脂肪酸在動物性腺形成、配子發生和胚胎發育中的作用研究進展?

劉振輝, 邢澤宇, 李欣怡

(中國海洋大學海洋生命學院， 海洋生物多樣性與進化研究所， 山東 青島 266003)

脂肪是由甘油和脂肪酸組成的三酰甘油酯，脂肪的性質和特點主要由脂肪酸決定。脂肪酸是一端含有一個羧基的脂肪族碳氫鏈，它包括一條長的烴鏈(“尾”)和一個末端羧基(“頭”)。依據雙鍵的數目、位置及碳氫鏈飽和程度，脂肪酸可分為飽和脂肪酸(Saturated fatty acid，SFA)、單不飽和脂肪酸(Monounsaturated fatty acids，MUFA)和多不飽和脂肪酸(Polyunsaturated fatty acid，PUFA)。其中PUFA又可分為：n-3 PUFAs和n-6 PUFAs。n-3 PUFAs主要包括亞麻酸(α-linolenic acid，ALA)、二十碳五烯酸(Eicosapentaenoic acid，EPA)和二十二碳六烯酸(Docosahexaenoic acid，DHA)；n-6 PUFAs主要包括亞油酸(Linoleic acid，LA)和二十碳四烯酸(Arachidonic acid，AA)[1]。

脂肪酸作為膜中磷脂的主要構成成分參與了組織構建，并在結合轉運膽固醇中發揮著重要作用；另外，在脊椎動物下丘腦不同區域的長鏈脂肪酸(Long-chain fatty acids，LCFA)能夠作為能量的傳感器，在調節能量動態平衡中扮演著非常重要的角色[2]；研究還證明，游離狀態的PUFA代謝生成的調節物質對于炎癥有重要的調節作用，可以調控炎癥的啟動、發展和消退[2-3]；作為一系列高活性激素類物質的前體，脂肪酸也能調控凝血和應急反應等重要生理過程[4]。因此，脂肪酸在維持機體的正常機能、促進生長發育、調控動物免疫力等方面發揮著非常重要的作用[5]。除此之外，脂肪酸在動物性腺形成、配子發生和胚胎發育中的作用也逐漸得到了揭示并引起了重視。為了進一步全面認識脂肪酸在機體發揮的作用，本文對該領域的研究進展進行了綜述。

1 脂肪酸在性腺形成、配子發生和胚胎發育中的作用

大多數脂肪酸可以由動物機體本身合成；少量機體自身不能合成、或合成速度慢無法滿足需要，必須通過食物供給的多不飽和脂肪酸，主要包括n-3 PUFAs、n-6 PUFAs，稱為必需脂肪酸(Essential fatty acids，EFA)。例如，亞油酸和亞麻酸是成人的必需脂肪酸，亞油酸、花生四烯酸等n-6PUFAs，和亞麻酸、二十碳五烯酸及二十二碳六烯酸等n-3PUFAs都是魚蝦的必需脂肪酸。由于不同物種對脂肪酸的利用存在差異，本文對脂肪酸分別在哺乳動物、魚類和無脊椎動物中的作用進行綜述。

1.1 脂肪酸在哺乳動物性腺形成、配子發生和胚胎發育中的作用

脂肪酸通常以三酰基甘油(TG)的形式儲存在細胞質中。不帶電的甘油酯通常以中性脂滴的形式排列，是代謝能量高度集中的存儲體[6]。在成年哺乳動物中，脂滴儲存的主要位置是脂肪細胞。脂肪細胞的細胞質幾乎完全由一個大的TG球組成。值得注意的是，哺乳動物卵母細胞和胚胎的細胞質中也含有大量的脂質[7-9]。那么，脂肪酸在這些組織或細胞中起什么作用呢？

卵母細胞的發育是一個多階段的過程。在原始卵泡向成熟卵母細胞發展的過程中，卵母細胞積累脂質有數個發育階段，而其成熟的最后階段最容易受到細胞質脂質含量變化的影響。Aardema等的研究表明，牛卵母細胞的脂質分布是動態的，很大程度上取決于其發育的環境[10]。比如，牛卵母細胞在減數分裂成熟之前和過程中保留了非酯化脂肪酸(Non esterified fatty acids，NEFA)。n-3和n-6 PUFAs物質代謝產生的前列腺素和與免疫相關的花生酸類物質是在卵巢中生成的，它們作為激素以調節卵巢功能，其隨著排卵過程周期性變化[11]。本文從以下3個方面來描述脂肪酸在調控生殖發育中的功能。

