共軛亞油酸誘導(dǎo)多種細(xì)胞凋亡

共軛亞油酸誘導(dǎo)多種細(xì)胞凋亡

齊仁立 黃金秀 宋凡 陳英 黃萍
（重慶市畜牧科學(xué)院 農(nóng)業(yè)部養(yǎng)豬科學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 養(yǎng)豬科學(xué)重慶市市級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 重慶市養(yǎng)豬工程技術(shù)研究中心，榮昌 402460）

共軛亞油酸（Conjugated linoleic acid，CLA）是多種十八碳二烯酸異構(gòu)體的統(tǒng)稱，具有抗腫瘤，減少體脂沉積，抗氧化等多種生理作用；CLA能夠通過誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡實(shí)現(xiàn)其生理作用。針對(duì)CLA誘導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞，脂肪細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞等多種細(xì)胞的凋亡進(jìn)行總結(jié)并加以分析，以期為相關(guān)研究提供幫助。

共軛亞油酸 細(xì)胞凋亡 腫瘤細(xì)胞 脂肪細(xì)胞

共軛亞油酸（Conjugated linoleic acid，CLA）是人和動(dòng)物所必需的脂肪酸——亞油酸的同分異構(gòu)體，是多種十八碳二烯酸構(gòu)象和位置異構(gòu)體的統(tǒng)稱。從20世紀(jì)后期開始，越來越多的研究關(guān)注于CLA復(fù)雜而多樣的生物學(xué)作用。人和動(dòng)物的體內(nèi)不能合成CLA，主要從食物中攝取。CLA具有抗腫瘤、促生長、減少體內(nèi)脂肪沉積、抗氧化、提高機(jī)體免疫力、防治糖尿病等多種生理作用［1-5］。CLA具有眾多的異構(gòu)單體，其中c9，t11-CLA和t10，c12-CLA是目前研究較多的兩種異構(gòu)單體，它們展現(xiàn)出的生理作用具有明顯的差異［1］。作為一種廣受關(guān)注的營養(yǎng)素，CLA已經(jīng)被大量應(yīng)用到食品、藥品、保健品和畜牧養(yǎng)殖等諸多領(lǐng)域。

細(xì)胞凋亡是多細(xì)胞生物一種正常的生命現(xiàn)象，在受到外部或者內(nèi)部的刺激以后，細(xì)胞為了維護(hù)內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)，出現(xiàn)由多種基因控制的細(xì)胞程序性的主動(dòng)死亡。細(xì)胞凋亡的主要特征包括單個(gè)細(xì)胞脫離，DNA破碎，染色質(zhì)凝聚，線粒體腫脹和凋亡小體的形成，最終凋亡小體被吞噬以結(jié)束［6，7］。細(xì)胞凋亡涉及一系列的基因激活、信號(hào)傳導(dǎo)和表達(dá)調(diào)控，許多酶和蛋白因子都涉及到細(xì)胞凋亡的過程中，如半胱氨酸蛋白酶家族（Caspase）和B淋巴細(xì)胞瘤2（B-cell lymphoma-2，BCL-2）蛋白家族都對(duì)細(xì)胞凋亡起到重要調(diào)控作用［8，9］。

當(dāng)前，關(guān)于CLA的研究發(fā)現(xiàn)這類化合物對(duì)于多種細(xì)胞的凋亡都具有誘發(fā)或者促進(jìn)作用，特別是CLA的抗腫瘤作用幾乎主要都是通過誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡實(shí)現(xiàn)的。本文對(duì)CLA誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡及其分

