魚(yú)類脂肪與脂肪酸的轉(zhuǎn)運(yùn)及調(diào)控研究進(jìn)展

艾慶輝 嚴(yán) 晶 麥康森

（中國(guó)海洋大學(xué)海水養(yǎng)殖教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 青島 266003）

魚(yú)類脂肪與脂肪酸的轉(zhuǎn)運(yùn)及調(diào)控研究進(jìn)展

艾慶輝 嚴(yán) 晶 麥康森

（中國(guó)海洋大學(xué)海水養(yǎng)殖教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 農(nóng)業(yè)部水產(chǎn)動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)與飼料重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 青島 266003）

由于魚(yú)油資源短缺， 植物油在水產(chǎn)飼料中廣泛使用。然而， 隨之而來(lái)的魚(yú)體脂肪異常沉積等問(wèn)題也日益突出， 嚴(yán)重危害養(yǎng)殖魚(yú)類健康。脂肪的沉積是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程， 主要包括脂肪的合成、轉(zhuǎn)運(yùn)和分解。到目前為止， 在魚(yú)類中已經(jīng)進(jìn)行了大量關(guān)于植物油替代魚(yú)油影響脂肪沉積的研究。但是， 這些研究主要集中于脂肪的合成和分解， 有關(guān)脂肪轉(zhuǎn)運(yùn)的研究十分缺乏。脂肪轉(zhuǎn)運(yùn)不僅是影響組織脂肪沉積的重要因素， 而且在機(jī)體脂穩(wěn)態(tài)和能量平衡中起著重要作用。因此綜述了魚(yú)類脂蛋白的種類和組成， 魚(yú)類對(duì)脂肪和脂肪酸的轉(zhuǎn)運(yùn)， 營(yíng)養(yǎng)因素對(duì)脂肪和脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)的影響， 指出了脂類轉(zhuǎn)運(yùn)研究的重要性和緊迫性， 并且提出了未來(lái)需要努力的方向。

脂肪轉(zhuǎn)運(yùn)； 脂肪酸吸收； 脂蛋白； 脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)體； 脂肪酸結(jié)合蛋白

飼料中適宜的脂肪水平和均衡的脂肪酸組成對(duì)維持魚(yú)類正常生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖起著重要作用。近年來(lái)， 隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展， 高脂或高植物油飼料廣泛使用以及重金屬、有機(jī)物污染等環(huán)境因素的影響， 導(dǎo)致養(yǎng)殖魚(yú)類肝臟或腹腔脂肪過(guò)度沉積， 引起魚(yú)體代謝紊亂、免疫力降低， 嚴(yán)重危害養(yǎng)殖魚(yú)類的生長(zhǎng)和健康， 給養(yǎng)殖業(yè)造成巨大損失［1］。脂肪是魚(yú)體最重要的營(yíng)養(yǎng)物之一， 既可以作為能量來(lái)源， 也可以為機(jī)體提供多不飽和脂肪酸［2， 3］。多不飽和脂肪酸及其代謝產(chǎn)物作為信號(hào)傳導(dǎo)因子，直接調(diào)控轉(zhuǎn)錄因子活性， 影響一系列基因表達(dá)［4］。脂肪的沉積是一個(gè)復(fù)雜過(guò)程， 除了在魚(yú)類中已經(jīng)進(jìn)行了大量研究的脂肪合成和分解過(guò)程外［5］， 脂肪轉(zhuǎn)運(yùn)也是影響脂肪沉積的一個(gè)重要因素［6］。與哺乳動(dòng)物類似， 魚(yú)類的脂肪轉(zhuǎn)運(yùn)也是通過(guò)脂蛋白（Lipoprotein）來(lái)完成的。然而， 關(guān)于魚(yú)類脂肪轉(zhuǎn)運(yùn)的研究比較零散［7—10］， 到目前為止還未見(jiàn)系統(tǒng)報(bào)道。因此， 本文綜述了魚(yú)類脂肪和脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)及調(diào)控的相關(guān)研究成果， 以期為未來(lái)魚(yú)類脂肪異常沉積的研究提供參考和新的思路。

