综述：家禽脂肪沉积和代谢及LPL基因表达

家禽脂肪沉积和代谢及LPL基因表达 1.家禽脂肪沉积和代谢 1.1家禽体内脂肪沉积 脂类是家禽机体不可或缺的重要养分，但是过多的脂肪在家禽体内沉积又会导致疾病的发生，所以有很多学者致力于研究脂肪的沉积，当前对于家禽体内脂肪沉积和代谢已经有了大量研究，这样可以提高家禽肉品质、控制家禽体内脂肪的沉积也可以降低因脂肪代谢而产生的相关疾病[39-40]。但是目前关于鹅的脂肪沉积的相关报道还很少。饲粮中的能量物质可被家禽消化吸收，其中剩余的能量在脂肪组织和肝脏等部位以脂肪的形式被机体沉积下来。家禽通过脂蛋白的形式将肝和小肠里的脂肪进行运输、组装。蛋白质和脂质通过范德华力、静电引力和疏水相互作用等非共价键结合成脂蛋白。脂肪在家禽肝外的沉积有赖于两个连续的脂蛋白代谢:（1）动物机体血管内脂蛋白降解及脂肪被相关组织保存和吸收的速度;（2）脂蛋白转运以及合成的速率[41]。对于禽类而言在肝中合成的是HDL、和VLDL并且合成相应的载脂蛋白组分，家禽血液中含有较多甘油三酯的脂蛋白能够通过代谢制造低密度脂蛋白(LDL)。Siuta-Mangano等学者研究得出结论仔鸡VLDL的主要载脂蛋白是apoB-100[42]，Redman和Banarjee研究表明HDL的主要载脂蛋白是apoA- I[43]。而在小肠中合成门静脉颗粒，因为研究发现对于家禽而言其淋巴系统并不是很发达，致使脂蛋白被转运到门静脉系统产生门静脉微粒[44]。另外Fraser等通过试验发现由于门静脉微粒粒径太大，不能在肝中很好代谢，但在肝外的相关组织中能被很快的代谢[45]。家禽机体内脂肪沉积往往会受到很多因素的影响，饲粮碳水化合物会影响家禽脂肪酸合成酶(FAS)活性和基因的表达，FAS是催化脂肪酸从头合成的，所以碳水化合物间接影响家禽体内脂肪沉积。Kim[46]在试验中给不同状态的大鼠饲喂高碳水化合物日粮，FAS mRNA丰度都被提高了。Hasegawa[47]等研究发现了可间接诱导肝FAS基因的转录的GRBP蛋白在试验日粮中添加高碳水化合物， 提高了GRBP蛋白含量，表明碳水化合物可能会增加FAS mRNA 的丰度，促进脂肪沉积。不同的遗传基础以及具有相关功能的蛋白调控因子也会影响家禽脂肪沉积。因为不同数量和不同质量的调控因子会致使家禽体内能量的再次分配，其中蛋白因子在分化组织和表达基因中发挥作用并且可最终导致家禽沉积脂肪的能力有所不同。学者研究表明不同品系长白猪在沉积脂肪的能力上有所不同，可能是由于相关组织中腺苷酸环化酶活性及cAMP水平以及其它因素相关[48]。而且有学者认为在脂肪组织中有蛋白质因子存在直接或间接影响脂肪沉积，在调控家禽体内脂肪沉积方面发挥着很重要的作用。也有学者研究表明早期家禽脂肪的沉积是脂肪细胞数量的不断增加增加，而后期是细胞体积的不断增大[49]。也有学者认为从1到15周龄生长期鸡体内脂肪细胞的不断增生可促进相应脂肪组织发育[50]。同时Hode研究发现生长到15周龄以后鸡体内脂肪细胞体积的增加是促进脂肪组织生长的主要因素[51-52]。对于家禽而言机体脂肪沉积的速度和量并不是相同的。Callnae等人探讨发现肉鸡以腹脂沉积为最高，颈部脂肪次之，然后是腿部皮下脂肪网[53]。