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共轭亚油酸对基因表达的影响研究进展
时间 : 2016-10-24 16:21:27  点击量:0

  共轭亚油酸,属多不饱和脂肪酸(PUFA)家族的成员。CLA的异构体中,起主要生理功能的包括c -9, t-llCLA和t-10,c-12CLA。动物试验已表明CLA具有抗癌、降低体脂肪沉积、抑制前脂肪细胞分化以及抗粥样动脉硬化等作用。饲料中添加CLA可影响畜禽的生产性能、胴体品质和肌肉品质,并可调节免疫功能。本文综述了CLA对免疫代谢、脂类代谢、糖类代谢、骨代谢能量代谢过程相关基因、转录因子和信号传导通路的影响。

  1、 CLA对免疫反应相关基因表达的影响

  已有研究表明CLA对免疫功能的调节作用是通过许多细胞因子的作用而实现的。细胞因子对于维持生命是必须的,主要通过调节免疫反应而在免疫系统中起着核心作用。细胞因子的功能通过多种途径如细胞因子网络和细胞因子信号的调节分子来调控,它们主要包括:白介素(IL)、干扰素(IFN)、肿瘤坏死因子(TNF)、肿瘤生长因子(TGF)等。

  1.1白介素IL

  Yu等使用CLA处理巨噬细胞,发现CLA异构体混合物能降低细胞因子如IL-1和IL-6的生成,认为CLA具有抗炎症反应至少是部分依赖于过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome -prolif -erator -activated receptor,PPAR)的调节。Carolina等(2011)研究表明在日粮中补充顺式一9,反式-11和反-10,顺-12-共轭亚油酸异构体的动物血浆中检测到高浓度的血清IgG,IgM和IgA含量,此外,CLA-补充的大鼠脾细胞显示出最高的IgM和IgG的合成和白介素(IL)-6的生产。

  Sabine Schleser (2006)在探讨顺-9,反-11共轭亚油酸和反-10.顺-12共轭亚油酸对细胞因子诱导的趋化因子的释放,表面细胞黏附的影响分子(ICAM-1,VCAM-1,E-选择素)在人主动脉内皮细胞(HAEC)和U937单核细胞的粘附。然而.CLA没有调节的细胞因子诱导的ICAM一1的表达,VCAM -1,E-选择素.U937 细胞的粘附和MCP-1的释放。此外,共轭亚油酸异构体和亚油酸略有增加PPARγ的DNA结合活性,但并没有改变对NF-kB的DNA结合活性。总之,共轭亚油酸异构体对细胞因子诱导的单核细胞,内皮细胞间的相互作用和调节这些过程的分子机制无明显影响。

  1.2干扰素IFN

  刘永祥(2013)研究表明,无论有无球虫感染,日粮添加CLA均提高肉仔鸡十二指肠上皮内淋巴细胞的CD8+T淋巴细胞比例,而对肉仔鸡十二指肠干扰素1基因表达没有影响。

  Renner (2013)利用实时定量多聚酶链式反应法测定未经刺激的外周血单核细胞及脾细胞中细胞因子(白细胞介素-4、白细胞介素-10、白细胞介素-12、肿瘤坏死因子-仪和干扰素-γ)的表达。结果表明,产后105 d,与对照组相比,饲喂CLA组奶牛脾细胞刺激指数有所下降。产后42 d,饲喂CLA组脾细胞中白细胞介素-4的表达量上升,产后105 d CLA 组奶牛PBMC和脾细胞中干扰素一γ 的表达量有所提高。

  1.3肿瘤坏死因子TNF

  肿瘤坏死因子仅(TNF -a)是一种已知能明显抑制脂肪细胞分化、促进脂水解和脂肪细胞凋亡的细胞因子,而且TNF-a的水平会因为CLA 的处理而增加。邹书通等(2006)对断奶仔猪进行了研究,结果表明日粮中添加CLA能够提高血液pHA淋巴细胞转化率和TNF-a水平,降低PGE2水平,并且能够提高肝和结肠钻膜的PPAR ymRNA的表达量。

  1.4肿瘤生长因子(TGF)