1 脂蛋白的種類和組成

1.1 脂蛋白的種類

脂蛋白一般根據(jù)密度大小分為5種： 乳糜微粒（Chylomicron， CM）、極低密度脂蛋白（Very-low density lipoprotein， VLDL）、中間密度脂蛋白（Intermediate-density lipoprotein IDL）、低密度脂蛋白（Low-density lipoprotein， LDL）和高密度脂蛋白（High-density lipoprotein， HDL）。魚(yú)類血漿中存在CM、VLDL、IDL、LDL和HDL［6］， 目前已通過(guò)密度梯度離心或快速蛋白液相色譜的方法分離得到了虹鱒（Oncorhynchus mykiss）［11］、歐洲鱸（Dicentrarchus labrax）［12］、條紋鱸（Morone saxatilis）［13］、真鯛（Sparus aurata）［14］、大西洋鮭（Salmo salar）［15］和團(tuán)頭魴（Megalobrama amblycephala）［7］等魚(yú)類的脂蛋白。

雖然脂蛋白的種類相同， 但在脂蛋白的組成上魚(yú)類與哺乳動(dòng)物存在差異。哺乳動(dòng)物中血漿脂蛋白以VLDL和LDL為主， 條紋鱸［13］、真鯛［14］、大西洋鮭［15］和團(tuán)頭魴［7］等魚(yú)類中血漿HDL所占的比例最大、濃度最高， VLDL濃度明顯低于HDL。VLDL的主要作用是將肝臟中過(guò)多的脂肪轉(zhuǎn)運(yùn)到外周組織， 其濃度與魚(yú)類攝食的狀態(tài)和攝食后的時(shí)間密切相關(guān)。條紋鱸攝食后血漿VLDL濃度是饑餓4周后的2倍多［13］， 歐洲鱸攝食后12—24h內(nèi)血漿VLDL的濃度明顯升高［12］。血漿中低濃度的VLDL表明肝臟向外分泌VLDL的速率比較慢或者VLDL在循環(huán)系統(tǒng)中的周轉(zhuǎn)速率非?？臁DL主要負(fù)責(zé)膽固醇的逆向轉(zhuǎn)運(yùn)［16］， 血漿中高濃度的HDL表明外周組織向肝臟轉(zhuǎn)運(yùn)膽固醇的速率較快。Santulli等［12］研究發(fā)現(xiàn)在歐洲鱸攝食后的72h內(nèi)血漿HDL的濃度明顯高于VLDL和LDL。目前為止， 魚(yú)類中VLDL水平低而HDL水平高的原因仍不清楚， 血漿VLDL濃度低而HDL濃度高的現(xiàn)象可能是魚(yú)類所特有的現(xiàn)象， 這種現(xiàn)象是否可以表明魚(yú)類脂蛋白代謝與哺乳動(dòng)物存在明顯差異還有待深入研究。

1.2 脂蛋白的組成

雖然各脂蛋白的比例上存在差異， 但在血漿脂蛋白的組成上， 魚(yú)類與哺乳動(dòng)物相似。脂蛋白的核心由疏水性的脂類［甘油三酯（Triacylglycerol， TAG）和膽固醇酯］組成， 這些脂類被親水性的磷脂（Phospholipids， PL）和膽固醇包被， 在脂蛋白的表面還有載脂蛋白（Apolipoprotein， apo）與脂類相互作用， 其基本功能是運(yùn)輸脂類及穩(wěn)定脂蛋白。TAG在CM、VLDL中的比例較高， 而PL、膽固醇則在LDL和HDL中的比例較高， 并且每種脂蛋白中均含有多種apo［11—13］。在鱒中， CM、VLDL、LDL和HDL中TAG的比例分別為84%、52%、22%和11%，PL的比例分別為8%、18%、27%和32%。至于apo，CM含apoAI、apoB等， VLDL和IDL含有apoAII、apoB和apoC等， LDL含apoAI、apoB等， HDL中apo的組成與其他脂蛋白的組成差異較大， 不含有apoB， 主要由apoAI和apoAII組成［11］。

