白藜蘆醇調(diào)節(jié)畜禽脂質(zhì)代謝的機(jī)制

陳小玲 黃志清* 郭秀蘭 唐仁勇 劉光芒 吳秀群

(1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物營養(yǎng)研究所，動(dòng)物抗病營養(yǎng)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，雅安 625014;2.成都大學(xué)肉類加工四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，成都 610106;3.成都大學(xué)生物產(chǎn)業(yè)學(xué)院，成都 610106)

白藜蘆醇是自然界中存在的一種植物多酚化合物，廣泛存在于葡萄、花生等多種植物或其果實(shí)中，是一種植物抗毒素，具有廣泛的藥理學(xué)作用。隨著白藜蘆醇研究的深入，其功能不斷被闡明。研究發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇具有抗炎、抗癌和抗氧化作用以及雌激素樣作用等。此外，白藜蘆醇還發(fā)現(xiàn)具有影響動(dòng)物脂質(zhì)代謝［1－3］、調(diào)控脂肪細(xì)胞增殖、分化［4－5］和凋亡［6－7］的功能。近年來，白藜蘆醇功能的研究引起了國內(nèi)外學(xué)者的高度重視，被認(rèn)為具有廣闊的藥用價(jià)值和市場(chǎng)開發(fā)前景。研究表明，在基礎(chǔ)飼糧中添加白藜蘆醇能提高肉仔雞的抗氧化能力，以及改善雞肉品質(zhì)［8］，提示其在畜牧業(yè)上也有潛在的應(yīng)用價(jià)值。因此，本文就白藜蘆醇的發(fā)現(xiàn)和結(jié)構(gòu)以及其對(duì)脂質(zhì)代謝的影響及其作用機(jī)制等方面進(jìn)行綜述。

1 白藜蘆醇的發(fā)現(xiàn)及結(jié)構(gòu)

白藜蘆醇化學(xué)名為3，4，5－三羥基－反－均二苯代乙烯，分子式 C14H12O3，相對(duì)分子質(zhì)量228.2，是在1939年首次從毛葉藜蘆中分離獲得［9］。白藜蘆醇具有順式和反式2種結(jié)構(gòu)，反式結(jié)構(gòu)的白藜蘆醇抗氧化活性明顯強(qiáng)于順式結(jié)構(gòu)，其二苯乙烯苯環(huán)上酚羥基的數(shù)量和位置與其抗氧化活性密切相關(guān)。當(dāng)二苯乙烯苯環(huán)上存在4－羥基或鄰－二羥基時(shí)，表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗氧化活性［10－11］，且白藜蘆醇的A環(huán)結(jié)構(gòu)對(duì)其抗氧化作用至關(guān)重要［8］。劉銘等［12］將白藜蘆醇的 A環(huán)分別用活性雜環(huán)川芎嗪和4－氨基喹啉替換，保留更多酚羥基并保持其反式結(jié)構(gòu)不變合成(E)－2－(3，5－二羥基苯乙烯基)－3，5，6－三甲基吡嗪和(E)－2－(3，5－二羥基苯乙烯基)－4－氨基喹啉，或在4－甲基吡嗪和4－氨基喹啉上引入醛基合成中間體3，5，6－三甲基吡嗪－2－甲醛(1e)和4－叔丁氧羰基氨基喹啉－2－醛(2c)，考察這些目標(biāo)化合物對(duì)1，1－二苯基 －2－三硝基苯肼(DPPH)自由基的清除作用。結(jié)果表明，化合物(E)－2－(3，5－二羥基苯乙烯基)－3，5，6－三甲基吡嗪、(E)－2－(3，5－二羥基苯乙烯基)－4－氨基喹啉和4－叔丁氧羰基氨基喹啉－2－醛(2c)對(duì)DPPH自由基的清除作用較白藜蘆醇減弱，化合物3，5，6－三甲基吡嗪－2－甲醛(1e)在低濃度時(shí)具有比白藜蘆醇更強(qiáng)的DPPH自由基清除能力。