  赖长华(2005)研究表明CLA能缓解由脂多糖刺激引起的仔猪日增重降低,改善饲料利用率,同时提高外周淋巴细胞转化率和CD8+淋巴细胞亚群的百分含量,并可降低CD4+/CD8+比率。说明CLA缓解免疫应激引起生长的抑制不是通过抑制免疫系统的活性实现的,而是通过调节PPARγ的活性及其mRNA表达,从基因表达水平调控炎症细胞因子的产生实现的,随后进行的两种异构体(c-9,-tllCLA和-t10,c-12CLA)对淋巴细胞的功能的调控作用,进一步表明CLA对淋巴细胞的影响是通过调节核受体PPARγ的基因表达和活性进行调控。

  张海军(1997)研究表明CLA对肉鸡的先天性免疫和后天性免疫均具有积极的影响,并发现在饲料中添加CLA可增加肉仔鸡外周CD3+和CD8+T细胞,而且CLA可通过升高细胞内游离钙离子浓度和cGMP含量而促进淋巴细胞增殖和IL-2生成。同时也发现CLA可以降低肉仔鸡脾脏环氧化酶(COX)和诱导型氧化氮合酶 (inducible nitricoxide synthase,iNOS)活性,增强PPARγm RNA表达。

  2、 CLA对脂类代谢相关基因表达的影响

  大量研究表明,CLA通过调节体内脂代谢相关酶基因的表达来影响脂肪在体内的沉积并改善脂肪酸的合成。

  2.1过氧化物酶体增殖物激活受体(PPARa)

  PPARa表达的增加能上调脂酰辅酶A氧化酶(ACO)和肉毒碱棕榈酰转移酶-1(CPT-1)的表达,因此,PPARa的激活程度反映了脂肪酸p一氧化的程度。

  2.2硬脂酰辅酶A脱饱和酶-1(SCD-1)

  SCD-1负责饱和脂肪酸的脱饱和形成单不饱和脂肪酸,对于甘油三酯的合成和贮存是必须的。YeonhwaPark研究表明,CLA通过降低mRNA的表达减少硬脂酰辅酶A去饱和酶(SCD)的活性。目前研究还没有确定CLA抑制甘油三酯的确切机制以及是否影响前脂肪细胞和脂类代谢,t-12,c-lOCLA的抗肥胖作用可能独立于SCD-1基因的表达和相关酶活性。

  2.3脂肪酸合成酶(FAS)

  Kang等(2004)研究CLA抗肥胖的机理时发现,试验采用野生型和SCD基因敲除的老鼠饲喂含012%t-12,c-10 CLA的日粮2周,结果表明两个试验组血浆甘油三酯和游离脂肪酸的下降相似,脂肪酸合成酶和解链蛋白-2的mRNA水平增加相似。

  2.4脂肪酸结合蛋白

  张广民(2006)在研究t-10,c-12CLA对肉仔鸡肉品质和脂类代谢的 ,影响时发现CLA可降低腹脂率,增加肌内脂肪含量,同时增加了腹脂细胞型脂肪酸结合蛋白(A-FABP)和肝脏心脏型脂肪酸结合蛋白( H-FABP)的mRNA表达,而且发现这两种异构体对于脂类代谢的调节作用不同。

  2.5 visfatin基因

  张若曦等(2009)用高脂饲料饲喂雄性Wistar大鼠,4周后断颈处死大鼠,分离体脂并提取肝脏总RNA,半定量RT-PCR分析visfatin基因表达水平,实验结果表明,实验组大鼠visfatin基因表达水平明显低于对照组大鼠。可见,CLA能降低visfatin基因的表达水平,降低高脂血症大鼠摄食量,改善高血脂大鼠脂质代谢。

  2.6其他

  曹瑞(2007)应用RT-PCR方法检测大鼠肝脏组织过氧化物酶体增殖物活性受体γ(PPARγ)和脂肪酸合成酶(FAS),乙酰辅酶A羧化酶(ACC)mRNA的表达水平。结果表明CLA可增加肥胖大鼠肝脏组织PPARγ、FAS和ACC mRNA的表达水平。肝脏脂质代谢平衡可通过激活PPARγ,增加FAS和ACC mRNA的表达来进行调节。肝脏和腹部脂肪组织中cGHRmRNA分别与生长和脂肪沉积成正比。且cGHR相对丰度与腹脂率有显著的相关性CLA可能通过降低GHR起到减少脂肪沉积的作用,陆春瑞(2007)研究结果表明,CLA对肉鸡脂肪中cGHR mRNA表达有显著的抑制作用,CLA处理后,实验组腹脂cGHR mRNA相对β—actin的丰度比对照组下降。相关性分析表明.cGHR相对丰度与腹脂率呈中度正相关。表明CLA对cGHR 基因表达有显著的抑制作用,且这种作用可能与CLA的降脂作用有关:而CLA对cIGF-l及其受体基因的表达无显著影响。CLA处理后,实验组腹脂cPPARγmRNA相对β-actin 的丰度比对照组下降,且cPPARγ相对丰度与腹脂率呈中度正相关。表明CLA对腹脂cPPARγ基因表达有极显著的抑制作用,且这种作用可能与CLA对腹脂沉积的影响有关。