apo不僅是脂蛋白的重要組成成分， 而且在脂蛋白的轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝過(guò)程中起著重要作用。哺乳動(dòng)物中apo的功能研究較清楚， HDL中的apoAI是卵磷脂膽固醇?；D(zhuǎn)移酶（Lecithin-cholesterol acyltransferase， LCAT）的激活劑， 可以加速游離膽固醇向肝臟轉(zhuǎn)移， 促進(jìn)膽固醇的清除［17］； apoCII是脂蛋白脂酶（Lipoprotein lipase， LPL）的輔因子， 可以激活LPL［17］； apoCIII可以刺激VLDL的組裝、分泌并且抑制VLDL被LPL水解等［17］。在魚(yú)類中， 已在虹鱒等重要經(jīng)濟(jì)魚(yú)類中克隆到了編碼apoAI、CI和CII的基因， 并確定了它們的部分特性和功能（表 1）［11， 18—26］。例如在虹鱒中， 雖然apoCII在結(jié)構(gòu)上與哺乳動(dòng)物存在很大的差異， 但也具有激活LPL的作用， 并且在低溫（10℃）條件下比人血漿的活性更強(qiáng)， 這表明虹鱒apoCII已經(jīng)適應(yīng)在低溫條件下發(fā)揮作用［22］。此外， 還在鰻（Anguilla japonica）［27］、紅鰭東方鲀（Takifugu rubripes）［28］和點(diǎn)帶石斑魚(yú)（Epinephelus coioides）［29］中發(fā)現(xiàn)了魚(yú)類特有的、分子量為14 kD 的apo（apo 14）， 其主要在肝臟和腦中表達(dá)， 可能在肝臟和腦的形態(tài)發(fā)生與生長(zhǎng)中發(fā)揮重要作用。雖然已經(jīng)研究了魚(yú)類apo的部分特性和功能， 然而各種apo在脂蛋白組裝、轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中的作用及營(yíng)養(yǎng)調(diào)控機(jī)制在魚(yú)類中的研究仍十分缺乏。

2 脂肪轉(zhuǎn)運(yùn)及其調(diào)控

2.1 脂肪轉(zhuǎn)運(yùn)

在機(jī)制上， 魚(yú)類脂肪的轉(zhuǎn)運(yùn)與哺乳動(dòng)物相比沒(méi)有根本性的區(qū)別［30］。在鮭鱒中， 腸上皮細(xì)胞將吸收的脂類重新酯化并合成為CM， 通過(guò)淋巴系統(tǒng)進(jìn)入血液循環(huán)； CM中的TAG在血管內(nèi)壁LPL的作用下分解為脂肪酸， 被肌肉、脂肪組織等外周組織利用，形成的CM殘?bào)w被肝臟攝取， 這一過(guò)程稱為脂肪轉(zhuǎn)運(yùn)的外源性途徑（Exogenous pathway）。肝臟也可以將合成的脂肪通過(guò)VLDL轉(zhuǎn)運(yùn)至機(jī)體其他組織貯存或利用， 這一過(guò)程稱為脂肪轉(zhuǎn)運(yùn)的內(nèi)源性途徑（Endogenous pathway）。Kj?r等［30］在大西洋鱈（Gadus morhua）腸道中觀察到類似于CM的囊泡， 顆粒大小130—200 nm， 其大小在鱒CM大小范圍內(nèi)（80—800 nm）。這些CM位于微絨毛附近， 同樣也靠近基底膜外側(cè)， 形成了類似“轉(zhuǎn)運(yùn)的通路”， 表明大西洋鱈中CM是腸道脂類的主要轉(zhuǎn)運(yùn)載體。在大西洋鱈肝臟中也觀察到類似于VLDL的顆粒， 其大小為60—90 nm。到目前為止， 在魚(yú)類中已發(fā)現(xiàn)脂蛋白代謝過(guò)程中所需要的載脂蛋白（apoA、apoB、apoC等）、酶［微粒體甘油三酯轉(zhuǎn)移蛋白（Microsmal triglyceride transfer protein， MTP）、LPL、LCAT、膽固醇酯轉(zhuǎn)移蛋白（cholesterol ester transfer protein，CETP）等］、脂蛋白受體［低密度脂蛋白受體（LDL receptor， LDLR）、低密度脂蛋白受體相關(guān)的蛋白（LDLR related protein-1， LRP-1）、B族Ⅰ型清道夫受體（scavenger receptor B type I， SRBI等］［5， 6， 28， 31—33］。因此， 推測(cè)魚(yú)類中也存在著與哺乳動(dòng)物相似的脂肪轉(zhuǎn)運(yùn)方式。然而， 魚(yú)類脂肪轉(zhuǎn)運(yùn)的細(xì)節(jié)仍不清楚。

