动物脂肪代谢营养调控分子机理的研究进展

动物的脂肪组织发育、脂肪沉积及禽类蛋黄的形成取决于血浆甘油三酯的水平，而体内甘油三酯不断进行着酯解（水解）或酯化作用。因此，凡是作用于这两个过程的各种因素如酶、营养水平和激素等都可以调节脂肪的代谢。这种调节和体内其他物质的代谢调节一样既有细胞水平上的，又受激素和神经的调节，但其基本机制都是改变脂肪代谢关键酶的活性，包括改变酶的含量的调节和通过小分子的激活或抑制来改变已有酶活性的调节，改变酶的含量主要是对其表达水平的调控。

1   饲粮中碳水化合物对脂肪代谢的影响

1.l   饲粮中碳水化合物对脂肪代谢影响饲粮中碳水化合物主要通过对脂肪合成途径中三个主要的代谢酶：脂肪酸合成酶（FAS）、乙酸辅酶A按化酶（ACC）、ATP柠檬酸裂解酶（ATP－CL）的活性、基因表达以及相关激素的影响来调控脂肪代谢。大量的研究表明，高碳水化合物增强脂肪酸合成酶和乙酸辅酶A按化酶的表达，从而提高它们在体内的含量，促进脂肪酸的合成。Coupe等（1990）给吮奶仔鼠饲喂碳水化合物，能在几小时后诱发肝脏和白脂肪组织中脂肪酸合成酶和乙酸辅酶A凌化酶mRNA的出现，这一现象与Initani等（1992）在成年鼠的研究中取得的结果一致。当给禁食后的成鼠饲喂含高碳水化合物、低脂肪的饲料时，脂肪酸合成酶基因的表达增强，相应的mRNA含量的增加幅度与碳水化合物的摄入量成正比。Man叶等（1993）研究表明，如果在正常断奶饲料中加入肠道α一葡萄糖音酶阻断剂，将减少采食后肠道中葡萄糖的产量，从而显著地降低脂肪酸合成酶和乙酸辅酶A接化酶的表达。Clarke等（1990）在研究高碳水化合物日粮对肝脏中脂肪酸合成酶基因表达的影响中发现：大鼠禁食后喂高碳水化合物日粮24 h，肝脏中的脂肪酸合成酶mRNA接近禁食48 h的 100倍。Kim(1996)给大鼠饲喂高碳水化合物日粮，肝脂肪酸合成酶mRNA丰度增加，而饥饿显著降低脂肪酸合成酶mRNA丰度，禁食后再饲喂高碳水化合物，脂肪酸合成酶mRNA丰度比禁食组增加 20～30倍。 Foufe等（1995）在体外试验中得到同样的结论，将19日龄哺乳仔鼠的脂肪组织在无血清培养基中培养6～24h后，加人葡萄糖和胰岛素能显著提高培养液中脂肪酸合成酶和乙酸辅酶A按化酶MA的含量，其水平与已断奶并采食高碳水化合物的30日龄仔鼠体内的含量相当。试验还表明，单独添加葡萄糖能提高脂肪酸含成酶和乙酸辅酶A竣化酶mRNA含量，并在一定范围内与剂量成正比，葡萄糖的最佳作用剂量为 20 mmol，而单独添加胰岛素则没有效果

1.2   饲粮中碳水化合物对脂肪代谢影响的作用机理  高碳水化合物能促进脂肪的合成，其作用可能涉及基因转录、mRNA的加工和稳定（katsura－da，1990；Clarke，1992；Semenkotlch，1993； Gira，1994；Towle，1997），碳水化合物对基因表达的调控实质是葡萄糖的作用，但目前还不清楚是由于葡萄糖的直接作用还是因为激素分泌改变的结果。Prip－Buns等(1990)、Doiron等（1996）研究报道，脂肪酸合成酶mRNA的水平与6一磷酸一葡

萄糖的含量呈强相关性，6一磷酸一葡萄糖可能就是启动脂肪酸合成酶等基因表达的直接诱导因子。Ferre（1999）认为葡萄糖的直接作用是关键，胰岛素对生脂基因的调节是通过葡萄糖来实现的。但是，某些基因的最大表达可能需要葡萄糖与激素的协同作用（Clark， 1992； Vauiout， 1994）。Towie（1997）认为，由葡萄糖诱发的包括葡萄糖、激素及其他代谢信号的综合作用及机体对这些信号的平衡结果，是基因表达与否及其表达程度的决定因素。但Hasegn（1999）发现一种DNA结合蛋白——葡萄糖应答元件结合蛋白（GRBP???岷嫌谥?舅岷铣擅富?虻囊鹊核赜Υ鹪??↖RE），从而诱导肝脂肪酸合成酶基因的转录。给动物饲喂高碳水化合物，葡萄糖应答元件结合蛋白的含量增加，而在饥饿、饲喂高脂日粮和高蛋白日粮时，葡萄糖应答元件结合蛋白的含量降低。这些结果表明，碳水化合物也许是通过调控葡萄糖应答元件结合蛋白的含量，从而在转录水平上对脂肪酸合成酶mRNA的丰度进行调控。