子機(jī)制進(jìn)行討論，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)研究提供幫助。

1 CLA誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的凋亡

在不同體內(nèi)和體外試驗(yàn)中，CLA都表現(xiàn)出有力的抗癌作用，除了抑制腫瘤細(xì)胞增殖和分化［1，10］，國內(nèi)外許多研究都證實(shí)了CLA能夠誘導(dǎo)和促進(jìn)包括乳腺癌、結(jié)腸癌和肝癌在內(nèi)的多種腫瘤（癌）細(xì)胞的凋亡。Ip等［11］發(fā)現(xiàn)共軛亞油酸處理降低了大鼠胸腺腫瘤模型和胸腺腫瘤細(xì)胞中凋亡抑制因子BCL-2的表達(dá)，而對(duì)Bax、Bak 、P53、Bad的表達(dá)無影響。Lihui等［12］發(fā)現(xiàn)t10，c12-CLA 處理激活了TM4t 乳腺腫瘤細(xì)胞內(nèi)的Caspase9和Caspase3，降低了細(xì)胞內(nèi)BCL-2的蛋白水平，導(dǎo)致細(xì)胞的凋亡。袁賢琳［13］研究了c9，t11-CLA和t10，c12-CLA誘導(dǎo)的乳腺癌細(xì)胞MCF-7和SKBr3的凋亡，試驗(yàn)結(jié)果顯示2種CLA單體對(duì)轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子PPARγ與凋亡相關(guān)因子Bax、Bcl-2和Caspase-3的表達(dá)影響呈劑量和時(shí)間依賴性，他認(rèn)為CLA可能作為PPAR-γ的配體通過激活PPARγ-BCL-2-Caspase3細(xì)胞凋亡信號(hào)通路而實(shí)現(xiàn)抑制腫瘤細(xì)胞生長的作用。宋琳亮［14］發(fā)現(xiàn)CLA長期處理能夠?qū)е赂伟┘?xì)胞Bel7402出現(xiàn)典型的凋亡特征，并且其中需要COX-2和PPARγ的參與，但是不同CLA異構(gòu)體的作用機(jī)制不盡相同，對(duì)于c9，t11-CLA來說PPARγ很可能是一個(gè)關(guān)鍵的調(diào)控點(diǎn)，但對(duì)于t10，c12-CLA而言并不十分重要。除了直接誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，CLA對(duì)于已經(jīng)產(chǎn)生的細(xì)胞凋亡還具有促進(jìn)作用。Qixia等［15］研究發(fā)現(xiàn)單獨(dú)使用5-氟尿嘧啶治療結(jié)腸癌只能減少20%的癌細(xì)胞，但是如果同時(shí)使用CLA處理，就能顯著增加HT-29結(jié)腸癌細(xì)胞的凋亡率。

迄今為止，已經(jīng)可以明確CLA誘導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞凋亡是實(shí)現(xiàn)其抗癌作用的重要途徑。通過觀察發(fā)現(xiàn)，CLA處理的濃度和時(shí)間對(duì)其誘導(dǎo)的腫瘤細(xì)胞凋亡具有顯著的影響。而且，不同的CLA異構(gòu)單體對(duì)同一種腫瘤細(xì)胞的影響并不相同，可能某種異構(gòu)體發(fā)揮作用而另外的異構(gòu)體則沒有影響，也可能某種異構(gòu)體能夠誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，而另外一種單體則能夠改變細(xì)胞增殖和分化。因此，研究和比較不同CLA異構(gòu)單體的生理作用對(duì)于深入探索其抗癌抗腫瘤機(jī)制具有深遠(yuǎn)的影響。