2 白藜蘆醇對(duì)脂質(zhì)代謝的影響

研究表明，白藜蘆醇是組蛋白脫乙?；浮猄IRT1的天然激動(dòng)劑［13］。SIRT1屬于沉默信息調(diào)節(jié)因子2(Sir2)家族成員，通過一個(gè)還原型輔酶煙酰胺嘌呤二核苷酸(NAD+)的組蛋白去乙?；付l(fā)揮作用，而白藜蘆醇可通過改變SIRT1的蛋白質(zhì)空間構(gòu)象而達(dá)到增強(qiáng)其去乙?；钚缘淖饔谩Ｑ芯堪l(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇能影響一些膽固醇代謝相關(guān)基因［如過氧化物酶體增殖物激活受體α(PPARα)、膽固醇 70α － 羥化酶(CYP7A1)、肝 X受體(LXRs)、三磷酸腺苷結(jié)合盒A1(AABCA1)基因］的表達(dá)，最終影響脂質(zhì)代謝。鄭曉南［1］用不同濃度白藜蘆醇［5、22.5及45 mg/(kg BW·d)］對(duì)飼喂高脂飼糧的小鼠干預(yù)6周，考察白藜蘆醇對(duì)小鼠脂質(zhì)代謝的影響，結(jié)果表明，白藜蘆醇能降低高脂模型小鼠血清膽固醇(TC)和低密度脂蛋白 － 膽 固 醇 (LDL－C)水 平，其 中 以 劑 量22.5 mg/(kg BW·d)的干預(yù)效果最佳，但添加白藜蘆醇并未影響高脂模型小鼠肝臟SIRT1、PPARα和CYP7A1基因mRNA的表達(dá)量。當(dāng)干預(yù)時(shí)間延長(zhǎng)至8周，也未觀察到白藜蘆醇對(duì)小鼠脂質(zhì)代謝及相關(guān)基因 SIRT1、LXRα基因及其下游靶基因ABCA1基因表達(dá)量產(chǎn)生影響［2］。繼續(xù)延長(zhǎng)干預(yù)時(shí)間至16周時(shí)發(fā)現(xiàn)，添加白藜蘆醇可降低高脂飲食C57BL/6L小鼠肝臟TC和甘油三酯(TG)水平，并上調(diào)C57BL/6L小鼠肝臟LXRα的蛋白水平［3］。綜上可以推測(cè)，白藜蘆醇對(duì)脂質(zhì)代謝的影響可能與干預(yù)時(shí)間長(zhǎng)短有關(guān)或可能與存在其他途徑發(fā)揮對(duì)脂質(zhì)代謝的影響有關(guān)。

另有研究表明，白藜蘆醇調(diào)控脂肪形成與促生長(zhǎng)激素神經(jīng)肽(galanin)有關(guān)。galanin在中樞神經(jīng)系統(tǒng)調(diào)控哺乳動(dòng)物采食上扮演著重要的作用［14］，在肥胖人中呈現(xiàn)高表達(dá)并可能介導(dǎo)肥胖的發(fā)生［15］，并且在高脂飼糧誘導(dǎo)的成脂激活中發(fā)揮重要調(diào)控作用［16］。Kim 等［17］研究表明，白藜蘆醇能顯著下調(diào)高脂飼糧誘導(dǎo)的小鼠脂肪組織中g(shù)alanin介導(dǎo)的與脂肪形成有關(guān)的下游信號(hào)分子促生長(zhǎng)激素神經(jīng)肽受體(GalR)、重組人蛋白激酶C－δ(PKCδ)、細(xì)胞周期蛋白 D(Cyc－D)等基因的表達(dá)。綜上所述，白藜蘆醇的機(jī)制可能是通過抑制galanin介導(dǎo)的脂肪形成信號(hào)級(jí)聯(lián)反應(yīng)而抑制脂肪形成。

