林廈菁 朱曉彤 江青艷 束 剛

(華南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)學(xué)院，廣州 510642)

動(dòng)物機(jī)體糖脂代謝的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)與人類糖尿病、肥胖和動(dòng)脈粥狀硬化等疾病的形成密切相關(guān)。在動(dòng)物生產(chǎn)方面，糖脂代謝也是影響畜禽骨骼肌代謝類型轉(zhuǎn)換、肉色、肌內(nèi)脂肪含量等肉質(zhì)性狀的關(guān)鍵因素?，F(xiàn)有的大量研究發(fā)現(xiàn)，脂肪酸組成的差異，植物籽實(shí)和各種動(dòng)物來源的油脂對動(dòng)物脂肪代謝、心血管機(jī)能和能量穩(wěn)態(tài)具有不同的調(diào)控作用，而近年來有關(guān)植物來源的支鏈脂肪酸對糖脂代謝的作用也逐漸為人們所認(rèn)識。

葉綠醇(phytol)簡稱葉醇，亦稱植物醇，是植物葉綠素分子上一個(gè)支鏈。葉綠醇屬于鏈狀雙萜類物質(zhì)，是一種含有多支鏈的脂肪醇。草食動(dòng)物采食富含葉綠素的植物后，經(jīng)消化可釋放出葉綠醇。研究表明，牛飼喂青綠飼料可大幅提高肌肉、脂肪，甚至是乳汁中的葉綠醇，及其代謝中產(chǎn)物植烷酸(phytanic acid)的含量［1－3］。因而，植烷酸的含量通?？勺鳛榕卸ㄓ袡C(jī)肉奶制品的營養(yǎng)學(xué)指標(biāo)之一［4］。動(dòng)物攝入的葉綠醇在體內(nèi)的氧化代謝不僅能為動(dòng)物提供能量，而且葉綠醇及其代謝產(chǎn)物還可以作為信號分子參與糖脂代謝和脂肪細(xì)胞分化調(diào)控過程。因此，本文對葉綠醇在體內(nèi)的代謝過程、葉綠醇及其代謝產(chǎn)物對糖脂代謝、脂肪細(xì)胞分化聚酯的影響及其作用的核受體轉(zhuǎn)錄調(diào)控機(jī)制進(jìn)行簡要綜述。

1 葉綠醇的代謝轉(zhuǎn)化過程

葉綠醇的中間代謝產(chǎn)物主要為植烷酸和降植烷酸(pristanic acid)。葉綠醇在乙醇脫氫酶的作用下轉(zhuǎn)變?yōu)?－植烷烯醛。2－植烷烯醛通過脂肪醛脫氫酶催化轉(zhuǎn)化為2－植烷烯酸，然后在脂肪醛脫氫酶作用下轉(zhuǎn)化為植烷酸。由于植烷酸C－3位已有甲基，不能通過β－氧化生成3－酮乙基－輔酶A中間產(chǎn)物，因而首先需要在過氧化酶體中進(jìn)行α－氧化，即2－植烷烯酸由脂酰輔酶A合成酶催化成植烷烯酸輔酶A，隨后在植烷烯酸輔酶A還原酶作用下轉(zhuǎn)化為植烷酰輔酶A，后者在植烷酰輔酶A羥化酶的作用下進(jìn)一步形成2－羥基植烷酰輔酶A，再通過2－羥基植烷酰輔酶A裂合酶轉(zhuǎn)化成降植烷醛，降植烷醛最后在脂肪醛脫氫酶作用下轉(zhuǎn)變?yōu)榻抵餐樗岫M(jìn)行β－氧化［5］(圖1)。葉綠醇轉(zhuǎn)化成植烷酸的速度較慢［6］，若肝臟中植烷酰輔酶A羥化酶活性低或缺乏，將導(dǎo)致植烷酸的堆積，進(jìn)而引起中樞和周圍神經(jīng)的脫髓鞘性損害［7］。