1.1.1 脂肪酸與哺乳動物卵泡發育與生育能力 哺乳動物的生育能力與卵泡中脂肪酸的改變密切相關。研究發現，優質卵母細胞往往含有更多的亞油酸和花生四烯酸[12]。孕婦超重和女性肥胖會對濾泡液的成分產生影響，并導致生育能力不佳[13-14]。最近的一項研究中，使用一個Δ6脂肪酸去飽和酶(FADS2)缺失的小鼠突變體(該突變體缺乏生物合成n-3和n-6 PUFAs的關鍵酶活性)，研究了PUFA在雌性和雄性生殖中的分子作用[15]。研究發現，PUFA合成缺乏導致雌性小鼠卵泡發育停止、卵母細胞閉鎖和不育，濾泡顆粒細胞間隙連接網絡的解體。在Fads2突變體的睪丸中，睪丸屏障被破壞，精子發生受阻，導致不孕。而持續的AA和DHA聯合供應重塑了PUFA缺陷的卵巢和睪丸膜脂質體，促進了功能間隙連接網絡的重新組裝，并在支持細胞中重建睪丸屏障，不僅在發育中的子代中重建了生育能力，在成年不育的Fads2突變小鼠中也是如此。這些發現證實了n-3和n-6 PUFAs與性腺膜結構及女性和男性生育能力之間的分子聯系，并可能促進對PUFA在人類生育能力中關鍵作用的研究[15]。而在奶牛飼糧中添加EFA或共軛亞油酸(CLA)均不能提高體外胚胎產量，但添加ALA和9-順式CLA、11-反式CLA可影響卵泡顆粒細胞(GC)的形態和功能，進而可能會導致奶牛卵泡發育和卵巢周期受損[16]。

脂肪酸種類較多，不同的脂肪酸的作用并不相同。飽和游離脂肪酸，如棕櫚酸(PA)和硬脂酸(SA)，以時間和劑量依賴的方式顯著抑制人顆粒細胞的生存。飽和游離脂肪酸對細胞存活的抑制作用是由細胞凋亡引起的。軟脂酸誘導顆粒細胞凋亡時，顆粒細胞凋亡抑制因子Bcl-2表達下調，凋亡效應因子Bax表達上調。飽和脂肪酸對顆粒細胞存活的影響可能是生殖異常的一種可能機制，如在肥胖婦女中經常觀察到的閉經[17]。高脂飲食(High fat diet，HFD)的肥胖小鼠睪丸支持細胞(Sertoli cell)凋亡率增加，活性氧的水平也有所提高[18]。而多不飽和脂肪酸，如花生四烯酸，并不影響細胞存活。而且，花生四烯酸對棕櫚酸和硬脂酸誘導的細胞凋亡還具有保護作用。與飽和脂肪酸相比，n-3 PUFAs可歸為保護性游離脂肪酸。n-3 PUFAs在生理相關水平上可保護支持細胞免受棕櫚酸誘導的脂毒性[18]。油酸在化學上被歸為不飽和的n-9脂肪酸。一些相關的研究表明，油酸在抵消飽和脂肪酸的有害影響和支持卵母細胞的發育方面發揮著關鍵作用。油酸可以通過脂肪酸代謝分配、膜結構組織改變、氧化應激衰減和細胞內信號傳導調節等機制促進正常卵母細胞和著床前胚胎的發育[19]。另外，有研究發現，油酸可特異性地影響顆粒細胞的形態、生理特征和基因表達水平，從而改變顆粒細胞的功能。在奶牛的負能量平衡(NEB)或饑餓期間增加油酸濃度:(1)可誘導對培養的牛顆粒細胞內脂滴積聚，形成泡沫狀細胞形態；(2)顯著降低促性腺激素激素受體FSHR和LHCGR、甾體生成基因STAR、CYP11A1、HSD3B1和CYP19A1、細胞周期調節因子CCND2的轉錄豐度[20]；(3)減少奶牛17-β-雌二醇(E2)的產生，增加脂肪酸轉運體CD36的表達，促進血管生成和組織重塑，從而提早啟動奶牛的卵泡-黃體過渡(Folliculo-luteal transition)[21]。而棕櫚酸和硬脂酸的作用則相反，均顯著上調牛顆粒細胞FSHR、LHCGR、CYP19A1、HSD3B1、CCND2的表達，增加17β-雌二醇(E2)的分泌[22]。