2 CLA誘導(dǎo)脂肪細(xì)胞的凋亡

CLA的另一個(gè)重要生理作用就是對(duì)脂肪代謝的調(diào)節(jié)。在鼠、兔、雞、牛及人等不同試驗(yàn)中都已經(jīng)明確CLA能夠減少體內(nèi)脂肪的產(chǎn)生和沉積，而在體外的細(xì)胞培養(yǎng)中也發(fā)現(xiàn)CLA能夠抑制不同種類動(dòng)物的脂肪細(xì)胞增殖和分化［16-18］。但是關(guān)于CLA誘導(dǎo)脂肪細(xì)胞的凋亡的研究還比較匱乏。近年來，國內(nèi)外一些試驗(yàn)相繼提供了證據(jù)——CLA可以誘導(dǎo)脂肪細(xì)胞的凋亡。Nobuyo等［19］研究發(fā)現(xiàn)使用含1% CLA的飼糧飼喂C57BL/6J小鼠數(shù)周，小鼠體內(nèi)脂肪含量明顯減少，而且脂肪細(xì)胞出現(xiàn)明顯的凋亡特征，如DNA碎片化斷裂。此外，小鼠體內(nèi)腫瘤壞死因子α（Tumor necrosis factor α，TNF-α）mRNA水平提高了12倍。而TNF-α 是已知的可以明顯抑制脂肪細(xì)胞分化、促進(jìn)其凋亡的蛋白因子。Evans 等［20］使用CLA處理3T3-L1前脂肪細(xì)胞系4 d后，細(xì)胞的增殖數(shù)量隨著CLA濃度加大而減少。此外，CLA還使融合后的細(xì)胞內(nèi)TG含量減少，細(xì)胞數(shù)目減少，并有凋亡特征存在。他認(rèn)為CLA的抗肥胖作用是通過抑制細(xì)胞分化，減少甘油三酯的合成，誘發(fā)脂肪細(xì)胞凋亡實(shí)現(xiàn)的。Kimberly等［21，22］發(fā)現(xiàn)t10，c12-CLA能夠引起小鼠脂肪組織的消耗和凋亡，主要體現(xiàn)在脂肪細(xì)胞核小體DNA的碎片化，并且這種作用與小鼠的遺傳背景有關(guān)，他們隨后的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)飼糧中添加CLA的混合物在5 d內(nèi)就能夠引起小鼠白色脂肪組織的凋亡。國內(nèi)學(xué)者翟嘉潔［23］試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)c9，t11-CLA對(duì)脂肪細(xì)胞的能量代謝具有促進(jìn)作用但是不影響細(xì)胞凋亡、脂肪酸氧化和脂解作用。而t10，c12-CLA雖然對(duì)脂解作用無明顯影響，但是卻對(duì)能促進(jìn)與能量代謝、誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡和脂肪酸氧化相關(guān)蛋白的表達(dá)產(chǎn)生顯著調(diào)節(jié)作用。

綜合以上試驗(yàn)結(jié)果分析認(rèn)為，CLA減少人和動(dòng)物體內(nèi)脂肪沉積的生物學(xué)效應(yīng)至少部分是通過誘導(dǎo)脂肪細(xì)胞的凋亡實(shí)現(xiàn)的，但是由于脂肪細(xì)胞自身特點(diǎn)（胞內(nèi)大部分都是脂滴）會(huì)阻礙凋亡特征的出現(xiàn)（凋亡小體的形成）［6］，一些其他細(xì)胞上比較典型的凋亡現(xiàn)象在脂肪細(xì)胞中不容易檢測(cè)，所以關(guān)于CLA誘導(dǎo)脂肪細(xì)胞的凋亡還需要驗(yàn)證。此外，CLA誘導(dǎo)脂肪細(xì)胞凋亡經(jīng)由怎樣的信號(hào)通路，涉及哪些調(diào)控

分子都有待闡明。

3 CLA誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡

Michaela等［24］最早報(bào)道了，包括CLA在內(nèi)的多種飽和、不飽和脂肪酸都可以誘導(dǎo)人的臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞凋亡，它們能夠使Bak表達(dá)顯著升高，并且跟處理劑量有密切關(guān)系。隨后，又有多項(xiàng)研究證實(shí)CLA等脂肪酸可以誘導(dǎo)血管內(nèi)皮細(xì)胞和腸道內(nèi)皮細(xì)胞的凋亡［25，26］。目前，關(guān)于CLA誘導(dǎo)內(nèi)皮細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制尚不清楚，但可能是通過復(fù)雜的分子信號(hào)傳遞影響了細(xì)胞周期進(jìn)程實(shí)現(xiàn)的。

4 CLA誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制

細(xì)胞凋亡是一個(gè)復(fù)雜的過程，涉及眾多的調(diào)控因子，經(jīng)由不同的信號(hào)分子傳遞，最終得以形成。而綜合當(dāng)前多項(xiàng)研究結(jié)果表明，CLA作為一種凋亡刺激因子，在不同的細(xì)胞中可能是經(jīng)由不同的方式誘導(dǎo)凋亡。例如，CLA可以在小鼠前胃癌細(xì)胞中通過誘導(dǎo)脂質(zhì)過氧化產(chǎn)物的形成誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡也可以通過激活ERK/MAPK信號(hào)通路誘導(dǎo)上皮腫瘤細(xì)胞的凋亡，再或者CLA通過在動(dòng)物體內(nèi)代謝轉(zhuǎn)化，形成類花生酸類物質(zhì)參與到細(xì)胞凋亡過程中。