2.2 腸道脂肪轉(zhuǎn)運(yùn)的調(diào)控

脂蛋白中含有豐富的脂類， 這些脂類的組成易受飼料的影響（尤其是CM和VLDL［6］）， 因此飼料中脂類的含量和組成會(huì)影響腸道脂肪轉(zhuǎn)運(yùn)。研究發(fā)現(xiàn)飼料中中性脂含量過(guò)高、PL不足或者用植物油替代魚(yú)油均會(huì)導(dǎo)致大量的脂滴在鯽（Carassius auratus）、金頭鯛、北極紅點(diǎn)鮭（Salvelinus alpinus）、虹鱒腸上皮細(xì)胞中富積［34， 35］。其原因可能是腸上皮細(xì)胞脂蛋白合成不足， 不能及時(shí)將腸道吸收的脂類轉(zhuǎn)運(yùn)至機(jī)體其他組織， 從而導(dǎo)致脂滴富積。PL是CM的重要組成成分， 研究發(fā)現(xiàn)魚(yú)類PL合成能力不足是導(dǎo)致腸道脂滴富積的原因之一。飼料中添加PL可以緩解或者解決腸道脂滴富積， 加速腸道脂類的轉(zhuǎn)運(yùn)。PL的這種效果在仔稚魚(yú)中尤其明顯， 如在飼料中添加大豆磷脂可以顯著增加金頭鯛仔魚(yú)腸道中脂蛋白的數(shù)量及其大小， 促進(jìn)腸道脂肪的轉(zhuǎn)運(yùn)［36］； 添加雞蛋磷脂可以顯著增加虹鱒仔魚(yú)血液中CM的水平［37］； 在微顆粒飼料中添加大豆磷脂可以降低黃顙魚(yú)（Pseudobagrus fulvidraco）仔魚(yú)腸道中脂滴的富積， 隨著魚(yú)年齡的增長(zhǎng)， 魚(yú)體合成PL的能力增強(qiáng)， 腸道富積的脂滴也明顯減少［38］。

在促進(jìn)腸道脂肪轉(zhuǎn)運(yùn)方面， 不同種類的PL效果也不完全相同。在鯽仔魚(yú)中的研究表明磷脂酰膽堿（Phosphatidylcholine， PC）的效果要好于磷脂酰肌醇（Phosphatidylinositol， PI）［39］。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能有兩種： 首先， PC是魚(yú)類脂蛋白中PL的主要成分， 如在大西洋鮭血漿VLDL中其含量高達(dá)95%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)脂蛋白中其他的幾種PL， 如PI、磷脂酰乙醇胺（Phosphatidylethanolamine， PE）和磷脂酰絲氨酸（Phosphatidylserine， PS）［39］； 其次， PC對(duì)于apoB的合成有特殊的效果， 這種現(xiàn)象是在CaCo-2細(xì)胞中觀察到的， 而PE和PS在合成apoB時(shí)沒(méi)有這種特殊的效果［40］。

除了脂類外， 飼料中的蛋白源也會(huì)影響腸道脂肪的轉(zhuǎn)運(yùn)。Gu等［41］發(fā)現(xiàn)植物蛋白源替代60%魚(yú)粉會(huì)使大西洋鮭幽門(mén)盲囊脂肪大量沉積， apoB、apoAI和MTP基因表達(dá)量顯著升高， 這些基因表達(dá)量的上調(diào)可能是為了加速腸道中脂肪的轉(zhuǎn)運(yùn)。然而， 大多數(shù)研究表明植物蛋白源并不會(huì)導(dǎo)致腸道脂肪富積， 而是誘導(dǎo)腸炎， 尤其是豆粕的效果非常明顯［42］。腸道脂肪酸結(jié)合蛋白（FABP2）的功能是負(fù)責(zé)腸細(xì)胞內(nèi)脂肪酸的轉(zhuǎn)運(yùn)， 在大豆誘導(dǎo)腸炎的過(guò)程中，F(xiàn)ABP2的基因與蛋白表達(dá)水平均顯著降低， 然而還未見(jiàn)到研究FABP2表達(dá)降低的原因及降低后對(duì)腸道脂肪轉(zhuǎn)運(yùn)影響的報(bào)道。此外， 雖然CM在脂類的外源性轉(zhuǎn)運(yùn)甚至脂類代謝過(guò)程中發(fā)揮著重要的作用， 然而有關(guān)CM組裝及其分泌營(yíng)養(yǎng)調(diào)控的研究在魚(yú)類中尚未開(kāi)展。