3 白藜蘆醇對(duì)脂肪細(xì)胞增殖分化的影響

3.1 白藜蘆醇通過SIRT1、過氧化物酶體增殖物激活受體 -γ(PPARγ)和 CCAAT增強(qiáng)子結(jié)合蛋白α(C/EBPα)調(diào)控脂肪細(xì)胞的增殖分化

機(jī)體脂肪組織是重要的能量?jī)?chǔ)存器官，脂肪細(xì)胞過度增殖分化將導(dǎo)致脂肪細(xì)胞數(shù)目顯著增多，最終導(dǎo)致體脂增加［18］。脂肪細(xì)胞的發(fā)育包括前體脂肪細(xì)胞增殖、分化和最終形成成熟的脂肪細(xì)胞。脂肪細(xì)胞分化是一個(gè)受多個(gè)基因調(diào)控的過程，其中PPARγ和C/EBPα基因是調(diào)節(jié)脂肪合成最主要的轉(zhuǎn)錄因子［19］。研究表明，SIRT1可作為PPARγ的底物并可調(diào)控脂肪細(xì)胞分化標(biāo)志基因的表達(dá)［20］，為脂肪細(xì)胞分化的負(fù)調(diào)控因子［21］。

在豬和鼠上的研究表明，白藜蘆醇能影響脂肪細(xì)胞的增殖和分化。龐衛(wèi)軍等［4］分別以不同劑量的白藜蘆醇處理體外培養(yǎng)的豬前體脂肪細(xì)胞，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇對(duì)豬前體脂肪細(xì)胞增殖分化均有一定的抑制作用，高劑量白藜蘆醇(50和100 μmol/L)可顯著減少細(xì)胞內(nèi)脂肪的合成、抑制脂肪細(xì)胞增殖與分化。陳思凡等［5］添加不同劑量的白藜蘆醇于3T3－L1前體脂肪細(xì)胞培養(yǎng)液中，考察其對(duì)細(xì)胞增殖和分化的影響，結(jié)果表明，白藜蘆醇能顯著抑制3T3－L1前體脂肪細(xì)胞增殖和分化，導(dǎo)致脂肪細(xì)胞中SIRT1水平上升，PPARγ和C/EBPα水平下降;而添加SIRT1的特異性抑制劑尼克酰胺(NAM)后，細(xì)胞分化能力上升，SIRTl水平下降，而 PPARγ、C/EBPα水平升高，且呈一定的時(shí)間劑量依賴關(guān)系。在小鼠上也得到類似的結(jié)果［22］。以上結(jié)果表明，白藜蘆醇可能是通過增加SIRT1基因的表達(dá)，抑制脂肪細(xì)胞分化相關(guān)蛋白的基因(PPARγ和C/EBPα基因)的表達(dá)來抑制脂肪細(xì)胞的增殖和分化。

3.2 白藜蘆醇通過叉頭框蛋白O1(FoxO1)和細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子3(SOCS3)調(diào)控脂肪細(xì)胞的增殖分化

另有研究表明，白藜蘆醇也能調(diào)控核轉(zhuǎn)錄因子(FoxO1)和 SOCS3的基因表達(dá)［23］。FoxO1為叉頭框蛋白O亞家族的成員，為一核轉(zhuǎn)錄因子，屬于“螺旋－轉(zhuǎn)角－螺旋”類蛋白質(zhì)的一個(gè)亞群，在脂肪細(xì)胞分化的早期階段被誘導(dǎo)［24］。細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)抑制因子(SOCS)為一負(fù)性調(diào)節(jié)細(xì)胞因子和生長(zhǎng)因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)的蛋白家族。SOCS3具有SOCS家族相似的蛋白結(jié)構(gòu)特征，含有氨基端的N區(qū)、中間的Src同源2(SH2)結(jié)構(gòu)域和羧基端SOCS 盒［25］，受瘦 素(leptin)專 一 性 地 誘 導(dǎo) 表達(dá)［26］。當(dāng)給予ob/ob小鼠重組leptin基因后可誘導(dǎo)下丘腦SOCS3基因表達(dá)量的顯著增加［24］，并可抵御高脂食物誘導(dǎo)的肥胖產(chǎn)生［27］。劉延杰［23］通過分離原代培養(yǎng)豬前體脂肪細(xì)胞，添加不同劑量的白藜蘆醇考察其對(duì)豬前體脂肪細(xì)胞中FoxO1和SOCS3基因表達(dá)的影響，結(jié)果表明，白藜蘆醇能下調(diào)FoxO1基因表達(dá)，上調(diào)SOCS3基因表達(dá)，進(jìn)而抑制脂肪細(xì)胞增殖分化而減少脂肪沉積。

