DHA 對動(dòng)物脂代謝的調(diào)控作用及其在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用研究進(jìn)展

黃超勇，張海波，張進(jìn)明，黎力之，廖曉鵬，袁 安，關(guān)瑋琨*，郭冬生*

（1.宜春學(xué)院生命科學(xué)與資源環(huán)境學(xué)院，江西省高等學(xué)校硒農(nóng)業(yè)工程技術(shù)研究中心，宜春學(xué)院繼續(xù)教育學(xué)院，江西宜春 336000；2.江西省養(yǎng)蜂研究所，江西宜春 336000）

二十二碳六烯酸（Docosahexaenoic Acid，DHA）含22 個(gè)碳原子和6 個(gè)雙鍵，因其第1 個(gè)雙鍵位于甲基末端起第3 個(gè)碳原子上，屬于n-3 系列多不飽和脂肪酸[1]。DHA 可以促進(jìn)動(dòng)物胰高血糖素樣肽1（Glucagon-likr Prptide-1，GLP-1）合成釋放，一方面激活磷酸腺苷激活蛋白激酶（AMP-activated Protein Kinase，AMPK）通路，降低乙酰輔酶A 羧化酶（Acetyl CoA Carboxylase，ACC）、脂肪酸合成酶（Fatty Acid Synthetase，F(xiàn)AS）、硬脂酰輔酶A 去飽和酶-1（Stearly Coenzymea Desatu rase-1，SCD-1）等脂肪合成酶活性，減少脂肪沉積[2]；另一方面還可上調(diào)脂解酶表達(dá)水平，抑制載脂蛋白合成，加速清除血漿中甘油三酯（Triglyceride，TG），促進(jìn)脂肪分解[3-4]。此外，DHA 通過阻礙蛋白激酶B（Protein Kinase B，PKB/Akt）磷酸化，抑制磷脂酰肌醇-3 激酶（Phosphatidylinositol 3-Kinase and Protein Kinase B，PI3K-Akt）信號通路，阻礙核因子-кB 抑制蛋白α（Inhibitor-αof Nuclear Transcription FactorκB，IκBα）及IкK（Inhibitor Kappa kinase，IкK）磷酸化過程，調(diào)節(jié)核因子κB（Nuclear Factor Kappa-B，NF-κB）通路，降低下游腫瘤壞死因子-α（Tumor Necrosis Factor-α，TNF-α）分泌，抑制錨定于脂滴表面的生理屏障Penlipin 蛋白表達(dá)，阻礙脂肪細(xì)胞分化，調(diào)控脂代謝[5-7]。且DHA 通過抑制NF-κB 活性，降低COX-2基因及黏附分子表達(dá)水平，減少細(xì)胞膜磷脂質(zhì)中花生四烯酸和二十烷類物質(zhì)等促炎因子表達(dá)，調(diào)節(jié)動(dòng)物生理狀態(tài)，促進(jìn)脂肪代謝[8]。目前，較缺乏DHA 通過調(diào)控AMPK 和NF-кB 通路來影響動(dòng)物脂代謝方面的系統(tǒng)綜述。本文就DHA 對動(dòng)物脂代謝調(diào)節(jié)機(jī)制和其在畜牧生產(chǎn)中的研究現(xiàn)狀進(jìn)行闡述，以期為DHA 在畜禽生產(chǎn)中的應(yīng)用提供理論依據(jù)。