圖1 葉綠醇在機(jī)體的代謝途徑Fig.1 The metabolic pathways of phytol in the body

2 葉綠醇及其代謝產(chǎn)物對脂肪細(xì)胞分化及糖脂代謝的調(diào)節(jié)作用

2.1 對白色脂肪細(xì)胞分化的調(diào)節(jié)作用

Schluter等［8］研究發(fā)現(xiàn)，植烷酸可以成功地誘導(dǎo)3T3－L1細(xì)胞和人脂肪前體細(xì)胞分化為白色脂肪細(xì)胞。在無分化誘導(dǎo)培養(yǎng)基條件下，40 μmol/L植烷酸處理3T3－L1前體脂肪細(xì)胞2周，可以誘導(dǎo)70%的細(xì)胞分化;而80 μmol/L植烷酸處理2周，細(xì)胞分化程度可達(dá)到85%以上?；虮磉_(dá)結(jié)果顯示，80 μmol/L植烷酸處理的細(xì)胞中，aP2 mRNA的表達(dá)量與最佳誘導(dǎo)液處理的細(xì)胞的aP2 mRNA的表達(dá)量基本一致。在人白色脂肪前體細(xì)胞的誘導(dǎo)液中加入1 μmol/L羅格列酮［BRL49653，過氧化物酶體增殖激活物受體γ(PPARγ)激動(dòng)劑］和80 μmol/L植烷酸進(jìn)行對比發(fā)現(xiàn)，植烷酸誘導(dǎo)的脂肪細(xì)胞分化聚酯程度能達(dá)到BRL49653的65%左右。然而，Heim 等［9］研究結(jié)果表明，50 μmol/L 植烷酸對小鼠的胚胎成纖維細(xì)胞C3H10T1/2分化聚酯的作用有限，提示植烷酸對不同細(xì)胞分化聚酯的調(diào)控作用具有細(xì)胞選擇性。

2.2 對褐色脂肪細(xì)胞分化的調(diào)節(jié)作用

葉綠醇及其代謝產(chǎn)物能誘導(dǎo)原代褐色脂肪細(xì)胞分化為成熟的褐色脂肪細(xì)胞。研究發(fā)現(xiàn)，低至1 μmol/L的植烷酸即可影響褐色脂肪細(xì)胞的分化，有25%的細(xì)胞分化聚酯，并且aP2 mRNA表達(dá)量提高3.1倍。此外，植烷酸還是一種很有效的解偶聯(lián)蛋白1(uncoupling protein 1，UCP1)激活物，20 μmol/L植烷酸處理轉(zhuǎn)染大鼠UCP1和過氧化氫酶報(bào)告基因質(zhì)粒的HIB－1B細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)過氧化氫酶活性提高約3倍［10］。UCP1主要存在于棕色脂肪組織中，是嚙齒動(dòng)物非寒顫性產(chǎn)熱的重要蛋白質(zhì)，也是動(dòng)物能量平衡的重要影響因素［11］。提高小鼠體內(nèi)植烷酸水平可增加小鼠采食量，而對體重?zé)o影響［12］。以上試驗(yàn)結(jié)果提示葉綠醇及其代謝產(chǎn)物有可能通過激活UCP1蛋白來調(diào)控機(jī)體的能量平衡。

2.3 對肝臟糖脂代謝的調(diào)節(jié)作用

Heim 等［9］研究表明，100 μmol/L 的棕櫚酸、二十二碳六烯酸(DHA)和植烷酸處理原代大鼠肝細(xì)胞24 h后，棕櫚酸和DHA均能抑制肝細(xì)胞對葡萄糖的攝取，而植烷酸卻顯著增加肝細(xì)胞攝取葡萄糖近2倍。基因表達(dá)的結(jié)果顯示，100 μmol/L植烷酸能顯著上調(diào)肝細(xì)胞葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(2.2倍)、葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2(3倍)和葡萄糖激酶(3倍)基因的表達(dá)水平，而棕櫚酸僅能上調(diào)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1基因的表達(dá)，對葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2基因的表達(dá)無影響;棕櫚酸和DHA還有抑制葡萄糖激酶基因的表達(dá)的趨勢，提示植烷酸可以增加肝細(xì)胞對葡萄糖的攝取和氧化利用。Gloerich等［13－14］在小鼠基礎(chǔ)飼糧中添加0.5%葉綠醇可以顯著降低血漿中的脂肪酸，提高血漿和肝臟中游離肉毒堿的水平，促進(jìn)脂肪酸β－氧化。其中，小鼠肝臟中參與過氧化酶體和線粒體β－氧化過程中相關(guān)代謝酶(?；o酶A氧化酶、肉毒堿棕櫚酰基轉(zhuǎn)移酶、3－羥烷基輔酶A脫氫酶、3－酮脂酰輔酶A硫解酶)的活性以及多種過氧化物酶體增殖激活物受體 α(PPARα)的調(diào)控靶基因(SCOX、SCPx、DBPHY、Catalase)的表達(dá)水平均有所提高。另有研究發(fā)現(xiàn)，給小鼠飼喂4周0.2%和0.5%葉綠醇的飼糧，均可以顯著降低肝臟的甘油三酯含量，同時(shí)血清和肝臟中的植烷酸濃度也相應(yīng)升高［15］。