非酯化脂肪酸是卵泡液的主要脂質成分之一，NEFA水平升高會損害卵母細胞品質和發育潛力，抑制豬顆粒細胞轉變為黃體細胞，進而影響子代的代謝和生殖能力[23]。將牛卵母細胞暴露于較高濃度的NEFA中，在其隨后發育的胚胎中，與脂肪酸合成相關的基因表達上調，同時促進氧化代謝的中斷；抑制脂肪酸β-氧化可以恢復發育能力[24]。同樣，在未處于負能量平衡狀態的奶牛中，增加濾泡內NEFA濃度對其卵泡發育有不利影響[25]。可見不同濃度的NEFA對生殖發育的影響有所不同。

多囊卵巢綜合征(PCOS)是一種以高雄激素為特征的復雜而常見的內分泌紊亂，常伴有小竇期卵泡生長停滯，顆粒細胞增殖極少，慢性無排卵。研究表明，PUFA抑制細胞凋亡，增加細胞增殖。PUFAs (n-3/n-6=1/15)顯著增加PCOS大鼠卵巢品質，改善卵巢結構，顯著提高血清激素(FSH和E2)水平。研究發現，PUFA通過增加與激素分泌和卵巢功能相關的甾體生成酶的表達，提高PCOS的生殖性能[26]。進一步研究顯示，n-3 PUFAs通過激活PI3K/Akt通路上調PCOS中的CYP51表達，進而增強細胞發育和類固醇生物合成[27]。

1.1.2 脂肪酸與哺乳動物胚胎發育 脂肪酸在動物胚胎發育中也發揮著重要作用。Menezo等的數據表明牛胚胎總脂肪酸含量在第11～13天之間急劇上升，花生四烯酸在第14天進一步增加[28]。Wonnacott等發現，在綿羊飼糧中無論添加n-3 PUFAs還是n-6 PUFAs，所有的胚泡都有較高的不飽和脂肪酸組成，尤其是亞油酸[29]。研究還發現，50 μmol/L的亞麻酸能提高山羊體外培養的卵母細胞減數分裂成熟速率，降低胚泡凋亡，促進胚胎發育[30]。在豬中，油酸提高了囊胚率，而硬脂酸則沒有影響[31]。在某些代謝環境中觀察到較高水平的飽和脂肪酸(尤其是棕櫚酸和硬脂酸)對人卵母細胞成熟和著床有不利影響，但這種影響可以被油酸和二十碳五烯酸等不飽和脂肪酸的存在抵消[32]。Wakefield等在小鼠模型中研究發現，喂養富含n-3 PUFAs的食物，然后在體內受精后評估胚胎品質，發現囊胚數量和整體胚胎品質降低，伴隨著線粒體受損和ROS水平升高，同時該研究表明，孕期高劑量的n-3 PUFAs會降低小鼠正常胚胎發育，因而提出了在孕期補充n-3 PUFAs是否適當的問題[33]。脂肪酸對胚胎發育的影響是如何產生的還不清楚，但食物中脂肪酸的比例對胚胎發育是明顯重要的。Van Hoeck等證明，將牛卵母細胞暴露于生理相關的高水平棕櫚酸、油酸和硬脂酸中會引起胚泡中代謝和基因表達的顯著失調，而當這些脂肪酸單獨補充時，這種影響并不明顯，這說明脂肪酸比例對胚胎成功發育的重要性[34]。

瘦素(Leptin)是一種由脂肪組織分泌的蛋白質類激素。有研究發現，Leptin和Leptin受體基因突變的小鼠均表現為飲食過多、能耗減少、嚴重肥胖和不孕不育[35]。當重新注射Leptin后，體質量和飲食恢復正常，生育能力也有明顯的改善，表現為雌性子宮和卵巢增加品質、雄性睪丸增加品質、精子數量增多[35]。同時有研究發現，瘦素與子宮內膜異位和不孕密切相關[36]，但Leptin是通過直接調控肥胖而影響性腺發育，還是通過調控性激素的分泌而影響肥胖，進而影響性腺發育，還有待于進一步研究。