Butterwiht也证实了这个结论对于8周龄仔鸡腹部脂肪重量可达到颈部脂肪重量的3.4倍，达到腿部脂肪重的4倍[54]。Lipstein研究证实28到56日龄的肉鸡内脏脂肪量提高40%，胴体脂肪提高12%，而育肥鸡的内脏脂肪增加速度是非常快的[55]。由于鹅属于水禽，所以在贮存脂肪方面与鸡不同，鹅可以将脂肪在腹部外贮存，也可以在肝脏和皮下中存储。宁中华等人认为北京鸭的皮脂重与其体重一直呈现正相关并且不断地增加，皮脂重和屠体重可达到18.5%的比率并且有所提高[56]。Evna等人探索发现鸭的腹脂发育晚于皮下脂肪[57]。综上所述家禽在不同部位沉积脂肪的量和形式并不同，这可能是由于多个基因共同决定的性状并且相关基因在不同脂肪组织的启动并不相同所造成的。 1.2家禽体内脂肪的代谢 家禽脂肪物质的转运和吸收包括内源性和外源性两种途径。外源性途径的过程包括家禽摄食之后，饲粮中的胆固醇和甘油三酯等脂质进入家禽小肠内并且产生乳糜微粒，然后脂蛋白脂酶会将进入血液循环的微粒的甘油三酯水解，随后游离脂肪酸被释放。内源性途径的过程包括甘油三酯在肝脏中合成极低密度脂蛋白，之后LPL和极低密度脂蛋白共同脂解甘油三酯，产生极低密度脂蛋白的残余物[58]。进入到肌细胞和脂肪细胞的脂解产物脂肪酸会产生脂肪或者供量；中密度脂蛋白也就是极低密度脂蛋白的残余物会被变成低密度脂蛋白或者被肝脏利用。当家禽需要需要时, 脂肪酶会将储存脂肪水解以供利用。在动员脂肪的过程中，激素敏感酯酶发挥着相当重要的作用[59]，而激素敏感酯酶会被胰岛素所抑制，进而减少甘油三酯的水解[60-61]，同时脂肪在机体的沉积量就增加了。虽然激素会调节脂肪酶，但是由脂肪酶产生的游离脂肪酸水平和相关脂肪组织中的总体水平有关系[62]。研究得出结论由贮存脂肪的组织在产生游离脂肪酸的能力是有差异的[63]。在线粒体中肝脏通过β-氧化的方式对脂肪酸进行利用，产生的乙酰辅酶A一部分可在肝脏中合成酮体再进入到相关组织，另一部分乙酰辅酶A在三羧酸循环中被进一步氧化[64]。在肌肉中通常以甘油三酯的形式储存脂肪酸以供利用[65]。 2.LPL基因的研究进展 2.1脂蛋白脂酶（LPL）的组成和功能 脂蛋白脂酶(Lipoprotein Lipase，LPL)在脂类代谢中发挥着很关键的作用，心肌细胞、脂肪细胞和巨噬细胞以及其他一些细胞都可以分泌或合成LPL。在之前的研究中，很长一段时间LPL被称作“清除因子脂酶”[66]。直到研究发现LPL是一种脂肪分解酶和它在脂类运输和代谢中的重要作用，才正式命名为脂蛋白脂酶。研究发现LPL是具有54kd的一类糖蛋白，任何一个单体都包括相应的脂质底物结合位点，催化位点包括Asp-56、Ser-32和His-241[67]。有5种功能结合位点，分别是结合脂蛋白物质的位点、N-连接糖基化位点、结合apoC2的位点、结合肝素位点及与结合活性同源二聚体的位点。和其它动物相比较, 对于鸡LPL基因的试验研究相对较多而且比较清晰。研究认为LPL可以在脏器等实质细胞中合成，LPL是TG降解的限速酶并且参与脂蛋白的代谢和调控，它具有使脂蛋白降解的作用。LPL与载脂蛋白II在血中结合起到脂解富含TG的脂蛋白的作用。HDL，LDL以乳糜微粒均可以被LPL在一定程度上很好的脂解。LPL可能对于哺乳动物脂肪的沉积并不起主要作用，但对于调控肉鸡脂肪沉积是非常必要的。