ω-3多不飽和脂肪酸對雞脂肪沉積的調(diào)控機制及添加策略的研究進展

閆世雄 簡宗輝 劉 永 胡 梅 柴 倩 馮澤偉 賈俊靜 豆騰飛

（云南農(nóng)業(yè)大學動物科學技術學院，云南 昆明 650201）

肉雞快速生長導致脂肪在皮下、腹部和肌內(nèi)過度沉積，會影響雞養(yǎng)殖業(yè)的經(jīng)濟效益，潛在威脅消費者健康[1]。使用遺傳選育、限制飼喂等手段對雞脂肪沉積具有一定的抑制作用，但仍存在選育周期過長、飼料營養(yǎng)分配不當、降低生產(chǎn)性能和屠宰性能等問題[2]。因此，尋找健康養(yǎng)殖措施減少脂肪沉積成為肉雞養(yǎng)殖業(yè)亟須解決的問題。研究表明，富含ω-3 多不飽和脂肪酸（ω-3 PUFAs）的飼料與減少脂肪沉積有關，并且在脂肪細胞水平上ω-3 PUFAs 已被證明可抑制細胞增殖，減少脂肪細胞中脂質(zhì)沉積，促進脂肪分解[3-4]。文章綜述飼料中ω-3 PUFAs 的來源及代謝，討論了ω-3 PUFAs 對雞脂肪沉積的調(diào)控機制及添加策略，以期為ω-3 PUFAs 在家禽生產(chǎn)中進一步研究及應用提供參考。

1 ω-3 PUFAs來源及代謝

ω-3 PUFAs（也稱n-3 PUFAs）是多不飽和脂肪酸的一個家族，在碳鏈第三、四個碳原子之間具有第一個雙鍵，包括α-亞麻酸（18∶3 ω-3，ALA）、硬脂酸（18∶4 ω-3，SDA）、二十碳五烯酸（20∶5 ω-3，EPA）、二十二碳五烯酸（22∶5 ω-3，DPA）和二十二碳六烯酸（22∶6 ω-3，DHA）[5-6]。ω-3 PUFAs 是必需脂肪酸，只能通過飼料中添加植物源（以ALA形式）或海洋源（以EPA和DHA形式）ω-3 PUFAs提供。堅果和種子中ALA含量見表1[6]，海洋源ω-3 PUFAs含量見表2[6]。

表1 堅果和種子中ALA含量 單位：g/100 g

表2 海洋源ω-3 PUFAs含量單位：%

飼料中添加的油脂主要來自大豆、玉米等植物籽實壓榨，ALA是飼料中主要的ω-3 PUFAs來源。ALA進入細胞后可用于合成細胞膜磷脂雙分子層、β-氧化以及在酶的作用下合成更長、更不飽和的ω-3 PUFAs[7]。與其他脊椎動物不同，家禽中因為極長鏈脂肪酸延伸酶（ELOVL）家族中的ELOVL2 和ELOVL5 基因在脂肪組織中高度表達，可提高ALA 合成EPA 和DHA 的能力，但合成能力有限，仍需依靠飼料補充[8-9]。魚油是補充EPA和DHA最簡單的方式，但補充劑量高會導致副產(chǎn)品產(chǎn)生不好的滋味，因此通常將植物源和海洋源ω-3 PUFAs配合使用，以降低過量添加產(chǎn)生的負面影響[10-11]。最近，微藻類產(chǎn)品由于其抗營養(yǎng)因子含量低、可持續(xù)性強、DHA 含量高（約為21.33%～28.76%），作為飼料中ω-3 PUFAs 添加越來越受到人們的關注和歡迎[12-14]。此外，微藻類產(chǎn)品沒有魚油特有的腥味，還能夠更好地調(diào)節(jié)各組織及副產(chǎn)品中ω-3 PUFAs 的分布，特別是EPA 和DHA 水平[15]。通過對比蛋雞飼料中添加相同劑量的魚油和微藻（0.5%、1.0%和1.5%）發(fā)現(xiàn)，添加微藻的雞蛋中DHA 含量更高，當添加量為1.5%時可使每個雞蛋的DHA 含量增加到194.04 mg/100 g，并降低了ω-6/ω-3 PUFA 的比例[14]。Ao 等[16]在蛋雞日糧中添加1%、2%和3%的微藻，發(fā)現(xiàn)4周后蛋黃中DHA含量呈線性增長，分別為5.09、7.17和7.76 mg/g。人食用富含ω-3 PUFA的雞蛋后，血清甘油三酯（TG）水平顯著下降[17]。