2.3 肝臟脂肪轉(zhuǎn)運(yùn)的調(diào)控

apoB100是VLDL的重要組成成分， 且每個(gè)VLDL只含有1個(gè)apoB100分子， 因此apoB100的分泌會(huì)對(duì)VLDL的組裝產(chǎn)生重要影響［43］。在哺乳動(dòng)物中， apoB100的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控研究較為透徹。脂肪酸會(huì)影響apoB100分泌， 并且不同種類的脂肪酸效果也不盡相同。在碳鏈長(zhǎng)度方面， 與胎牛血清蛋白相比，棕櫚酸（16︰0）會(huì)顯著刺激原代肝細(xì)胞apoB100的分泌； 與棕櫚酸相比， 己酸（6︰0）、辛酸（8︰0）、癸酸（10︰0）和十二碳酸（12︰0）均會(huì)抑制apoB100分泌， 并且癸酸的效果最好［44］。在不飽和度方面， 硬脂酸（18︰1n-9）對(duì)apoB100分泌沒(méi)有明顯影響， 棕櫚酸和亞油酸（18︰2n-6）會(huì)顯著促進(jìn)其分泌［45］； 而花生四烯酸（20︰4n-6， ARA）和二十碳六烯酸（22︰6n-3， DHA）則會(huì)抑制其分泌［46］。

對(duì)于apoB100分泌的影響， 不同脂肪酸的調(diào)控機(jī)制也不盡相同。在McA-RH7777細(xì)胞（大鼠肝癌細(xì)胞）模型中研究發(fā)現(xiàn)， 棕櫚酸和油酸均會(huì)抑制apoB100的表達(dá)， 但油酸的作用更強(qiáng)， 因?yàn)槠鋾?huì)增加神經(jīng)酰胺、活性氧（Reactive oxygen species， ROS）的生成， 從而誘導(dǎo)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激（Endoplasmic reticu lum stress， ERS）； DHA則不會(huì)誘導(dǎo)ERS， 但可以通過(guò)自噬作用， 抑制apoB100的分泌［47］。另外， 脂肪酸的處理時(shí)間和濃度也會(huì)影響apoB100的分泌。油酸在短時(shí)間內(nèi)可以刺激apoB100的分泌， 這主要是通過(guò)降低apoB100的降解來(lái)完成， 但長(zhǎng)期、高濃度作用下會(huì)導(dǎo)致ERS， 從而抑制apoB100的分泌［47］。除了apoB100外， MTP在VLDL的組裝過(guò)程中也起著重要作用， 抑制MTP的活性或者編碼MTP的基因突變或基因敲除也會(huì)導(dǎo)致VLDL組裝受阻［48， 49］。

雖然哺乳動(dòng)物中肝脂轉(zhuǎn)運(yùn)的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控機(jī)制較明確， 但魚(yú)類中相關(guān)研究仍很缺乏。在團(tuán)頭魴中，高脂飼料會(huì)抑制肝臟TAG的分泌， 導(dǎo)致肝脂沉積增加［7］。在飼料中添加高水平的膽堿（1800 mg/kg飼料）可以顯著提高團(tuán)頭魴肝臟apoB100和MTP的基因表達(dá)， 并且顯著降低高脂飼料組魚(yú)體肝臟脂肪沉積［50］， 可能原因是膽堿促進(jìn)了肝臟VLDL的分泌從而加速肝脂向外轉(zhuǎn)運(yùn)。在脂肪源方面， 與菜籽油組相比飼料中高含量的EPA或DHA（EPA、DHA占總脂肪酸的比例超過(guò)40%）會(huì)降低大西洋鮭肝細(xì)胞甘油酯的分泌［5］。此外， 研究發(fā)現(xiàn)僅用植物油替代魚(yú)油并不會(huì)影響血漿和VLDL中TAG的含量［5， 15， 51］， 用植物蛋白完全替代魚(yú)粉會(huì)使血漿TAG含量顯著降低［52］， 然而當(dāng)用高水平的植物蛋白、植物油同時(shí)替代魚(yú)粉、魚(yú)油時(shí)血漿TAG含量顯著升高［53］， 這些結(jié)果表明植物蛋白源和植物油在影響魚(yú)體肝臟脂肪轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)存在著交互作用， 具體調(diào)控機(jī)制還有待深入研究。