有研究发现和机体产热相关的是骨骼肌中LPL，而有助于机体沉积脂肪的是白色脂肪组织中LPL。 2.2脂蛋白脂酶(LPL)基因 众所周知，科学家已经基本完成了对于鸡基因组的测序[68], 和其它动物相比较, 对于鸡LPL基因的试验研究相对较多而且比较清晰并且已经完成克隆和测序鸡的LPL基因[69]。鸡的LPL基因长度大约是l7kb，LPL基因的内含子与外显子按照GT-AG的规则彼此连接。它包括9个内含子与10个外显子。LPL基因的第一外显子包括它的信号肽和5’-非编码区，N-连接糖基化位点共同的序列可以在第2和第8外显子上发现。另外，1个丝氨酸残基包含在第4外显子上，学者研究认为肝素结合位点在第6外显子上并且它具有编码富含碱性氨基酸序列的力，LPL基因的第10外显子通常被认为是最长的外显子。Cooper等人分离并测序了鸡的LPL的cDNA序列，通过纯化酶的N-端序列得出结论鸡 LPL包含465个氨基酸的一个成熟蛋白质，由29或者25个氨基酸信号肽构成。对已有的氨基酸序列进行推断，和已有的4种动物LPL具有73%～77%同源性。鸡LPL包含假定的功能区域，同时还有保守的半胱氨酸残基位置，1个额外的15～17个C-端氨基酸以及潜在的N -连接糖基化位点的位置。8个物种的LPL氨基酸和核苷酸序列被Raisonnier[70]等人线性排列，结果主要结构域被发现，LPL的结合位点都是高度保守的。 2.3 LPL基因 mRNA 表达 在影响脂肪性状的基因之中，LPL基因可能是主效连锁基因或主效基因。大量的试验研究表明不同家禽日粮可能会改变其组织中LPL mRNA的表达量。在肉鸡饲粮中添加锰对腹脂中LPL活性起到降低的作用[71]，在肉仔鸡饲粮中添加一定油脂在21d和42d时检测到腹脂中LPL活性被抑制，而42d肉仔鸡腹脂中LPL的mRNA的表达量也相应地被抑制[72]。另外将高水平谷氨酰胺添加到动物日粮中会显著提升LPL在脂肪组织中的表达水平，并且肝脏中LPL的mRNA的的表达量要显著低于其它的脂肪组织中的表达量[73]。日粮中的代谢能水平会显著影响北京油鸡LPL的mRNA的表达量以及它的体脂沉积，相关研究表明随着日粮代谢能的提升，LPL的mRNA的表达量提高并且增加鸡的体脂沉积[74]。有学者研究发现脂肪细胞的增值程度与LPL活性高低有一定关系[75]。Akiba与Sato等人以28日龄，42日龄，56日龄肉鸡为试验动物研究LPL基因mRNA在腹部脂肪组织中的表达规律，结果发现随着日龄的增长，各试验组鸡腹脂中LPL基因mRNA的表达量差异不显著[76]。Cooper等人对蛋鸡进行禁食48h处理，再饲喂10h，结果发现腹脂中LPL基因 mRNA的表达量提高到了空白对照组的350%[77]；但是Akiba与Sato认为对肉鸡进行禁食48h的处理，再饲喂12h、24h和48h结果发现各组腹脂中LPL基因mRNA的表达量差异并不显著。另外Akiba与Sato认为脂肪细胞内LPL mRNA的水平会随着体外胰岛素的增加而提高。大量试验表明脂肪代谢会由于脂肪组织中LPL表达缺乏而显著变化，也会影响脂肪沉积的方向[78]。研究发现不同组织和性别中LPL基因mRNA的表达有差异性[79]。4周龄和 8周龄肉鸡腹脂的LPL基因mRNA表达量高于于2周龄肉鸡的[80]