1.1.3 脂肪酸與雄性哺乳動物生育能力 PUFA的組成和形態對男性生育能力產生影響[37]。脂肪酸廣泛參與精子發育、成熟和受精過程。Lenzi等對正常精子和紅細胞的不飽和脂肪酸含量進行了總結和比較，發現精子中最具代表性的PUFA(C22∶6, n-3)所占比例更高。這表明精子具有活躍的脂肪酸代謝能力，在精子發生和成熟過程中處于去飽和狀態[38]。DHA是精子發生和成熟所必需的，且DHA含量與精子受精能力呈正相關[39]。花生四烯酸對人類精子活力存在著抑制作用，該抑制作用具有濃度依賴性[40]。另外，PUFA可以作為精子生育和病理的標志。Safarinejad等[41]比較了可生育和不育男性的精子PUFA組成，發現可生育組的n-3 PUFAs更高，但不育組的花生四烯酸水平更高。Am-In等研究了正常和低活力公豬精子的脂質分布[42]。二十二碳六烯酸和n-3 PUFAs與精子活力、存活率、正常形態和正常質膜正相關，亞麻油對公羊睪丸發育和精子發生有促進作用，而飽和脂肪酸和n-6/n-3 PUFAs與正常精子參數呈負相關[42]。

飲食中的脂肪酸能夠對精子品質和功能產生明顯的影響。精子脂肪酸在飲食中n-3多不飽和脂肪酸最為敏感[43]。橄欖油通過增加大鼠配子活力、減少氧化應激和略微提高線粒體呼吸效率，在一定程度上抵消高脂肪飲食對精子品質的負面影響，磷蝦油可增加精子濃度和活力，提高乳酸脫氫酶、克雷布斯循環酶(Krebs cycle enzymes)和呼吸鏈復合物的活性，同時增加細胞ATP水平，減少氧化損傷[44]。飼料中脂肪酸的攝入對配子組成和雄性生殖能力有顯著影響。通過調節n-3 PUFAs攝入量，使n-3/n-6 PUFAs比值保持在一個最佳范圍內尤為重要[45]。外源性補充反式脂肪酸的小鼠會導致生殖損傷，表現為血清睪酮濃度下降、精子數量減少，在高濃度下還會抑制精子發生，使睪丸退化[46]。n-3 PUFAs、n-6 PUFAs和反式脂肪酸的攝入也會影響男性睪丸的功能[47]，反式脂肪酸攝入高的人精子數量減少了37%，同樣這些人睪酮濃度減少15%，睪丸直徑減少4%[48]。過量的飲食膽固醇對雄性小鼠和大鼠的生殖功能有非常負面的影響。大量的實驗動物研究也證明了飼料脂肪酸對基因表達的影響，尤其是PPAR、去飽和酶和延長酶基因[49]。反式脂肪酸的負作用可能通過下調精子中PPAR核受體來發揮[50]。

1.2 脂肪酸在魚類性腺發育與配子發生中的作用

魚類中存在中性脂肪和極性脂肪[51]，其中極性脂肪主要作為結構脂類，中性脂肪的主要生物學功能是能量存貯。中性脂肪與極性脂肪的含量存在組織和時間差異性，這主要與其功能有關。某些魚類在發育過程中對脂肪酸的利用存在一定的選擇性。有研究表明，銀鯧親魚性腺發育過程中，包含DHA在內的多種必需脂肪酸在總脂肪酸中的比例隨卵巢的發育而增加[52]。魚類的精巢中以極性脂肪為主，因為精巢中含有大量精細胞[53]。精子發育過程中需要極性脂肪作為構成其細胞膜的成分，因此精巢中高含量的DHA或許與保持精子的活力有關，以保證受精作用的順利進行[37]。