表 1 魚(yú)類載脂蛋白的研究進(jìn)展Tab. 1 Progress of apolipoprotein reasearchin fish

3 脂肪酸的轉(zhuǎn)運(yùn)

3.1 脂肪酸的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)

脂蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)的TAG， 在LPL的作用下分解為脂肪酸， 然后才能進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)。LPL是分解脂蛋白中TAG的限速酶。在哺乳動(dòng)物中， LPL主要由心臟、肌肉和脂肪等組織合成和分泌［6］。然而， 在虹鱒和真鯛肝臟、肌肉和脂肪組織中均發(fā)現(xiàn)了LPL基因表達(dá)和/或者酶活［54， 55］， 并且沒(méi)有發(fā)現(xiàn)肝脂酶活性， 表明魚(yú)類肝臟LPL行使了哺乳動(dòng)物肝脂酶的功能［26］。與哺乳動(dòng)物類似， 魚(yú)類血液內(nèi)水解形成的脂肪酸進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)并不完成是被動(dòng)擴(kuò)散的過(guò)程， 存在著膜相關(guān)的脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)體介導(dǎo)的轉(zhuǎn)運(yùn)［56， 57］， 并且發(fā)現(xiàn)大西洋鮭肝細(xì)胞對(duì)長(zhǎng)鏈多不飽和脂肪酸（20︰5n-3＞18︰3n-3=22︰6n-3＞18︰2n-6＞18︰1n-9）的吸收更依賴于膜蛋白的調(diào)節(jié)［58］。此外， 在虹鱒、大西洋鮭等魚(yú)類中已克隆到兩種脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)體——脂肪酸移位酶（Fatty acid translocase， CD36）和脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1 （Fatty acid transport protein， FATP1）的全長(zhǎng)或核心片段。在虹鱒中， FATP1在脂肪組織的表達(dá)量最高， 在白肌、紅肌和心臟中的表達(dá)量逐漸增加，與這三種組織β氧化的能力相一致， 而CD36在肝臟的表達(dá)量最高［8］。脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)體在各組織的表達(dá)水平不同， 表明不同種類的脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)體在各組織的相對(duì)重要性不同， 不同組織在利用脂肪酸作為能量來(lái)源上可能存在著差異。如在大西洋鮭中， FATP1在內(nèi)臟周的脂肪組織表達(dá)量高于CD36， 而在其他組織中（如肝臟、白肌、紅肌、心臟等）CD36的表達(dá)量均高于FATP1， 尤其是肝臟和紅?。?0］。

3.2 脂肪酸在細(xì)胞內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)

脂肪酸進(jìn)入細(xì)胞后， 胞質(zhì)型脂肪酸結(jié)合蛋白（Cytoplasmic fatty acid-binding protein， FABPc）將其轉(zhuǎn)運(yùn)到不同的位點(diǎn)進(jìn)行代謝或者儲(chǔ)存。FABPc在組織中分布廣泛， 對(duì)脂肪酸有很高的親和力， 可以將其從細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)到胞內(nèi)的利用位點(diǎn)， 在脂肪酸代謝中起著重要作用。哺乳動(dòng)物中已發(fā)現(xiàn)12種FABP，剛發(fā)現(xiàn)時(shí)一般以其最先被分離的組織來(lái)命名， 如肝型（Live-type FABP， L-FABP）、心型（Heart-FABP， HFABP）等［59］。然而， 由于多數(shù)FABP不僅在一個(gè)組織中分布， Hertzel和Bernlohr［59］提出了新的命名方法， 根據(jù)被鑒定的時(shí)間順序， 在每種FABP后加一個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字， 如FABP1 （肝型）、FABP2 （腸型）等。