1 DHA 概述

1.1 DHA 來源與合成 DHA 主要由海洋細(xì)菌和微藻合成，通過水生食物鏈，在海洋魚類脂質(zhì)中積累[9]。DHA 產(chǎn)生菌包括從極地地區(qū)和深海中分離出的嗜冷菌和嗜壓菌，也有從河口和淺海中分離的中溫菌，主要是革蘭氏陰性菌，如希瓦氏菌、莫拉克斯氏菌和科爾韋爾氏菌等[10]。而在商業(yè)生產(chǎn)中，隱甲藻、裂殖壺菌和金棘藻等微藻已成為獲得DHA 的主要來源[11-13]。在DHA 的生物合成途徑中，α-亞麻酸在Δ6 去飽和酶作用下形成十八碳四烯酸，再由延伸酶5 延伸形成二十碳四烯酸，在Δ5 去飽和酶作用下形成二十碳五烯酸（Eicosapentaenoic Acid，EPA），EPA 經(jīng)延伸酶5 和延伸酶2 作用形成二十二碳五烯酸（Docosapentaenoic Acid，DPA），DPA 在延伸酶2 作用下得到二十四碳五烯酸，經(jīng)Δ6 去飽和酶作用形成二十四碳六烯酸，最后在過氧化物酶作用下β-氧化形成DHA[14-15]。

1.2 DHA 功能 DHA 不僅能參與機(jī)體免疫，抗氧化損傷，還對調(diào)控機(jī)體能量代謝具有重要作用[16]。研究發(fā)現(xiàn)，DHA 通過激活A(yù)kt 信號通路，抑制白細(xì)胞介素1（Interleukin 1，IL-1）、TNF-α、NF-кB 等炎性因子，從而發(fā)揮促進(jìn)機(jī)體免疫的作用[17]。Flaga 等[18]分別以0、9、18、27 g/d DHA-RA（DHA 海藻）飼喂?fàn)倥?4 d 后，發(fā)現(xiàn)隨飼糧中DHA 添加水平的提高，IL-1 含量顯著降低，TNF-αmRNA、NF-кBp65mRNA 表達(dá)水平呈線性下降。Geng 等[19]用DHA 處理小鼠初級小膠質(zhì)細(xì)胞后，發(fā)現(xiàn)超氧化物歧化酶（Superoxide Dismutase，SOD）活性顯著提高，細(xì)胞中血紅素氧合酶1 水平顯著上升，機(jī)體內(nèi)抗氧化基因表達(dá)上調(diào)，動(dòng)物抗氧化損傷作用增強(qiáng)。研究表明，對創(chuàng)傷性腦損傷大鼠給予DHA 治療，其皮質(zhì)丙二醛含量、谷胱甘肽過氧化酶活性、SOD 活性恢復(fù)，血紅素加氧酶活性提高，核因子E2 相關(guān)因子2 表達(dá)上調(diào)，緩解機(jī)體氧化應(yīng)激[20]。DHA 還可通過抑制氧化固醇與肝X 受體（Liverxreceptorα，LXRα）結(jié)合，降低膽固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白（Sterol Regulstory Elementbinding Protein，SREBP）轉(zhuǎn)錄水平，下調(diào)ACC、FAS、SCD-1等基因表達(dá)調(diào)控脂代謝[21-22]。以LXRα激動(dòng)劑處理小鼠原代肝細(xì)胞后，較對照組相比，SREBP-1、FAS、ACC基因表達(dá)水平顯著上調(diào)，后以DHA 處理該細(xì)胞24 h，SREBP-1、FAS、ACC水平均顯著降低[23]。