  t-10.c-12CLA也能通过快速激活丝裂原蛋白激酶/胞外信号调节激酶( MEK/ERK)信号传导,导致PPARγ的mRNA水平下降,下游脂肪合成靶基因的表达发生改变。这些CLA调节的信号传导的变化伴随葡萄糖和脂肪酸吸收的减少,导致细胞甘油三酯含量减少,含有小脂滴细胞数量增加。Brown等(2002)研究发现t-10,c-12 CLA降低了PPARγ和其下游许多基因的表达,增加leptin基因的表达,它使MEK/ERK信号显著持续的增强,因此,CLA对脂肪细胞的甘油三酯含量影响是通过自分泌/旁分泌IL-6和IL-8来诱导MEK/ ERK信号调节的。

  NFKB是普遍存在的转录因子.它能调节基因表达,促进炎症和细胞幸存率。当CLA进入细胞时,产生信号激活了NFKB,被激活的NFKB转运到核内,启动特定细胞因子的转录(如TNF-A,IL-6,IL-8等)。这些细胞因子反过来激活它们的脂肪细胞表面受体,激活NFKB p65和其他转录因子,导致PPARγ和脂肪型脂肪酸结合蛋白、SCD、脂蛋白脂酶、脂肪酸合成酶、葡萄糖转运蛋白等靶基因表达的变化。

  3、 CLA对骨代谢相关基因表达的影响

  共轭亚油酸(c9,tll -CLA及t10,c12-CLA)可对成骨细胞过氧化物酶体增殖物激活受体( PPAR) γ2 及骨代谢相关基因核因子-KB活化受体配体(RANKL)、碱性磷酸酶(ALP)、骨保护素(OPG)mRNA表达水平的产生影响。

  核因子-KB受体活化因子(RANK)及其配体(RANKL)在骨吸收中具有重要的作用,抑制RANKL/ RANK通路,可有效抑制破骨细胞的分化和激活,从而抑制骨的吸收。骨保护蛋白(OPG)可和RANKL结合,干扰RANKL和RANK的结合,从而防止骨组织的过度破坏。骨保护素作为核因子KB受体活化因子配体的诱骗受体,对破骨细胞有相反作用。骨型碱性磷酸酶(BLAP)在人体的生理功能和主要是在成骨过程中水解磷酸酯,为羟磷灰石的沉积提供必需的磷酸,同时水解焦磷酸盐,解除它对骨盐形成的抑制作用,有利于成骨过程。

  李丽婷(2010)探讨不同浓度c9,tll-CLA及t10,c12-CLA对成骨细胞PPARl,2及骨代谢相关基因表达的影响,体外培养大鼠成骨细胞,反转录聚合酶链反应(PCR)法检测成骨细胞PPAR./2、RANKL、ALP、OPG mRNA表达水平,结果表明,不同浓度c9,tll-CLA呈剂量依赖性提高成骨细胞RANKL、OPG mRNA的表达水平,c9,tll -CIA提高ALPmRNA的表达水平与剂量无关,而其对PPARγ2 mRNA的表达影响不明显。不同浓度t10,c12-CLA呈剂量依赖性提高RANKL和OPG mRNA的表达水平;且呈非剂量依赖性提高ALP mRNA的表达,下调PPAR-γ2 mRNA的表达。c9,tll-CLA及t10, c12-CLA可能通过促进成骨细胞标记物基因表达有利于骨形成。