魚卵中的脂類和脂肪酸含量對胚胎發育和仔魚存活有重要作用[20]，在卵發育過程中，卵黃物質在肝臟中合成，然后轉移至卵中[54]。研究發現在卵巢發育的后期，為了保障卵巢發育需要的營養和能量，銀鯧肌肉中的中性脂肪與總脂肪向卵巢中進行轉移；雖然在精巢的發育過程中，精巢總脂肪、極性脂肪和中性脂肪沒有顯著的增加，但是雄魚肝臟和肌肉中的極性脂肪減少，表明雄魚肌肉中的極性脂肪有向精巢轉移的趨勢或被優先消耗的特點[52]。與銀鯧類似，在牙鲆親魚的性腺發育過程中，可能優先動用肝臟中儲存的某些脂肪酸，并在卵中選擇性的積累[55]。有研究證實，卵巢中積累的PUFA能夠影響卵黃蛋白原的合成、促進卵母細胞發育成熟、提高產卵數量和品質、提高受精率及孵化率[56]。在斑馬魚和劍尾魚中，均發現使用混合油(魚油∶亞麻=1∶1)可以獲得最高的產卵量和孵化率，證實了n-3和n-6 PUFAs在動物繁殖過程中的重要作用[57]。在斑馬魚中，飼料中添加高不飽和脂肪酸及中鏈脂肪酸均可促進雌魚的繁殖性能，并提高仔魚的成活率[28]；飼喂橄欖油的斑馬魚具有較高的精子密度和活力，生育率也較高[58]。在大菱鲆中，飼料中添加一定量的花生四烯酸則可抑制發育前期的親魚雌二醇和睪酮的合成[59]。在大西洋鱈魚中，飼糧中添加花生四烯酸影響了與內分泌調節相關的E2和T的血漿譜以及cyp19a1a轉錄本水平[60]。有研究表明，本質上對卵子和仔魚的品質產生影響的是n-3和n-6 PUFAs比例的平衡，并不是n-3 PUFAs的含量[61-62]。適宜的n-6/n-3 PUFAs比值對黃鱔的生長和繁殖是必要的[63]。歐洲鰻魚體內，不同的脂肪酸與激素相互作用可以誘導卵巢的發育。增加日糧中n-3 PUFAs水平能促進歐洲鰻鱺的卵母細胞生長，從而促進激素處理下歐洲鰻鱺卵巢發育[64]。在中華鱘中，18%脂肪水平飼料可促進花生四烯酸代謝、膽固醇生物合成和卵黃形成，利于卵母細胞中脂滴沉積，促進中華鱘雌魚性腺發育成熟[65]。

李娟[66]研究發現，bmp8a基因敲除后，斑馬魚在表現為肥胖、脂肪肝等特征的同時出現生育能力的減弱，在突變體的精巢中發現編碼某些脂肪分解相關的酶(BSSL、LIPC、Pgc-1a、PPARα、UCP1、UCP2等)以及雄激素合成途徑中的關鍵酶基因(cyp17a、cyp11a1、StAR等)的表達明顯下降，推測肥胖斑馬魚精巢中類固醇合成能力下降，雄性激素合成減少導致精細胞的正常發育受影響。

1.3 脂肪酸在無脊椎動物性腺發育與配子發生中的作用

在海膽配子發育過程中，生殖腺中脂肪酸組成的動態變化已有詳細描述。研究發現，在配子發育過程中，在喂食含有脂肪酸餌料的條件下，二十碳五稀酸和二十二碳六烯酸是主要的被富集的長鏈多不飽和脂肪酸。相比之下，花生四烯酸的含量在整個配子發育過程中似乎變化不大，不太受攝食的影響[12]。海膽在變態發育過程中似乎有2個關鍵時期需要使用脂質，為其發育提供能量[67]。分析蘇格蘭西海岸2種海膽種群的性體指數(Gonadal somatic indices，GSI)和脂肪酸特征表明，不同種群海膽之間的GSI差異是由于攝食富含脂肪酸不同的食物引起的[68]。綜上所述，脂肪酸在海膽的性腺發育中發揮作用。

在甲殼類中，高度不飽和脂肪酸在性腺成熟過程中不僅作為一種能量來源，而且是卵黃合成和胚胎發育必需的營養成分。有研究顯示，在中華絨螯蟹中，育肥飼料中HUFA組成和含量對其雌體卵巢發育可造成一定的影響[69-70]。長期食用不含PUFA飼料的凡納濱對蝦親蝦性腺發育會終止[71]。雖然高含量的PUFA沒有表現出對凡納濱對蝦性腺發育的促進作用，但是性腺中PUFA的含量會隨著飼料中PUFA含量的升高而升高[72]。據此，Palacios等推斷，凡納濱對蝦在饑餓狀態下，沒有外來能源為親蝦提供能量，饑餓的親蝦為了維持基本的生命活動，或許對性腺中的營養物質進行了重吸收[73]。另有研究表明，在性腺成熟的親蝦卵巢中具有較高含量的膽固醇，體現膽固醇對親蝦性腺發育和產卵孵化的調節作用[74]。飼料中適宜的DHA/EPA比例可提高凡納濱對蝦親蝦的性類固醇激素含量，促進其繁殖產卵[75]。對扇貝幼蟲發育過程中的脂類動態與變態成功的關系研究表明，在變態前時期甘油三酯的積累是扇貝發育到脫螺階段的一個很好的預測指標[76]。