2 DHA 通過AMPK 和NF-кB 通路調(diào)控動(dòng)物脂代謝

2.1 DHA 介導(dǎo)AMPK 信號通路調(diào)控脂代謝 DHA通過激活GPR120 促進(jìn)GLP-1 合成釋放，同時(shí)上調(diào)AMPK、PPARα表達(dá)，抑制脂肪合成，促進(jìn)脂解。研究發(fā)現(xiàn)，給予小鼠0.10 mL 500 μg/kg DHA 后，結(jié)腸中G蛋白偶聯(lián)受體120（G-protein Coupled Receptor 120，GPR120）表達(dá)水平提高，GLP-1 分泌量顯著升高[24]。GLP-1 具有降低血漿中三酰甘油脂蛋白-載脂蛋白B-48濃度，激活脂解酶并抑制載脂蛋白合成，加速TG 清除及脂肪降解。GLP-1 可激活A(yù)MPK，抑制ACC 磷酸化，促進(jìn)成熟脂肪細(xì)胞降解[25]。Morishita 等[26]試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，雄性小鼠腹腔注射60 nmol/100 μL DHA 5 min 后，血漿中GLP-1 濃度顯著提高，15 min 后DHA 組GLP-1濃度達(dá)到峰值21.60 nmol/100 μL，較對照組提高13.30 nmol/100 μL；結(jié)腸中GLP-1 濃度的上升伴隨小鼠脂肪細(xì)胞對胰島素敏感性增強(qiáng)，基礎(chǔ)胰島素同比增長0.88 pmol/（kg·min），肝臟中AMPK、PPARα表達(dá)水平顯著提高，脂解增強(qiáng)，脂肪含量降低。另外，利用0、0.15、0.30、0.45 mmol/L DHA 處理牛肝細(xì)胞后，隨DHA 濃度增高，在AMPK 上游通路中，肝臟激酶B1（Liver Kinase B1，LKB1）表達(dá)水平提高，AMPKα活性顯著增強(qiáng)[27]。對肥胖胰島素抵抗小鼠補(bǔ)充DHA 后可恢復(fù)PPARα-AMPK-LKB1 水平，且在DHA 與抗氧化劑羥基酪氨酸聯(lián)合飼喂時(shí)完全恢復(fù)，同時(shí)，AMPK 磷酸化的增加導(dǎo)致ACC 抑制和丙二酰輔酶A（Malonyl-CoA，MCA）耗竭，機(jī)體脂肪合成降低[28]。

在AMPK 下游通路中，AMPKα磷酸化可降低SREBP-1 和碳水化合物反應(yīng)元件結(jié)合蛋白轉(zhuǎn)錄水平，下調(diào)FAS、ACC及硬脂酰輔酶A 去飽和酶（Stearoyl Coenzyme A Desaturase，SCD-1）基因表達(dá)，減少脂肪合成[29]。研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)DHA 處理小鼠原代肝細(xì)胞12 h后，在AMPK 下游通路中，SREBP-1 前體蛋白水平降低，F(xiàn)AS、ACC、SCD-1表達(dá)顯著下調(diào)[30]。利用DHA 微藻粉（含DHA 10.3%）飼喂肉仔雞1 周后，DHA 處理組日增重提高13.13%，耗料增重比降低14.08%；飼喂2 周后，DHA 處理組較對照組血液中ACCmRNA 表達(dá)量降低68.63%，停飼DHA 1 周后，處理組中ACCmRNA表達(dá)量降低38.24%[31]。總 之，在DHA 調(diào) 控AMPK 通路中，一方面，DHA 通過激活GPR120 提高GLP-1 合成釋放，促進(jìn)AMPKα磷酸化，抑制動(dòng)物機(jī)體內(nèi)ACC、FAS、SCD-1 等多種脂肪合成酶的活性；同時(shí)，提高GLP-1 水平可促進(jìn)PPARα、過氧化物酶?；o酶A 氧化酶2 和長鏈脂酰輔酶A 脫氫酶等mRNA 表達(dá)，加速脂肪氧化分解。另一方面，隨DHA 攝入增加，LKB1 活性提高，增強(qiáng)AMPKα活性，抑制ACC，促進(jìn)MCA 損耗，抑制脂肪合成，調(diào)控脂代謝（圖1）。