動物采食后，飼料中含ω-3 PUFAs的TG和磷脂在小腸中被脂肪酶和磷脂酶水解為1，3-甘油三酯、溶血磷脂和游離脂肪酸，之后在小腸上皮細胞中進行再酯化和再合成形成乳糜微粒，經(jīng)門靜脈運輸至肝臟再進入血液循環(huán)，并在組織和器官中利用[18]。DHA是ω-3 PUFAs中最具生物活性的形式，而ALA 是ω-3 PUFAs 的前體脂肪酸，可在延伸酶和去飽和酶的作用下合成長鏈脂肪酸，最終形成DHA[19]。

2 ω-3 PUFAs對雞脂肪沉積的調(diào)控

2.1 抑制早期脂肪組織發(fā)育

脂肪組織發(fā)育是間充質(zhì)干細胞在眾多調(diào)控因子作用下，向前脂肪細胞增殖、前脂肪細胞分化及細胞中脂滴沉積的過程。皮下脂肪是雞最早發(fā)育的脂肪組織，在雞胚胎期第12 d 時開始發(fā)育，此時皮下脂肪組織發(fā)育與蛋黃中脂肪酸含量增加一致，這些脂肪酸被用于合成TG儲存，直到雞胚胎期第19 d時，TG被分解并為雛雞孵化提供能量。腹部是雞儲存脂肪的主要場所，雞出殼7 d時清晰可見，隨著前脂肪細胞的增殖和分化，雛雞脂肪庫通過脂肪細胞數(shù)量增加和成熟脂肪細胞中脂質(zhì)沉積迅速增大[20]。皮下脂肪和腹部脂肪是雞早期脂肪發(fā)育最活躍的組織，最后脂肪細胞增大是脂肪沉積的主要機制，而脂肪沉積能力取決于肝臟脂肪合成、血液極低密度脂蛋白（VLDL）水平和脂肪細胞數(shù)量和大小[21]。

ω-3 PUFAs，尤其是EPA和DHA可抑制前脂肪細胞分化過程中有絲分裂克隆擴增，誘導脂肪細胞凋亡，減少脂肪細胞中脂滴沉積和促進脂肪細胞脂肪動員，減少機體脂肪沉積[22]。體外脂肪細胞培養(yǎng)試驗表明，EPA 和DHA 均可刺激脂肪細胞中脂肪分解，促進脂肪酸β-氧化，減小脂肪細胞大小[23]。在前脂肪細胞分化過程中，ω-3 PUFAs通過顯著抑制過氧化物酶體增殖物激活受體γ（PPARγ）及過氧化物酶體增殖物激活受體γ 輔激活蛋白1β（PPARGC1B）表達抑制脂肪生成[23]。脂肪細胞中TG主要來源血液，ω-3 PUFAs 激活PPARα會增加雞肝臟脂肪酸β-氧化和能量消耗，從而減少肝臟VLDL 輸出，限制TG向脂肪組織供應[24]。在大鼠的研究中，ω-3 PUFAs可以減少白色脂肪祖細胞數(shù)量，抑制白色脂肪祖細胞向白色脂肪細胞分化，達到抑制肥胖的作用[25]。