在線蟲中發現，使用多不飽和脂肪酸喂養線蟲時，會引起其性腺細胞的過度凋亡從而導致絕育[77]；另外，卵細胞中存在的多不飽和脂肪酸能吸引精子往儲精囊的方向運動，表明多不飽和脂肪酸能夠影響精子向卵細胞移動的能力[78]。

海洋無脊椎動物已被證明是獨特脂肪酸結構的主要來源，這種結構源于不尋常的生物合成途徑。其中，非甲基脂肪酸(Non-methyle-interrupted，NMI)存在于各種軟體動物體、棘皮動物、海綿動物和許多其他無脊椎動物中，但其確切的生物學意義目前尚不清楚[79]。

2 脂肪酸調控性腺發育或配子發生的分子機制

本文從脂肪酸如何影響代謝、活性氧、內質網應激、細胞信號事件和基因表達等幾個方面進行描述。

2.1 脂肪酸β-氧化

脂肪酸被廣泛認為是卵母細胞和早期胚胎的潛在代謝底物[80]。對棕櫚酸進行放射性標記，發現其可進入小鼠胚胎，特別是存在于代謝活躍的8細胞和囊胚晚期階段[81]。脂肪酸最主要的氧化代謝方式為β-氧化。進入線粒體的脂肪酸經過β-氧化為卵母細胞提供能量。實驗證實，體外成熟的卵母細胞與體內成熟的卵母細胞相比，脂肪酸β-氧化能力明顯降低，同時脂肪酸β-氧化通路相關基因表達異常[82-83]，說明脂肪酸β-氧化在卵母細胞成熟過程中發揮了重要作用。在豬和牛的卵母細胞成熟過程中，抑制β-氧化會導致隨后的胚胎活力下降[84-85]。脂肪酸β-氧化的速率限制步驟是肉堿氨基糖酰基轉移酶1(CPT1B)的催化，該酶在小鼠囊胚中可檢測到表達。CPT1的抑制劑Etomoxir或丙二酰輔酶A(Malonyl CoA)可抑制卵母細胞的成熟，降低受精卵和2細胞胚胎的存活率；通過補充棕櫚酸或L-肉堿可對其進行拯救[86-87]。CPT1的活性受到AMPK的調節。AMPK通過磷酸化抑制乙酰輔酶A羧化酶(ACC)，降低丙二酰輔酶A(CPT1的有效抑制劑)的含量，導致脂質合成減少，增加脂肪酸氧化。

2.2 脂肪酸與活性氧(ROS)

ROS的產生是有氧呼吸的一個特征，會對包括DNA、蛋白質和脂類在內的細胞大分子造成損害[88-89]。活性氧的類型包括超氧化物、過氧化物和羥基自由基。脂肪酸β-氧化產生ROS，可破壞線粒體DNA和蛋白質，導致線粒體功能受損[90]。實驗證明，高水平的ROS會降低牛卵母細胞核的成熟率。LA能夠誘導改變線粒體的分布、增加ROS水平,在某種程度上對卵母細胞成熟起抑制作用[91]。脂質與活性氧(ROS)反應被稱為脂質過氧化。ROS和脂質含量之間的關系具有物種差異性，在低脂肪酸組成的小鼠卵母細胞和早期胚胎中，脂肪酸β-氧化使其免受ROS誘導的脂質過氧化，但在其他物種沒有發現這種特點[12]。

張志岐等[92]發現，脂肪酸可通過調控活性氧(ROS)的水平對精子的生理功能產生影響(見圖1)。細胞內的長鏈脂肪酸(LCFA)在酰基輔酶A合成酶(ACS)的催化下，可以迅速酯化為長鏈脂酰輔酶A(LCFA-CoAs)，合成的LCFA-Co As被轉運至線粒體進行β-氧化，進而產生高水平的活性氧(ROS)，使脂質過氧化，進而影響精子功能，包括精子膜結構損傷、精子無法獲能、難以與卵細胞結合及失去活性等[93-94]。