4 白藜蘆醇對(duì)脂肪細(xì)胞凋亡的影響

凋亡的啟動(dòng)和信號(hào)傳導(dǎo)機(jī)制主要是通過死亡受體途徑和線粒體途徑。其中，線粒體－半胱天冬氨酸酶(caspase)家族途徑在前體脂肪細(xì)胞和脂肪細(xì)胞的凋亡過程中起關(guān)鍵作用。通過增加線粒體內(nèi)細(xì)胞色素 C(Cyt C)的釋放，從而啟動(dòng)凋亡［28］。目前研究發(fā)現(xiàn)，參與細(xì)胞凋亡調(diào)控的基因主要有 SIRT1、caspase 3、caspase 9、原癌基因bcl－2、促凋亡基因bax、腫瘤抑制因子p53、核轉(zhuǎn)錄因子κB(NFκB)基因等，其中 caspase 3基因是細(xì)胞凋亡的關(guān)鍵執(zhí)行因子。最早研究發(fā)現(xiàn)白藜蘆醇能促進(jìn)癌細(xì)胞凋亡［29］，其機(jī)制是通過增加SIRT1基因的表達(dá)，由線粒體凋亡途徑，激活caspase家族的蛋白而促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的凋亡［30］。但是目前有關(guān)白藜蘆醇對(duì)脂肪細(xì)胞凋亡的研究報(bào)道較少。陳思凡等［6］研究發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇能增加大鼠原代脂肪細(xì)胞中 SIRT1、Cyt C、半胱天冬氨酸酶家族基因(caspase 9和caspase 3基因)的表達(dá)和蛋白水平，另外，白藜蘆醇干預(yù)前體脂肪細(xì)胞，可使細(xì)胞乳酸脫氫酶漏出率增加，從而導(dǎo)致細(xì)胞完整性受到破壞，同時(shí)白藜蘆醇可使細(xì)胞停滯在S期并劑量依賴性地降低線粒體膜電位。上述結(jié)果表明，白藜蘆醇促進(jìn)原代脂肪細(xì)胞凋亡可能是通過增加SIRT1基因表達(dá)，經(jīng)由線粒體凋亡途徑，作用于caspase 9和caspase 3。與白藜蘆醇引起豬原代前體脂肪細(xì)胞凋亡的影響結(jié)果一致，白藜蘆醇通過上調(diào)SIRT1基因的表達(dá)而增加與凋亡相關(guān)基因(caspase 3和bax基因)表達(dá)及蛋白水平，下調(diào)bcl－2、p53、NFκB 等基因表達(dá)而誘導(dǎo)前體脂肪細(xì)胞凋亡［7］。但對(duì)于SIRT1是如何作用于線粒體以及其下游蛋白還需作進(jìn)一步深入的研究。

5 小結(jié)