2.2 從轉(zhuǎn)錄和轉(zhuǎn)錄后水平抑制脂肪沉積

飼料中脂肪酸的長度和不飽和程度對脂肪細胞脂質(zhì)沉積具有調(diào)控作用。與其他類型脂肪酸相比，ω-3 PUFAs 更易激活PPARα，特別是EPA 和DHA 可以結合PPARα并刺激線粒體和過氧化物酶體β-氧化，調(diào)控脂肪儲存和脂肪動員相關途徑，促進脂肪細胞氧化代謝，減少脂肪沉積[26]。此外，EPA和DHA還可在轉(zhuǎn)錄水平下調(diào)肝臟中甾醇調(diào)控元件結合蛋白1（SREBP1）基因表達，進而抑制脂肪酸從頭合成相關基因的表達[27]。通過比較SFA（C18∶0）、EPA 和MUFA（C18∶1n-9）對脂肪細胞脂中滴沉積及調(diào)控基因的影響發(fā)現(xiàn)，EPA 顯著抑制脂肪細胞PPARγ、硬酯酰輔酶A 去飽和酶1（SCD1）基因表達，促進脂蛋白脂肪酶（LPL）和激素敏感性脂肪酶（HSL）基因表達，導致脂肪細胞脂質(zhì)沉積量減少[28]。EPA和DHA還可調(diào)節(jié)脂肪細胞胰島素敏感性和葡萄糖利用率，增加胰島素增敏作用的脂肪因子脂聯(lián)素合成，進一步激活腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）基因表達，從而增加脂肪細胞能量代謝[29-30]。DHA 還可通過激活PPARα和誘導白色脂肪中偶聯(lián)蛋白2（UCP2）基因表達促進脂肪酸β-氧化和能量代謝[22]。Fouad 等[31]研究指出，ω-3 PUFAs 減少脂肪沉積的機制可能是通過抑制肝臟中脂肪酸合成酶（FAS）基因表達和促進肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1（CPT1）基因表達。CPT1 是肉堿轉(zhuǎn)運系統(tǒng)中調(diào)控脂質(zhì)代謝的關鍵酶，同時也是調(diào)節(jié)脂肪酸β-氧化的限速酶，可以改善機體脂肪沉積[32]。甘油-3-磷酸和合成TG所需脂肪酸的減少可能是限制脂肪細胞增大的原因。在TG合成過程中脂肪組織會優(yōu)先利用SFA和MUFA參與酯化反應，ω-3 PUFAs 增加LPL基因的表達可促進脂肪酸攝取，但ω-3 PUFAs 可能通過抑制脂肪酸從頭合成相關基因表達降低TG 合成的酯化反應和儲存脂肪酸的能力，在一定程度上降低脂肪細胞的大小[24,33]。在脂肪動員過程中，脂肪組織優(yōu)先分解EPA和DHA等不飽和脂肪酸可能是ω-3 PUFAs減少雞脂肪沉積的一種機制。

褐色、灰褐色和米色脂肪細胞是前脂肪細胞分化成熟的標志[34]。雖然假定家禽中不存在哺乳動物中提供熱量的米色脂肪細胞，但也有研究表明，經(jīng)冷馴化后肉雞頸部皮下脂肪組織中發(fā)現(xiàn)與哺乳動物UCP2 和UCP3 同源性較高的禽解偶聯(lián)蛋白（avUCP）、誘導細胞死亡DNA片段化因子a 樣效應因子（CIDEA）、T-box 轉(zhuǎn)錄因子1（TBX1）、跨膜蛋白26 （TMEM26）、碳酸酐酶4（CAR4）和肉堿棕櫚酰基轉(zhuǎn)移酶（CPT1b）等米色脂肪細胞標志物高度表達，表明米色脂肪細胞的發(fā)現(xiàn)可能是肉雞除顫抖產(chǎn)熱的另一種新的產(chǎn)熱機制[35]。而EPA 和DHA能夠促進白色脂肪細胞褐變，進一步增強脂肪組織的氧化代謝，控制脂肪生成[4]。

2.3 ω-3 PUFAs抑制脂肪沉積的其他途徑

ω-3 PUFAs中EPA和DHA也被用于合成二十烷類脂化合物、溶胞分子以及抑制脂肪沉積的代謝物。通過抑制脂肪細胞中葡萄糖和脂肪酸代謝的級聯(lián)反應，如抑制促炎和抗炎細胞脂質(zhì)因子合成、增加脂肪促分解因子合成等途徑抑制脂肪沉積[36]。

腸道微生物結構對脂肪沉積也具有調(diào)控作用。雞肝臟是脂肪代謝的主要場所，由于缺乏淋巴系統(tǒng)，肝臟通過門靜脈直接與腸道相連，形成“腸-肝軸”將大分子脂質(zhì)直接運輸至肝臟代謝。母雞盲腸中擬桿菌門豐度隨著飼料中ALA 和DHA 添加量增加而顯著降低，并與肝臟TG沉積呈正相關，表明ω-3 PUFAs可能通過降低擬桿菌門豐度減少肝臟脂肪沉積[37]。