    另外，葡萄糖还可以通过对脂肪细胞中瘦蛋白（Leptin）表达的影响来调节脂肪的代谢。但目前的研究结果木一致。Mizum（1996）报道葡萄糖促成鼠瘦蛋白表达，而Bodkin等（1996）报道葡萄糖对猴瘦蛋白表达无作用。SPurlock（1998）报道，禁食减少猪肥胖基因的表达，但维持状态或低于维持状态较自由采食状态对肥胖基因的表达无差异，肥胖基因的表达只与猪脂肪的沉积量和脂肪占体重的百分比有关。孙长颜（1999）研究不同饲料构成对大鼠瘦蛋白的影响结果表明：能量摄入水平增高的情况下，ob基因表达水平增高，表现为血浆瘦蛋白水平升高，同时胰岛素分泌增加，生长激素分泌减少。王万年（1999）为区分体内胰岛

素作用的影响，在体外用不同葡萄糖浓度培养3T3－ F 42 A脂肪细胞，研究葡萄糖对瘦蛋白表达的影响，结果表明葡萄糖与胰岛素对 3 T 3－ F 42 A脂肪细胞中瘦蛋白表达有促进作用，但过高浓度（25 mmol／L）的葡萄糖抑制瘦蛋白的表达，这种抑制作用很可能是由于“葡萄糖毒性作用’造成的。

2    饲料中脂肪对脂肪代谢的影响

2.l    饲粮中脂肪对脂肪代谢的影响脂肪酸的特性影响饲料中脂肪的可消化性，目前的试验结果表明不饱和脂肪酸的利用率高于饱和脂肪酸，并随着木饱和程度的增加而增加。对小鼠和肉鸡的试验结果表明（Alao和Balnave，1985；Su和Jones， 1993； Zollitsch等， 1997），含不饱和脂肪酸较多的植物油比含饱和脂肪酸多的动物油粪能损失少，相应的其代谢能高于动物油。含较高代谢能的不饱和脂肪酸油脂应该在体内产生较多的脂肪沉积，但是一些研究得到了相反的结论。Pan等（1979）观察到用牛羊油替代大豆油增加了仔鸡的腹脂重。Brue等（1985）指出，食用禽脂和牛胀的肉鸡来食多，胭体较肥；饲料中不饱和脂肪酸含量高，胭体中不饱和脂肪酸含量也高，而饱和脂肪酸则无此相关性。Shimomu。等（1990）用含葵花油的饲粮饲喂大鼠，其体脂肪沉积低于含牛羊油组。Vilà和Esteve－Gareia（1996）发现，尽管牛羊油的代谢能低于葵花油，但是含有不同水平的牛羊油的试验组对肉鸡腹胀的沉积都比含葵花油组高，并且随着铜粮中牛羊油水平的提高肉鸡的腹脂含量随之升高，但是饲喂葵花油组腹胀含量不变。Sanz等（1999）发现，饲喂含有葵花油的肉鸡腹脂含量低于饲喂含牛羊油和猪油的肉鸡。Crespo和ESteve．Gareia（2001）在研究日粮中脂肪酸对肉鸡腹脂沉积的影响时发现，饲喂葵花油和大豆油的肉鸡腹脂重和腿肌中胆固醇的含量极显著（p＜0．001＝）低于饲喂牛羊油和橄槛油试验组；当日粮中脂肪和能量增加时，日粮中多不饱和脂肪酸（PUFA）不会进一步促进腹脂的沉积；饲粮中多不饱和脂肪酸与饱和脂肪酸（SFA）或单不饱和脂肪酸相比更能使脂肪在组织中作不同的分配，如肉鸡饲喂多不饱和脂肪酸会增加肌肉中的脂肪含量，但对腹脂中的脂肪作用相反。所有这些试验表明，多木饱和脂肪酸比饱和脂肪酸或单不饱和脂肪酸在体内产生较少的脂肪沉积。

2．2   饲粮中脂肪对脂肪代谢影响的机理国内外学者做了大量的研究发现，日粮中脂肪酸对脂肪代谢的影响主要通过影响脂肪酸合成酶、乙酸辅酶A按化酶、脂蛋白酶（LPL）和脂酸CoA脱氢酶活性起作用。