(LCFA：長鏈脂肪酸；ACS：酰基輔酶A合成酶； LCFA-CoAs：長鏈脂酰輔酶A；β-Oxidation：β-氧化；ROS：活性氧；UCP2：解偶聯蛋白Ⅱ；CPT1： 肉毒堿棕櫚酰轉移酶Ⅰ。LCFA: Long-chain fatty acids; ACS：Acyl-CoA synthetase; LCFA-CoAs：Long chain acyl coenzyme A;β-Oxidation; ROS: Reactive oxygen species;UCP2：Uncoupling protein Ⅱ;CPT1: Carnitine palmitoyl transferase Ⅰ.)

2.3 脂肪酸與內質網應激

當過量折疊或錯誤折疊的蛋白質聚集在內質網腔內時，就會發生內質網應激，從而觸發未折疊蛋白反應(Unfolded protein response, UPR)以適應這種應激條件。卵巢顆粒細胞通過產生性類固醇(主要是雌二醇和黃體酮)和各種生長因子，在維持卵母細胞發育過程中發揮重要作用。Hua等[95]以小鼠原代顆粒細胞為細胞模型，探討了脂肪酸對顆粒細胞內質網應激的影響。研究發現，高脂飼料喂養顯著提高了小鼠顆粒細胞中葡萄糖調節蛋白78 kDa (GRP78)蛋白的表達水平，睪酮誘導的雌二醇生成受到相應的抑制。另外，采用棕櫚酸酯處理小鼠原代顆粒細胞，發現脂毒性顯著增加了內質膜應激，損害了顆粒細胞功能相關標志物(雄激素受體(Ar)、Cyp19a1、Hsd17b1和胰島素受體底物1(IRS1))的mRNA表達。胰島素可增強睪酮通過激活AKT通路誘導雌二醇的生成。然而，通過棕櫚酸處理來刺激內質網應激消除了胰島素促進的雌二醇生成。過表達IRS1可顯著改善棕櫚酸或衣霉素誘導的芳香化酶表達和雌二醇生成障礙。因此，脂肪毒性可通過激活內質網應激和抑制IRS1通路來減弱胰島素刺激的雌二醇生成[95]。

2.4 脂肪酸作為細胞信號調控基因表達

細胞信號傳遞所需要的許多分子都有脂肪酸前體。例如，花生四烯酸最初是作為質膜磷脂雙分子層的一部分以酯化形式儲存的。激活的G蛋白偶聯受體可刺激磷脂酶作用于磷脂，使其水解釋放花生四烯酸或含有花生四烯酸的產物。花生四烯酸進一步代謝可產生前列腺素等信號分子[96]。這些分子在細胞、組織和整個生物水平上都有一系列的影響。

脂肪酸也會結合核受體，包括過氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR)以及甾醇調節元件結合蛋白(SREBP)和NF-кB等轉錄因子，從而對這些受體的活性以及基因表達起到重要的調控作用[97-98]。

3 總結和展望

本文綜述了脂肪酸如EPA、DPA和DHA等在動物性腺發育與配子發生過程中的重要作用。這是一個越來越受關注的領域。不同的生殖器官和細胞有不同比例的主要飽和脂肪酸、單不飽和脂肪酸和多不飽和脂肪酸，保持這些比例對正常發育至關重要。已知膳食脂肪可以影響配子的脂質組成，對動物生育能力產生有害或有益的影響，但仍需要更多的研究來了解飲食如何影響配子參數和生育能力，揭示脂肪酸比例對發育的微妙影響，破譯脂肪酸調控性腺發育與配子發生的機制。脂質修飾對細胞生理和代謝調節的影響非常復雜，還需要進一步探索[99]。另外，飲食脂肪是否可通過表觀遺傳修飾對后代健康產生潛在影響也是值得關注的一個問題。下一步，借助于小鼠、斑馬魚和線蟲等模式動物，結合基因敲除、轉基因及單細胞測序等研究功能基因的方法，探索脂肪酸如何影響代謝、氧化應激、膜組成、細胞信號事件和相關基因表達，進而揭示脂肪酸在生殖細胞和早期胚胎發育中的調控作用，這將為動物的科學繁育乃至人類的生育健康提供理論支撐。人類飲食的變化可能對生育能力和后代健康有長期影響,因而相關研究成為了生育研究的一個新前沿。