圖1 DHA 介導(dǎo)AMPK 信號通路調(diào)節(jié)動(dòng)物脂代謝

2.2 DHA介導(dǎo)NF-κB通路調(diào)控脂代謝DHA一方面阻礙Akt 磷酸化，抑制PI3K-Akt 信號通路，使NF-κB p65mRNA 表達(dá)下調(diào)，減弱NF-κB 通路活性。研究發(fā)現(xiàn)，以40 μmol DHA 處理大鼠腦星型膠質(zhì)細(xì)胞0～10 min 后，Akt 磷酸化水平逐漸減弱，表明DHA 可顯著阻礙Akt激酶磷酸化[32]。對LPS 刺激后的仔豬飼喂100 mg/kg含5% DHA 魚油4 h 后，腓腸肌肌肉中Akt 和FOXO1蛋白質(zhì)磷酸化及豐度顯著降低，NF-κB p65mRNA 表達(dá)水平下降，NF-κB 通路活性減弱，其下游TNF-α分泌減少，仔豬肌肉中蛋白質(zhì)濃度增高，腓腸肌肌肉萎縮恢復(fù)[33]。另一方面，DHA 還可抑制IκK 活性，使NF-κB活化關(guān)鍵因子IκBα磷酸化受阻，阻礙NF-κB 通路激活。利用含25 μmol/L DHA 的5% 胎牛血清培養(yǎng)基培養(yǎng)小膠質(zhì)細(xì)胞24 h 后，DHA 處理組TLR4 表達(dá)水平增高，IκK 磷酸化受抑制，IκBα表達(dá)水平下降，顯著降低NF-κB 通路下游TNF-α、IL-6 釋放量[37]。沈云海等[34]利用DHA 干預(yù)大鼠肝臟中NF-κB 通路及其下游細(xì)胞因子TNF-α的mRNA 表達(dá)水平發(fā)現(xiàn)，TNF-α含量較對照組下降26.92%。TNF-α分泌量降低可以下調(diào)同源異形盒基因Msx2 表達(dá)，使Wnt/β-catenin 信號通路活性降低，作為脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白和脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)酶基因的關(guān)鍵因子——過氧化物酶體增殖物激活受體γ（Peroxisome Proliferator-activated Receptorγ，PPARγ）表達(dá)上調(diào)，加快細(xì)胞對脂肪酸攝取利用，促進(jìn)脂解[35]。且TNF-α水平下降還可下調(diào)SREBP-1表達(dá)，降低FAS 分泌量，抑制脂質(zhì)合成[36]。

此外，NF-κB 通路活性下降常伴隨其下游COX-2基因表達(dá)水平降低，抑制花生四烯酸代謝，減少細(xì)胞膜磷脂質(zhì)中花生四烯酸和二十烷類物質(zhì)等促炎因子表達(dá)，降低脂肪因子（Fasting-induced Adipose Factor，F(xiàn)iaf）分泌量，阻礙脂蛋白脂肪酶（Lipoprotein Lipase，LPL）抑制因子合成，促進(jìn)脂肪降解[38]。研究發(fā)現(xiàn)，分別以0、10、40 μmol/L DHA 處理雄性大鼠，發(fā)現(xiàn)腦血管生成素-2、內(nèi)皮生長因子表達(dá)顯著下調(diào)，抑制COX-2表達(dá)，并隨DHA 添加量增大，COX-2 蛋白分泌量逐漸降低[39]。Leyre 等[40]發(fā)現(xiàn)，利用富含DHA 的魚油以5 g/d 飼喂大鼠24 d 后，LPL 活性顯著提高，機(jī)體脂沉積向氧化轉(zhuǎn)變，脂肪含量降低。綜上所述，DHA 通過阻礙Akt 和IκBα磷酸化，抑制NF-κB 通路活性，下調(diào)其下游細(xì)胞因子TNF-α表達(dá)水平，不僅可以通過下調(diào)Msx2表達(dá)來抑制Wnt/β-catenin 通路，促進(jìn)PPARγ表達(dá)，加速脂解，還具有下調(diào)SREBP-1表達(dá)、降低FAS 分泌量、抑制脂肪合成的作用。NF-κB 通路活性下降還可降低COX-2基因表達(dá)，減少Fiaf 分泌，抑制LPL 抑制因子合成，促進(jìn)脂肪降解，調(diào)節(jié)動(dòng)物機(jī)體脂代謝（圖2）。