2．2．l   饲粮中脂肪对脂肪酸合成酶的影响大量研究表明日粮中脂肪对脂肪酸合成酶的活性有抑制作用，但这种作用与日粮中脂肪酸的含量、脂肪酸的饱和程度、链的长短、双键位置等多种因素有关。Meramann等（1973）报道，在成年猪日粮中添加脂肪酸，降低脂肪酸的合成和脂肪酸合成酶的活性。Matthew等（1981）用无脂肪、含红花油或牛脂的日粮喂大鼠，结果发现脂肪和肝脏中脂肪酸合成酶的活性大小顺序是，喂含红花油日粮低于喂含牛胀日粮，含牛脂日粮低于喂无脂日粮的大鼠。Donaldson（1985）试验表明，乙酸辅酶A脱

氢酶和脂肪酸合成酶活性随饲粮脂肪水平升高而降低。Yoshihaxu（1990）也报道日粮中添加红花油减少了大鼠体脂肪沉积。Clarke等（1990、1993）和Dana等（1996）研究表明，当第一个双键位于n－3时，对脂肪酸合成酶的抑制作用比n－6强，第一个双键位于n－9时，与饱和脂肪酸相似对酶的活性基本无影响。

    日粮脂肪酸除了对脂肪合成酶有直接作用（如脂酷辅酶A是乙酸辅酶A核化酶的变构抑制剂）外，可以通过调节生脂酶的表达，这是抑制生脂作用的重要原因。Wiliam等（1990）研究表明，与叙脂酸甘油酯相比，鱼油能显著降低脂肪酸合成酶的基因转录。Clarke等（1990）用饱和脂肪酸嫩脂肪酸）库不饱和脂肪酸（三油酸甘油酯，n－9）、双不饱和脂肪酸（红花油，n－6）和多不饱和脂肪酸（鱼油，n－3）聘大鼠，测定肝脏中脂肪酸合成酶的基因表达，结果表明日粮中多不饱和脂肪酸使肝脏中的脂肪酸合成酶mRNA水平降低了75％～90％，鱼油比红花油更有效，而软胀酸甘油酯和三油酸甘油酯对脂肪酸合成酶mRNA无影响。鱼油和红花油等多不饱和脂肪酸降低脂肪酸合成酶的活性80％～90％，其中主要是降低了脂肪酸合成酶mRNA的丰度。饲喂红花油大鼠肝脏中的丰度是饲喂鱼油的2倍，而高碳水化合物日粮中加鱼油，大鼠肝脏中的脂肪酸合成酶mRNA丰度是高碳水化合物日粮加饱和脂肪酸和单不饱和脂肪酸的13％和25％。 Blarke等（1990）研究也说明了日粮多不饱和脂肪酸是脂肪酸合成酶WA的强抑制剂。同时他还提出，多不饱和脂肪酸降低脂肪酸含成酶mRNA是脂肪酸合成酶基因转录受到抑制的缘故，这种抑制作用不依赖胰岛素的作用，也不是通过CAMP介导完成的，他认为存在一个脂肪酸合成酶的调节基因，其编码的特异性核蛋白能结合多不饱和脂肪酸或其代谢产物，这种结合作用将直接控制基因的转录。由此可以得出如下结论：脂肪酸控制基因转录的能力取决于脂肪酸的碳链长度、双键位置和数量。他和脂肪酸、只有一个双键的脂肪酸和n－9脂肪酸族不能抑制脂肪酸合成酶基因表达，n－6和n－3是这些基因表达的强抑制剂，n－3脂肪酸对脂肪酸合成酶基因转录的抑制比n－6脂肪酸有效。

2．2．2   饲粮中脂肪对脂酷CoA脱氢酶的影响多不饱和脂肪酸能增加脂线粒体中脂酸CoA脱氢酶的表达（ Keller等， 1993； Rise和  Galli， 1999）。脂酸CoA脱氢酶是卜氧化过程第一个酶，它在线粒体中表达水平的提高，使较多的多不饱和脂肪酸发生氧化，体内的乙酸CoA含量增加，导致从碳水化合物合成的内源性脂肪酸增加，这比从饲粮中吸收脂肪酸直接沉积于体脂肪中所消耗的能量要多（Emmans，1994）。