  4、 CLA对胰岛素抵抗相关基因表达的影响

  大量研究表明,CLA可以通过激活PPARy上调抵抗素基因的表达从而改善胰岛素抵抗。这些基因包括脂肪酸连接蛋白基因、脂联素、FATP、ACS等基因。

  PPARγ可促进白色脂肪细胞分化。前脂肪细胞表面仅有少量的胰岛素受体,而分裂期后的脂肪细胞则含有大量的胰岛素受体。脂肪细胞的分化可增加对胰岛素敏感的小脂肪细胞的数量,增加了受体的数量,以提高胰岛素敏感性。另外,还可通过增强胰岛素信号传导,改变影响胰岛素敏感性的脂肪信号分子的释放,如减少肿瘤坏死因子A的产生、上调增加胰岛素敏感性的激素一脂联素的表达,增加胰岛素敏感性。周晓蓉等(2004)研究结果表明.高脂组大鼠血糖明显高于基础组.与高脂组相比,CLA组大鼠血糖明显降低。CLA组大鼠白色脂肪组织PPAR γmRNA表达水平较高脂组明显增加,且随剂量增加其表达增强,说明CLA可激活PPARγ并通过上述机理发挥降糖作用。

  PPAR-/是诱导脂肪组织分化的关键调控因子,与PPARγ配基结合后可被激活,调节体内许多与糖代谢和脂代谢有关的基因转录,从而发挥抗糖尿病作用。脂肪酸连接蛋白基因(ap2)是PPARγ下游涉及到脂类储存并调节脂类代谢的靶基因,脂肪组织PPARγ表达的增减可能会影响该目标基因的表达,继而影响能量代谢的平衡。脂肪酸转运蛋白(FATP)脂肪酸穿过细胞膜进入细胞内的吸收是受脂肪酸转运蛋白( FATPs)的控制的。酰基CoA合成酶(ACS)在脂肪酸的合成代谢与分解代谢中起着重要的作用,它把游离脂肪酸活化为脂酰CoA硫酯。胎盘部位有脂联素基因表达,妊娠期糖尿病病理状态可影响脂联素基因在胎盘的表达水平。塔娜(2010)研究结果表明,共轭亚油酸可上调脂联素基因表达水平,降低妊娠期糖尿病大鼠血糖水平,进而改善妊娠期糖尿病大鼠的糖脂代谢。

  5、 CLA对能量代谢相关基因表达的影响

  解偶联蛋白(UCPs)是线粒体内膜上的一种转运蛋白,它能够降低线粒体内膜上的质子梯度,使底物氧化和ADP磷酸化解偶联,减少ATP的产生,使物质氧化后产生的能量以热量的形式散发出去,因而它与能量代谢密切相关。脂肪酸结合蛋白ap2是PPARγ下游涉及到脂类储存并调节脂类代谢的靶基因,脂肪组织PPARγ表达的增减可能会影响该目标基因的表达,继而影响能量代谢的平衡。周晓蓉等(20Q5)应用RT-PCR的方法检测UCP2 mRNA的表达水平试验结果表明CLA可降低饮食诱导肥胖大鼠的体重和体脂含量,降低血清甘油三酯、胆固醇、游离脂肪酸水平,并可增加肥胖大鼠脂肪组织UCP2 mRNA的表达水平。有研究还表明,CLA可激活PPARγ,并可能通过激活PPAR7上调UCP2基因的表达,增加能量消耗,降低动物体重。

  孙长颢等(2004)研究了CLA对肥胖大鼠UCP2基因表达的影响,结果显示CLA对大鼠脂肪组织中UCP2 mRNA水平有提高作用,从而达到了降低肥胖大鼠体重、体脂的效果。Takahashi等采用两个不同品系小鼠做试验,发现饲喂CLA的试验组UCP-2mRNA的表达量与控制组相比得到大大提高。

  6、小结

  CLA作为一种新型营养素,具有增强免疫、抗癌、抗动脉粥样硬化、抗氧化、降低脂肪沉积、调节糖代谢等功效,随着作用机理研究的深入,在分子水平的作用机制必将被发现。CLA对基因表达的调控不是单一的作用机制,而是根据细胞的不同类型和靶基因.CLA可能采用不同的作用机制。CLA异构体的类型、添加剂量、作用时间和动物种类的差异使CLA 对基因表达的调控机制更为复杂。CIA的作用具体是通过哪些细胞信号传导系统、转录因子和细胞因子以及相关基因的反应元件来调节还需进一步阐明。未来研究可能集中在CLA结合和活化转录因子的能力,这将阐明CIA对基因表达调节的巨大作用以及影响癌症、糖尿病和肥胖症的机制。CLA两种具有活性的异构体的作用的差异以及在对相关基因的表达调控是否存在协同效应还需进一步研究。