此外，機(jī)體內(nèi)葉綠醇關(guān)鍵代謝基因的表達(dá)調(diào)控也可以影響肝臟糖脂代謝。固醇載體蛋白2(sterol carrier protein 2，Scp2)是參與植烷酸轉(zhuǎn)運(yùn)至過氧化酶體所必需的載體蛋白。Ellinghaus等［16］研究發(fā)現(xiàn)，Scp2基因敲除使小鼠血清中的植烷酸濃度顯著升高，并提高了肝臟PPARα的靶基因的表達(dá)水平，如?；o酶A氧化酶、過氧化物酶、3－酮脂酰輔酶A硫解酶和肝臟脂肪酸結(jié)合蛋白基因等。上述結(jié)果表明，葉綠醇及其代謝產(chǎn)物可以通過上調(diào)肝臟中脂肪酸氧化的基因表達(dá)水平，從而減少肝臟中的脂肪累積。

3 葉綠醇及其代謝產(chǎn)物調(diào)控糖脂代謝的信號通路

現(xiàn)有研究資料表明，葉綠醇對脂肪細(xì)胞分化聚酯和糖脂代謝的調(diào)控作用與PPAR、視黃醇受體(retinoid X receptor，RXR)等核受體的激活密切相關(guān)。

3.1 葉綠醇及其代謝產(chǎn)物調(diào)控PPARα信號通路

PPARα是調(diào)控脂肪酸氧化的重要核受體，其基因主要在脂肪和肝臟等組織表達(dá)［17］。有研究表明，葉綠醇對糖脂代謝的調(diào)控作用可能是其代謝產(chǎn)物(植烷酸)激活PPARα所介導(dǎo)。Heim等［9］在轉(zhuǎn)染ACO－PPPE報(bào)告基因質(zhì)粒的CV1細(xì)胞中，研究了匹立尼酸(Wy－14643)、棕櫚酸、DHA、前列腺素、環(huán)格列酮、各種構(gòu)型的植烷酸和葉綠醇對PPARα的激活效應(yīng)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，3種構(gòu)型的植烷酸［(3R，7R，11R)、(3RS，7R，11R) 和 (3S，7R，11R)］較 PPARα 激活劑(Wy－14643)的激活效應(yīng)更 強(qiáng)［9］。Ellinghaus 等［16］也 發(fā) 現(xiàn)，植 烷 酸 對PPARα的激活效應(yīng)比已知的PPARα激動(dòng)劑(苯扎貝特、花生四烯酸和棕櫚酸)分別高4、8和9倍左右。近年來的研究還發(fā)現(xiàn)，葉綠醇也可以直接作為配體激活PPARα。Goto等［18］利用熒光素酶報(bào)告基因的研究發(fā)現(xiàn)，葉綠醇可以顯著激活PPARα，其激活效應(yīng)是植烷酸的4倍。酵母雙雜交試驗(yàn)同樣證實(shí)，葉綠醇能促誘導(dǎo)類固醇受體激活劑激活物 1(steroid receptor activators－1，SRC－1)與 PPARα結(jié)合，該效應(yīng)與同濃度非諾貝特(PPAPα激動(dòng)劑)一致。此外，葉綠醇和非諾貝特處理HepG2細(xì)胞均能顯著上調(diào)脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白4(fatty acid transport protein 4，F(xiàn)ATP4)和多種PPARα靶基因的表達(dá)，如CPT1A、ACS和ACO等。