白藜蘆醇是自然界中存在的一種天然植物多酚化合物，自發(fā)現(xiàn)以來引起了人們的廣泛關(guān)注，它能影響與膽固醇代謝相關(guān)基因的表達(dá)，降低脂肪細(xì)胞增殖和分化以及促進(jìn)脂肪細(xì)胞凋亡，最終減少體脂沉積。脂肪過度沉積是導(dǎo)致人肥胖病發(fā)生的重要原因，因此，白藜蘆醇也可能作為潛在的減肥降脂藥物，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有重要的開發(fā)價(jià)值。為深入闡明白藜蘆醇在畜禽上的降體脂作用，今后需開展大量動(dòng)物試驗(yàn)和體外細(xì)胞培養(yǎng)試驗(yàn)研究白藜蘆醇對(duì)畜禽皮下和肌內(nèi)脂肪沉積的影響并深入探討其影響機(jī)制。這對(duì)于改善胴體品質(zhì)和改善肉品質(zhì)具有重要意義，為生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)畜禽產(chǎn)品滿足消費(fèi)者對(duì)肉產(chǎn)品質(zhì)量的要求提供重要的理論依據(jù)。

［1］鄭曉南.白藜蘆醇短期內(nèi)干預(yù)對(duì)高脂模型小鼠脂代謝及SIRT1、PPARα、CYP7A1表達(dá)影響的實(shí)驗(yàn)研究［D］.碩士學(xué)位論文.北京:中國醫(yī)科大學(xué)，2010:21－23.

［2］王博涵.不同劑量白藜蘆醇對(duì)高脂模型小鼠脂代謝及相關(guān)基因SIRT1、LXR－α和ABCA1影響的實(shí)驗(yàn)研究［D］.碩士學(xué)位論文.北京:中國醫(yī)科大學(xué)，2010:18－20.

［3］詹志鵬.白藜蘆醇對(duì)C57BL/6L小鼠肝臟脂代謝及LXRα蛋白表達(dá)影響的實(shí)驗(yàn)研究［D］.碩士學(xué)位論文.北京:中國醫(yī)科大學(xué)，2011:19－20.

［4］龐衛(wèi)軍，孫世鐸，白亮，等.白藜蘆醇對(duì)豬原代前體脂肪細(xì)胞的增殖與分化及SIRT1基因轉(zhuǎn)錄表達(dá)時(shí)序的影響［J］.生物工程學(xué)報(bào)，2006，22(5):850－855.

［5］陳思凡，肖新才，孫延雙，等.白藜蘆醇對(duì)小鼠3T3－L1細(xì)胞增殖與分化的影響及其機(jī)制［J］.中國藥理學(xué)通報(bào)，2010，26(1):108 －111.

［6］陳思凡，周妮曼，鄭琳，等.白藜蘆醇誘導(dǎo)大鼠原代脂肪細(xì)胞凋亡及機(jī)制［J］.中山大學(xué)學(xué)報(bào):醫(yī)學(xué)科學(xué)版，2010，31(5):619 －623.

［7］張朝，楊揚(yáng)，龐衛(wèi)軍，等.白藜蘆醇對(duì)豬前體脂肪細(xì)胞凋亡的作用及機(jī)理［J］.生物工程學(xué)報(bào)，2010，26(8):1042－1049.

［8］張彩云，康相濤.白藜蘆醇對(duì)肉仔雞抗氧化能力和肉品質(zhì)的影響［J］.江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2011，27(3):587－591.

［9］POTTER G A，PATTERSON L H，WANOGHOL E，et al.The cancer preventative agent resveratrol is converted to the anticancer agent piceatannol by the cytochrome P450 enzyme CYP1B1［J］.British Journal of Cancer，2002，86(5):774 － 778.

［10］WANG Z X，ZHANG X J，ZHOU Y，et al.A convenient synthesis of trans and cis－3，4'，5－trihydroxystilbene［J］.Journal of Chinese Pharmaceutical Sciences，2005，14(4):204 －208.

［11］ZHENG L F，WEI Q Y，CAI Y J，et al.DNA damage induced by resveratrol and its synthetic analogues in the presence of Cu(Ⅱ)ions:mechanism and structure－activity relationship［J］.Free Radical Biology ＆Medicine，2006，41(12):1807 －1816.

［12］劉銘，劉偉，蔣杰，等.白藜蘆醇類似物的合成及其抗氧化活性［J］.中國新藥雜志，2011，20(10):914－918.