    另外，还有研究表明，日粮中脂肪的含量和种类对控制LCFA进入线粒体的肉碱棕润酸转移酶（CPT，主要位点是CPTI）以及胰脂肪酶基因表达有影响。据Wicker等（1990）报道，增加日粮中多不饱和脂肪酸含量，会增加胰脂酶的转录和含量。Ricketts等（1994）也研究了日粮中油脂类型（红花油和猪油）的含量（每千克日粮含50 g和 174 g）对鼠胰脂肪酶转录和翻译的影响，在喂以中等含量脂肪的日粮时（174 g），含多不饱和脂肪酸的红花油组比猪油组细胞脂肪酶活性提高80％；但在低脂肪水平时（50 g）的脂酶活性，红花油组比猪油组低50％，猪油组木同脂肪水平胰酶活性无明显差异。迸一步研究脂酶活性与油脂采食量的关系，发现脂酶活性与红花油采食量有线性关系（R＝ 0．83），而喂猪油组无线性关系（ R=0．24）。Rickstts的研究结果显示，胰脂酶mRNA含量随脂肪含量的增加而增加，而胰脂酶的活力取决于脂肪类型和含量。Chatelain等（1996）采用20日龄大鼠胚胎肝细胞进行的体外研究表明，在培养基中添加二丁酸cAMP能增加CPTT  mRNA的含量，而添加脂肪酸的效果则不一致。中链脂肪酸（辛酸、癸酸）不能增加 CPTI mRNA的水平，而长链脂肪酸能将 CPTI mRN的含量提高 2～4倍。其中多不饱和脂肪酸（亚麻酸）不仅能将 CPTI  mRNA含量提高2倍，而且还能将其半衰期延长50％，这说明LCFA对基因表达的调控既有转录水平上的，也有转录后水平上的。

    Raclot（1999）总结了不同多不饱和脂肪酸对基因表达的调节作用见（表1），并认为多不饱和脂肪酸对特异基因表达的调控具有组织特异性。多不饱和脂肪酸的主要作用机制是抑制基因转录，降低mRNA水平。

3   饲粮中蛋白质对脂肪代谢的影响

日粮蛋白质水平提高可使肉鸡胭体脂肪含量降低，蛋白质与水分比升高；反之，则胴体脂肪、腹脂含量升高，蛋白质与水分比降低(Velu,1971; Boomagardt,1973; Salmon,1983; ackson,1982; Jones,1985; Summers,1985)Rosebrough(1985)报道，体内脂肪合成在18％蛋白质水平组最强（P＜0．05＝，在30％水平组最弱（P＜0．05＝。饲粮中氨基酸缺乏，特别是限制性氨基酸（蛋氨酸、赖氨酸）缺乏，肉鸡胭体蛋白质含量降低，而脂肪含量升高（Careew，1961；Vein，1972；Lipstien，1975；Hoshelnir，1980；Boomgardt，1973；Okumura，1979；Summer，1985；Bedford，1985；Sibbald，1986）。White（1994）也发现低蛋白日粮增加大鼠体脂肪沉积。

表1多不饱和脂肪酸对肝脏和脂肪基因表达的调节作用

注：SCDI：硬脂酰辅酶A脱饱和酶，FAS：脂肪酸合成酶，PK：丙酮酸激酶，ACC：乙酰辅酶A化酶，GLUT4胰岛素反应性葡萄糖转运蛋白4，PEPCK：磷酸烯醇式丙酮化酶，ACO：乙酰辅酶氧化酶，CCP：细胞色素P450 4 A 2，GK：葡萄糖激酶，ME：苹果酸酶，APOA-1：脱脂蛋白A-1，IPL：脂蛋白脂酶，G/EBPα：CCAAT/促进子结合蛋白α，PPARα过氧化质体增殖激活受体α，Ap2：脂肪细胞质结合蛋白，ATP-CL：ATP-柠檬酸裂解酶，G6PDH：6-磷酸葡萄糖脱氢酶；↓表示抑制，↑表示促进，引自Raclot(1999)。

    目前，蛋白质对脂肪酸合成酶基因的表达调控报道不多，但认为增加动物日粮中蛋白质的含量，能抑制动物脂肪酸合成酶基因的表达调控Milchlke（1991）研究表明，高蛋白饲粮将抑制猪脂肪细胞中脂肪酸合成酶基因的表达，组织中该基因的mRNA的含量将显著下降。他们采用蛋白质含量分别为 14％、 18％、24％的日粮饲喂 6 kg的肥育猪，屠宰后测定脂肪组织中脂肪酸合成酶mRNA含量，发现高蛋白日粮组中的含量分别下降了11．73％和  48． 24％，而肝脏中的含量却基本没有变化。可见，日粮中蛋白质含量的高低能调控脂肪组织中脂肪酸合成酶基因的表达，但这种调控发生在哪个水平及其作用机理尚不清楚。