3.2 葉綠醇及其代謝產(chǎn)物調(diào)控PPARγ信號通路

García－Rojas 等［19］在牛脂肪細(xì)胞中添加葉綠醇的代謝產(chǎn)物(植烷酸、降植烷酸)后發(fā)現(xiàn)，植烷酸可以顯著提高脂肪細(xì)胞PPARγ mRNA的表達(dá)，其中100 μmol/L的植烷酸較對照組提高約6倍，而100 μmol/L降植烷酸能提高約4.5倍。Takahashi等［20］采用熒光素酶報(bào)告基因?qū)Ρ攘讼闳~醇、法尼醇、胭脂素和葉綠醇等各種萜類化合物對PPARγ的激活效應(yīng)。結(jié)果顯示，100 μmol/L葉綠醇對PPARγ的激活作用較對照組提高2倍左右，該效應(yīng)與 10 μmol/L 非諾貝特相近。Alfonso 等［21］用不同濃度的植烷酸處理已轉(zhuǎn)染PPARγ的CHO細(xì)胞，同樣發(fā)現(xiàn)100和200 μmol/L植烷酸對PPARγ激活作用較對照組分別提高2和3倍。上述結(jié)果表明葉綠醇和植烷酸均能激活PPARγ，進(jìn)而參與糖脂代謝的調(diào)控。

3.3 葉綠醇及其代謝產(chǎn)物調(diào)控RXR信號通路

Sutisak等［22］在 CHO細(xì)胞中轉(zhuǎn)染 RXR的CRBPⅡ－CAT報(bào)告基因質(zhì)粒，然后分別采用植烷酸、亞麻油酸、棕櫚酸、花生四烯酸和9－順式－維甲酸誘導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)植烷酸誘導(dǎo)的CAT的活性是亞麻油酸、棕櫚酸和花生四烯酸的5倍，是9－順式－維甲酸的1/200。Peter等［23］在SL－3細(xì)胞中轉(zhuǎn)染CRBPⅡ－RXRE熒光素酶報(bào)道基因和RXRα基因表達(dá)質(zhì)粒，對比了9－順式－維甲酸、全反式維甲酸和植烷酸對RXRα的激活和結(jié)合能力。激活試驗(yàn)的結(jié)果表明，9－順式－維甲酸、全反式維甲酸和植烷酸的半最大效應(yīng)濃度(EC50)分別為2.5、26.0和3 000.0 nmol/L。配體結(jié)合試驗(yàn)同樣發(fā)現(xiàn)，9－順式－維甲酸和植烷酸的半抑制濃度(IC50)分別為70.0、2 300.0 nmol/L。上述結(jié)果表明，盡管植烷酸能激活RXR，但其激活活性相對較弱。也有研究表明葉綠醇可以間接通過調(diào)節(jié)維甲酸的代謝影響RXR的活性。Alfonso等［21］在人十二指腸上皮細(xì)胞中添加10 μmol/L維生素A和不同濃度的葉綠醇(0.01～5.00 mmol/L)，結(jié)果發(fā)現(xiàn)葉綠醇可以劑量依賴性地抑制全反式維甲酸的形成。

4 小結(jié)

綜上所述，葉綠醇及其代謝產(chǎn)物在調(diào)控機(jī)體糖脂代謝和脂肪細(xì)胞分化聚酯方面具有重要作用，其機(jī)制與激活PPAR和RXR核受體有關(guān)。但目前有關(guān)葉綠醇在治療肥胖癥和增加胰島素敏感性等脂質(zhì)代謝紊亂方面的作用還有待進(jìn)一步研究。此外，PPARα和PPARγ的激活是影響骨骼肌的代謝類型轉(zhuǎn)換的重要因素。因此，深入研究葉綠醇對畜禽骨骼肌類型及肉品品質(zhì)的影響，及體內(nèi)沉積與分布的基本規(guī)律，不僅有助于探討肉品質(zhì)改善的營養(yǎng)調(diào)控措施，而且對提升肉品的功能性營養(yǎng)附加值也同樣具有重要意義。

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