［13］CHAUDHARY N，PFLUGER P T.Metabolic benefits from Sirt1 and Sirt1 activators［J］.Current Opinion in Clinical Nutrition Metabolic Care，2009，12(4):431－437.

［14］CRAWLEY J N.The role of galanin in feeding behavior［J］.Neuropeptides，1999，33(5):369 － 375.

［15］BARANOWSKA B，RADZIKOWSKA M，WASILEWSKA－DZIUBINSKA E，et al.Disturbed release of gastrointestinal peptides in anorexia nervosa and in obesity［J］.Diabetes Obesity Metabolism，2000，2(2):99 －103.

［16］KIM A，PARK T.Diet－induced obesity regulates the galanin－mediated signaling cascade in the adipose tissue of mice［J］.Molecular Nutrition ＆ Food Research，2010，54(9):1361 －1370.

［17］KIM S，JIN Y，CHOI Y，et al.Resveratrol exerts antiobesity effects via mechanisms involving down－regulation of adipogenic and inflammatory processes in mice［J］.Biochemical Pharmacology，2011，81(11):1343－1351.

［18］JOSE L M，PABLO P M，CARMEN M，et al.Dietary fat，genes and insulin sensitivity［J］.Journal of Molecular Medicine，2007，85(3):213 －226.

［19］PRUSTY D，PARK B H，DAVIS K E，et al.Activation of MEK/ERK signaling promotes adipogenesis by enhancing PPARγ and C/EBPα gene expression during the differentiation of 3T3－L1 pre－adipocytes［J］.The Journal of Biological Chemistry，2002，277(48):46226－46232.

［20］LUO J，NIKOLAEV A Y，IMAI S，et al.Negative control of p53 by Sir2alpha promotes cell survival under stress［J］.Cell，2001，107(2):137 － 148.

［21］PICARD F，KURTEV M，CHUNG N，et al.SIRT1 promotes fat mobilization in white adipocytes by repressing PPAR－γ［J］.Nature，2004，429:771 － 776.

［22］孫延雙，陳思凡，朱偉，等.白藜蘆醇對(duì)KKAy小鼠體質(zhì)量和脂肪分布的影響及機(jī)制［J］.食品科學(xué)，2011，32(13):289 －292.

［23］劉延杰.豬FoxO1和SOCS3基因的表達(dá)規(guī)律及白藜蘆醇對(duì)其表達(dá)調(diào)控的影響［D］.碩士學(xué)位論文.杭州:浙江大學(xué)，2007:56－58.

［24］NAKAE J，KITAMURA T，KITAMURA Y，et al.The forkhead transcription factor FoxOl regulates adipocyte differentiation［J］.Developmental Cell，2003，4(1):119－129.

［25］KREBS D L，HILTON D J.SOCS:physiological suppressors of cytokine signaling［J］.Journal of Cell Science，2000，113(16):2813 －2819.

［26］PEISER C，MCGREGOR G P，LANG R E.Leptin receptor expression and suppressor of cytokine signaling transcript levels in high－fat－fed rats［J］.Life Science，2000，67(24):2971 －2981.

［27］HOWARD J K，CAVE B J，OKSANEN L J，et al.Enhaneed leptin sensitivity and attenuation of diet－induced obesity in mice with haploinsuffieieney of SOCS3［J］.Journal of Natural Medicine，2004，10(7):734－738.

［28］LIU X，KIM C N，YANG J，et a1.Induction of apoptotic program in cell－free extracts:requirement for dATP and cytochrome C［J］.Cell，1996，86(1):147－157.

［29］JANG M，CAI L，UDEANI G O，et al.Cancer chemopreventive activity of resveratrol，a natural product derived from grapes［J］.Science，1997，275:218 －220.

［30］JIA N L，VICTOR C H，KUN M R，et al.Resveratrol modulates tumor cell proliferation and protein translation via SIRT1－dependent AMPK activation［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2010，58(3):1584－1592.