MAPK的級聯磷酸化激活下游蛋白激酶，PI3K-Akt的作用途徑由3.2可知。

5 小 結

通過闡述膽堿對肝臟糖代謝及代謝疾病的影響，引申至信號傳導通路(圖2)，不難發現，在本文涉及到的可能存在的多個不同信號傳導通路之間發生了交叉調控，形成了一定的信號傳導網絡。舉例說明，膽堿對糖代謝疾病的影響可能通過AMPK和cAMP-PKA促進SIRT1-TIMP3-TACE級聯信號通路的傳導。SIRT1已被證明調節STAT3的乙酰化和磷酸化，從而抑制其對糖異生的抑制作用[85]。膽堿上調的SIRT1通過降低STAT3的乙酰化和磷酸化水平促進下游信號傳導分子提高G6PC和PEPCK的活性，改善糖代謝。此外，乙酰膽堿通過神經途徑特異性結合其受體，抑制JAK2-STAT3的激活，并與膽堿Kennedy途徑轉化的磷脂酸共同作用于PI3K-Akt和Nrf2的活化。此過程存在SIRT1的參與。磷脂酸也會抑制MAPK的級聯激活以刺激神經途徑發揮作用。綜上所述，膽堿可能作用這些核心通路促使下游糖異生、糖氧化代謝和抗氧化等因子產生有利變化，完成肝臟糖代謝調節過程。

膽堿在肝臟中充當著重要的角色，能夠一定程度上改善動物糖代謝的水平，可有效避免脂肪肝、炎癥和氧化應激等代謝并發疾病的發生。總的來說，結合國內外相關研究進展，聚焦膽堿對動物肝臟糖代謝途徑相關元件因子的調控作用，將多條信號傳導通路進行有效整合，有利于系統地解析膽堿調控動物特殊生理階段糖代謝的分子機制和網絡，以應用于動物生產。