3 ω-3 PUFAs減少脂肪沉積的添加策略

3.1 增加ω-3/ω-6 PUFA比例策略

催化ω-3 和ω-6 PUFAs 延伸和去飽和的酶一樣，因此長鏈ω-3 PUFAs 合成取決于ω-3/ω-6 PUFA 比例。雞飼糧中通常添加2%～5%的脂肪以滿足快速生長的能量需求，結合玉米-豆粕型日糧，導致飼料偏向于高ω-6/ω-3 PUFA 比例，而ω-6 PUFAs 傾向于促脂肪生成[38]。因此，用富含ω-3 PUFAs 的原料替代ω-6 PUFAs 可限制雞脂肪沉積。不同來源ω-3 PUFAs 日糧對雞脂肪沉積的影響見表3。

Newman等[44]在肉雞等氮等能日糧中用魚油和葵花籽油替代牛油（主要為飽和脂肪酸）發(fā)現(xiàn)，飼喂魚油和葵花籽油使腹脂重分別下降57.82%和60.71%，血漿中TG含量分別下降42.86%和33.33%。Ibrahim 等[45]研究表明，使用不同配比的魚油和亞麻籽油降低飼料ω-6/ω-3 PUFA比例，可顯著增加肉雞胸肌中ω-3 PUFAs 含量，并且ALA、EPA和DHA含量隨著魚油添加量的增加而顯著增加。研究發(fā)現(xiàn)，ω-3 PUFAs 可顯著降低肉雞胸肌中IMF和血清總膽固醇（TCH）、TG、極低密度脂蛋白（VLDL）含量，提高肉雞生產(chǎn)性能、免疫應答狀態(tài)。Kumar等[46]研究表明，用100 g/kg亞麻籽粉替代飼料配方中豆粕飼喂肉雞可降低肉雞總脂肪和各組織中ω-6 PUFAs的含量，增加ω-3 PUFAs含量。

3.2 脂肪組織發(fā)育規(guī)劃策略

考慮養(yǎng)雞業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模，用魚油或亞麻籽油替代飼料配方中大豆油、玉米油等會帶來更大的生產(chǎn)成本。研究表明，ω-3 PUFAs 可對生命早期的脂肪組織發(fā)育規(guī)劃產(chǎn)生影響，進而影響發(fā)育后期的脂肪沉積和新陳代謝[47]。蛋黃約60%的干質(zhì)量由脂質(zhì)組成，這些TG和磷脂在孵化時幾乎被全部利用，并且脂肪酸結合蛋白（FABP）基因高度表達和ω-3 PUFAs 優(yōu)先利用在胚胎發(fā)育期已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)[48]。合成蛋黃脂質(zhì)所需的脂肪酸由日糧提供，因此，推測增加肉雞種雞飼糧中ω-3 PUFAs 含量是減少后代肉仔雞脂肪增加的潛在方法。Beckford 等[33]連續(xù)28 d 在母雞日糧中分別添加2.8%的魚油和玉米油，對母雞進行受精和種蛋孵化，雛雞出殼后飼喂相同日糧。結果發(fā)現(xiàn)，添加魚油增加了母雞脂肪組織中EPA和DHA含量；雛雞出殼14 d 后，與玉米油組相比，魚油組腹部脂肪重減少約38%，脂肪細胞數(shù)量顯著增加但大小顯著降低。通過對脂肪組織進行轉(zhuǎn)錄組-蛋白質(zhì)組關聯(lián)分析發(fā)現(xiàn)，飼喂魚油和玉米油的雛雞差異表達的蛋白質(zhì)在糖代謝、脂滴運輸和細胞骨架組織中顯著富集，魚油抑制了脂肪細胞增大、TG合成、脂肪酸合成和利用相關基因表達，表明母雞日糧中脂肪酸水平影響后代脂肪組織的發(fā)育。Tompkins 等[49]研究表明，富含ω-3 PUFAs 的魚油日糧可降低肉雞后代的脂肪量，增加瘦肉率。