細(xì)胞凋亡的信號(hào)傳遞主要通過線粒體途徑、死亡受體途徑和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑這三種調(diào)控途徑實(shí)現(xiàn)［27］（圖1）。凋亡刺激信號(hào)至少可以激活三條信號(hào)通路中的一種，但是在某些情況下三者又是互相關(guān)聯(lián)的，如在死亡受體FAS（CD95/apo-1）應(yīng)答的肝細(xì)胞凋亡途徑中，凋亡啟動(dòng)因子Caspase-8的活化不能達(dá)到足夠水平，需要借助線粒體途徑放大凋亡信號(hào)，激活更多的Caspase-8以促進(jìn)凋亡信號(hào)傳遞［28］。

圖1 細(xì)胞凋亡信號(hào)［27］

Caspase 3位于Caspase級(jí)聯(lián)反應(yīng)的下游，是該蛋白家族中最關(guān)鍵的凋亡執(zhí)行者，它的活化被認(rèn)為細(xì)胞凋亡進(jìn)入不可逆階段［29，30］。BCL-2蛋白家族對(duì)于細(xì)胞凋亡同樣具有調(diào)控重要作用，該家族中的Bax、Bad和Bid等能夠促進(jìn)凋亡，而BCL-2和BCL-x則能夠抑制凋亡。目前，不同的試驗(yàn)結(jié)果有明顯的差異，多數(shù)研究認(rèn)為CLA主要經(jīng)由線粒體途徑誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的產(chǎn)生［20，21］。CLA處理使Caspase 家族成員激活和表達(dá)上調(diào)，下調(diào)凋亡抑制因子BCL-2的表達(dá)，促進(jìn)線粒體中的細(xì)胞色素C的釋放，對(duì)細(xì)胞凋亡的信號(hào)起到誘導(dǎo)和放大的作用。此外，CLA處理還能夠刺激一些細(xì)胞炎癥因子如TNF α和IL 6的產(chǎn)生，而這些炎癥因子又可以通過死亡受體途徑誘導(dǎo)和促使細(xì)胞凋亡［19，31］。但也有研究認(rèn)為CLA誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡至少在一定程度上是一種非典型的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)途徑在CLA誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡中也起到了重要作用［32］。

5 結(jié)語

CLA誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡并不是通過單一凋亡通路發(fā)揮作用，很有可能針對(duì)不同的細(xì)胞涉及不同的調(diào)控分子和信號(hào)通路，或者多個(gè)通路共同參與其中，具體分子機(jī)制有待深入研究。此外，CLA的多種異構(gòu)體可能扮演了不同的角色，需要進(jìn)一步篩選分析。探明CLA誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡的分子機(jī)制，將對(duì)于腫瘤和代謝疾病的治療具有重要參考意義。

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（責(zé)任編輯 狄艷紅）

Apoptosis of Various Cell Induced by Conjugated Linoleic Acid

Qi Renli Huang Jinxiu Song Fan Chen Ying Huang Ping
（Chongqing Academy of Animal Sciences，Key Laboratory of Pig Industry Sciences，Ministry of Agriculture，Rongchang，Chongqing Key Laboratory of Pig Industry Sciences，Chongqing Engineering Research Center for Swine，Rongchang 402460）

Conjugated linoleic acid（CLA）is a family of C18 fatty acids with conjugated double bonds. The CLA have beneficial physiological effects for human and animal, such as anti-tumor, reducing body fat deposition and anti-oxidation, and also, CLA can induce cell apoptosis to exert its physiological functions. This paper summarized and discussed the cell apoptosis induced by CLA, in order to provide assistance for relative researches.

Conjugated linoleic acid Apoptosis Tumor cell Adipose cell

2013-07-28

國家“973”計(jì)劃項(xiàng)目（2012CB124702），重慶市科委基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)（13426），重慶市農(nóng)發(fā)資金項(xiàng)目（13412）

齊仁立，男，博士，助理研究員，研究方向：動(dòng)物脂肪代謝；E-mail：qirenli1982@163.com

黃萍，女，高級(jí)畜牧師，研究方向：豬肉品質(zhì)調(diào)控；E-mail：505254858@qq.com