圖2 DHA 介導(dǎo)NF-кB 信號通路調(diào)節(jié)動(dòng)物脂代謝

3 DHA 在畜牧生產(chǎn)中的應(yīng)用

DHA 在畜牧生產(chǎn)實(shí)踐中發(fā)揮著重要作用，具體應(yīng)用見表1。

表1 DHA 在畜牧生產(chǎn)實(shí)踐中的應(yīng)用

3.1 畜禽動(dòng)物 在飼糧中添加DHA 可激活葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)基因，促進(jìn)腸道對葡萄糖的消化吸收，提高機(jī)體多種代謝酶活性，加速仔豬生長，降低體脂率，還可提高肉雞飼料利用率，并能改善反芻動(dòng)物精液產(chǎn)量和質(zhì)量，增強(qiáng)種畜繁殖性能。Gabler 等[41]發(fā)現(xiàn)，在妊娠母豬日糧中添加160 mg/d DHA 后，母豬所產(chǎn)仔豬的葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)基因SGLT1、GLUT2表達(dá)上調(diào)，仔豬空腸內(nèi)外葡萄糖含量約增加4 倍，顯著促進(jìn)肌糖原合成水平，提高斷奶仔豬日增重。仔豬飼喂添加富含 DHA 日糧后，顯著增加了血漿中天門冬酰胺、谷氨酰胺、β-丙氨酸等氨基酸濃度，腦、肝臟中三磷酸鳥苷環(huán)化水解酶、還原性輔酶Ⅱ和四氫生物蝶呤等活性均顯著增強(qiáng)，可調(diào)節(jié)仔豬肝臟、肌肉和血漿中氨基酸組成，加快機(jī)體代謝，提高仔豬生長速率[42]。利用152.6 g/kg DHA 飼喂生長豬28 d 后，皮下脂肪及腰部DHA 含量上升，胰島素樣生長因子-1（Insulin-like Growth Factors -1，IGF-1）mRNA 水 平顯著提高，促進(jìn)骨骼肌蛋白形成，促進(jìn)動(dòng)物生長[43]。肉雞飼喂含37 g/kg DHA 飼糧14 d 后，與對照組相比，肉雞的平均采食量提高251 g，肌肉脂肪含量降低44%，肉雞平均體重增加319 g，并提高了飼料轉(zhuǎn)化率[44]。此外，利用103 g/kg DHA 飼喂荷斯坦奶牛63 d 后，采精量增加3.04 mL，精子濃度提高0.21×109/mL，精子漸進(jìn)運(yùn)動(dòng)率和活力分別增加4.28%、2.99%，精子異常率下降5.49%，解凍后較對照組精子漸進(jìn)運(yùn)動(dòng)率和活力分別增加4.07%、7.06%，可改善動(dòng)物繁殖性能[45]。綜上可知，DHA 可顯著上調(diào)機(jī)體IGF-1及葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)基因SGLT1、GLUT2表達(dá)，促進(jìn)動(dòng)物對蛋白質(zhì)及葡萄糖的吸收轉(zhuǎn)化，提高淀粉酶及腸道蛋白酶等多種酶活性，同時(shí)影響機(jī)體脂肪合成，改善動(dòng)物生產(chǎn)性能；攝入適量DHA 可改善反芻動(dòng)物精液產(chǎn)量和質(zhì)量，增強(qiáng)精子漸進(jìn)運(yùn)動(dòng)及精子活力，降低精子異常率，還可顯著恢復(fù)解凍后精子活力，并對母畜生殖器官的生長發(fā)育、卵子受精率、孵化率及幼齡動(dòng)物存活率也具有積極作用，增強(qiáng)動(dòng)物繁殖性能。