3.3 ω-3 PUFAs配合抗氧化劑添加策略

補充ω-3 PUFAs與機體脂質(zhì)過氧化增加有關[50]。Mir等[51]研究發(fā)現(xiàn)，肉雞日糧中添加10%亞麻籽可顯著提高胸肌和腿肌中ALA和EPA形式存在的ω-3 PUFAs和ω-3/ω-6 PUFA比例，降低肌肉中飽和脂肪酸（SFA）、TC和IMF 含量。研究指出，飼喂亞麻籽油增加了肉雞肌肉中不飽和脂肪酸含量，產(chǎn)生更多的自由基，對肉雞抗氧化指標存在負面影響。研究表明，在改善ω-3 PUFAs 氧化穩(wěn)定性方面，飼料中配合添加有機鉻、有機硒和一些天然草本植物抗氧化劑（如姜黃素、大豆異黃酮等）除了改善脂肪氧化穩(wěn)定性外，還可提高ALA 轉(zhuǎn)化為EPA 和DHA 的效率[52]。Pappas 等[53]發(fā)現(xiàn)，在飼糧中添加硒，胸肌中ω-3 PUFAs 含量隨添加硒含量（0.15、0.30、3.00 mg/kg）的增加呈線性增加。Gou等[54]研究發(fā)現(xiàn)，與未添加相比，含4%亞麻籽油的肉雞飼糧中添加30 mg/kg大豆異黃酮能夠顯著降低血漿中TG、TCH、丙二醛（MDA）含量，顯著增加總超氧化物歧化酶（T-SOD）活性和還原型谷胱甘肽/氧化性型谷胱甘肽（GSH/GSSG）比例，顯著增加肌肉中EPA和DHA水平，并且上調(diào)肌肉中脂肪酸去飽和酶（FADS2）、ELOVL2、ELOVL5 基因表達。

4 ω-3 PUFAs的其他營養(yǎng)作用

ω-3 PUFAs 除調(diào)控脂肪代謝外，還具有促進動物生長發(fā)育、調(diào)節(jié)免疫活性、調(diào)節(jié)腸道微生物結構、降低血液黏稠度、改善血管功能等作用。隨著對發(fā)育規(guī)劃概念的認知，利用母雞在蛋黃中沉積ω-3 PUFAs 以供胚胎利用，有機會應用于發(fā)育規(guī)劃的概念中。如在母雞產(chǎn)蛋期飼喂ω-3 PUFAs 可以通過調(diào)節(jié)子代胚胎期免疫活性，以及骨骼、大腦、腸道等重要器官的發(fā)育，產(chǎn)生跨代效應[48]。ω-3 PUFAs 構成胚胎發(fā)育中細胞膜的大部分結構磷脂，影響免疫細胞及腸上皮細胞脂肪酸組成。腸道中黏膜相關淋巴組織對細菌、病毒和寄生蟲抗原產(chǎn)生反應，導致炎癥反應和腸道屏障滲漏，ω-3 PUFAs 的增加可能有利于促進免疫活性，抵抗炎癥，保持腸道完整性[55]。炎癥反應為骨骼的充分發(fā)育產(chǎn)生負面影響，細菌性軟骨壞死伴骨髓炎是由股骨頭或脛骨頭部的細菌感染導致跛足的常見原因，可以認為是腸道炎癥在骨骼發(fā)育中發(fā)揮負面作用，ω-3 PUFAs 的增加可能預防雞跛足[56]。ω-3 PUFAs 還具有抑制破骨細胞生長，增加骨形成，抑制骨再吸收，減少骨丟失，對骨質(zhì)疏松癥有良好的預防作用[57]。母雞飼喂ω-3 PUFAs 對子代免疫活性、骨骼發(fā)育和腸道發(fā)育調(diào)控的可能途徑見圖1[48]。

5 展望

ω-3 PUFAs 是一種抑制雞脂肪沉積的脂肪酸，特別EPA和DHA，可以調(diào)控脂肪組織發(fā)育、脂滴沉積、脂肪酸β-氧化、脂肪動員、能量代謝、糖代謝、炎癥級聯(lián)反應、腸道微生物結構等途徑調(diào)控脂肪沉積。但目前ω-3 PUFAs 在雞生產(chǎn)中的研究與利用仍然不足，植物源ALA在家禽體內(nèi)轉(zhuǎn)化為EPA 和DHA 的效率較低，而海洋源ω-3 PUFAs 生產(chǎn)成本較高，在規(guī)模化家禽養(yǎng)殖的飼糧中配合添加的比例及方式有待研究；飼糧中添加ω-3 PUFAs 的量越多，越容易導致脂質(zhì)過氧化，如何與其他抗氧化劑合理配伍添加仍需深入研究；ω-3 PUFAs 調(diào)控脂肪沉積的機制研究尚淺。因此，深入研究ω-3 PUFAs對雞脂肪沉積的調(diào)控作用和機制，可使ω-3 PUFAs 在畜禽養(yǎng)殖中得到更廣泛的應用，還可為生產(chǎn)富含ω-3 PUFAs（特別是EPA和DHA）的畜禽副產(chǎn)品預防和控制人類肥胖疾病提供指導。