3.2 水產(chǎn)動(dòng)物 在飼糧中添加DHA 可提高水產(chǎn)動(dòng)物腸道營養(yǎng)吸收和生長性能，并能促進(jìn)繁殖相關(guān)細(xì)胞及器官成熟，提高動(dòng)物繁殖力及幼苗存活率。研究發(fā)現(xiàn)，以8、10、12、16、20 g/kg DHA 藻 油（含DHA 50%）飼喂中華鱉稚鱉，隨飼料中DHA 水平增加，胃淀粉酶活性顯著升高，當(dāng)飼料DHA 水平為12 g/kg 時(shí)，胃淀粉酶活性達(dá)到峰值284.80 U/g prot，中華鱉稚鱉增重率達(dá)到最大值379%，粗蛋白質(zhì)消化率最大值為64.8%，較對照組提高16.12%[46]。由此表明，飼糧中添加1.2%DHA 時(shí)可顯著提高中華鱉稚鱉粗蛋白消化率，促進(jìn)機(jī)體生長發(fā)育。利用1.00% DHA 藻粉（含DHA6.5 g/kg）飼喂鯉幼魚14 d 后，SOD、過氧化氫酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶活性均分別提高14.89%、1.19%、1.97%，較對照組增重15.13 g[47]。Sophie 等[48]研究發(fā)現(xiàn)，DHA 為魚類性腺磷酸甘油酯中磷脂酰膽堿和磷脂酰乙醇胺的重要組分，對魚類生殖細(xì)胞活力及生殖器官發(fā)育成熟具有積極作用。研究發(fā)現(xiàn)，以14.10 g/kg DHA 飼喂西伯利亞鱘魚幼苗后，繁殖力增長11.60 g/kg，受精率、孵化率及幼苗存活率分別提高22.65%、10.90%、14.43%[49]?？傊?，飼糧中添加DHA 可促進(jìn)水產(chǎn)動(dòng)物胃淀粉酶、過氧化氫酶、谷草轉(zhuǎn)氨酶等多種酶活性，提高粗蛋白質(zhì)消化率，加快水產(chǎn)動(dòng)物生長速率，改善動(dòng)物生產(chǎn)性能。此外，攝入適量DHA 可提高魚類性腺磷酸甘油酯含量，促進(jìn)性腺發(fā)育成熟，并對水產(chǎn)動(dòng)物孵化率及幼苗存活起顯著積極作用。

4 小結(jié)與展望

DHA 調(diào) 控AMPK 和NF-кB通路參與動(dòng)物機(jī)體脂代謝調(diào)節(jié)：①DHA 通過激活GPR120 提高GLP-1 合成釋放，促進(jìn)AMPKα磷酸化，抑制SREBP-1表達(dá)，調(diào)控動(dòng)物機(jī)體內(nèi)ACC、FAS、SCD 等多種脂代謝酶的活性；DHA 還可提高LKB1 活性，上調(diào)AMPKα表達(dá)，抑制動(dòng)物機(jī)體內(nèi)ACC 活化，減少脂肪合成；同時(shí)，DHA 可提高GLP-1 水平，上調(diào)PPARα表達(dá)，促進(jìn)過氧化物酶?；o酶A 氧化酶2、長鏈脂酰輔酶A 脫氫酶等脂肪酸β氧化相關(guān)mRNA 表達(dá)，加速脂肪氧化分解。②DHA 不僅阻礙Akt 和IκBα磷酸化，還可直接作用于NF-κB 活化關(guān)鍵因子IкBα，使其磷酸化受阻，共同抑制NF-κB 通路，降低下游細(xì)胞因子TNF-α表達(dá)。TNF-α水平降低一方面可下調(diào)Msx2表達(dá)，抑制Wnt/β-catenin 通路，促進(jìn)PPARγ磷酸化，加速脂解；另一方面，還可使SREBP-1表達(dá)下調(diào)，降低FAS 分泌量，抑制脂肪合成。此外，DHA 抑制NF-κB 通路活性還下調(diào)COX-2基因表達(dá)，抑制Fiaf 分泌，阻礙LPL 抑制因子合成，促進(jìn)脂解。目前，DHA 在維護(hù)動(dòng)物機(jī)體健康、調(diào)控動(dòng)物機(jī)體脂代謝、改善畜禽生產(chǎn)繁殖性能中有重要作用。但對于如何快速穩(wěn)定合成DHA、DHA 是否參與更多細(xì)胞因子調(diào)控脂代謝等問題尚未明確，并且DHA在畜牧生產(chǎn)中對改善畜禽生產(chǎn)、繁殖性能的具體應(yīng)用較少，還需進(jìn)一步探究。