到目前為止， 已經(jīng)證實(shí)魚(yú)類和蝦蟹中也存在多種FABP。這些種類的FABP與哺乳動(dòng)物的同源性較高， 甚至還發(fā)現(xiàn)了在哺乳動(dòng)物中不存在的FABP10 和FABP11［60—64］。與哺乳動(dòng)物相比， 魚(yú)類FABP的特點(diǎn)是同源基因很多， 如FABP1a和FABP1b、FABP10a 和FABP10b、FABP11a和FABP11b等， 出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因是發(fā)生在2億多年前的輻鰭魚(yú)家系全基因組倍增（Whole-genome duplication）［65］。肝臟、肌肉和脂肪組織是魚(yú)體的主要脂肪貯存部位， 其中肝臟主要表達(dá)FAPB10， 肌肉中FABP3的表達(dá)量最高， 其次是FABP11， 脂肪組織主要表達(dá)FABP11［10， 66］， 因此本文主要討論這幾種FABP在肝臟、肌肉和脂肪組織中的研究進(jìn)展。

3.3 脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)的調(diào)控

在魚(yú)類中脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控已有報(bào)道， 主要集中于不同的飼料組成對(duì)LPL、CD36、FATP和FABP基因表達(dá)的影響。對(duì)于LPL， 有研究表明高脂飼料對(duì)真鯛和大黃魚(yú)肝臟LPL基因表達(dá)沒(méi)有顯著影響［67， 68］。然而， 也有學(xué)者發(fā)現(xiàn)高脂會(huì)顯著提高團(tuán)頭魴、雜交羅非魚(yú)和大菱鲆肝臟LPL的表達(dá)量［7， 69， 70］。出現(xiàn)這種差異的原因可能與魚(yú)的種類、飼料組成以及環(huán)境條件有關(guān)。脂肪源方面， 在真鯛和虹鱒的研究中發(fā)現(xiàn)n-3 LC-PUFA可以顯著提高肝臟LPL的表達(dá)， 肌肉LPL的表達(dá)不受影響， 然而脂肪組織的表達(dá)量則明顯降低［32， 54］。對(duì)于不同組織， 有研究發(fā)現(xiàn)LPL的表達(dá)受季節(jié)的影響， 肝臟和脂肪組織在春季LPL表達(dá)量最高， 而肌肉LPL在夏季表達(dá)量最高。這些結(jié)果表明， LPL基因表達(dá)的調(diào)控在不同品種的魚(yú)類以及不同組織中之間存在著明顯差異， 并且受環(huán)境的影響較大， 其營(yíng)養(yǎng)調(diào)控機(jī)制仍有待深入研究。CD36、FATP和FABP的表達(dá)同樣受到營(yíng)養(yǎng)因素的調(diào)控。用高脂飼料投喂團(tuán)頭魴， 肝臟FATP、FABP表達(dá)量顯著增加， 肝臟脂肪含量增加［71］。在蛋白源方面， 植物蛋白源替代60%的魚(yú)粉對(duì)大西洋鮭肝臟CD36表達(dá)沒(méi)有明顯影響， 但FATP的表達(dá)量顯著升高， 同時(shí)肝臟中也出現(xiàn)大量脂肪沉積， 這可能暗示了CD36和FATP在脂肪酸的吸收過(guò)程中起著不同的作用。在脂肪源方面， 攝食豆油組日本沼蝦肝胰腺FABP10基因表達(dá)量明顯高于牛油和魚(yú)油組［72］。用豆油替代魚(yú)油不會(huì)影響大西洋鮭肝細(xì)胞對(duì)油酸的吸收， 與之對(duì)應(yīng)的是肝細(xì)胞CD36和FATP的表達(dá)量也沒(méi)有明顯變化［73］。在其他組織中，用混合植物油完全替代魚(yú)油， 大西洋鮭白肌CD36、FATP、FABP3和FABP11的表達(dá)量顯著降低， 紅肌中這些基因的表達(dá)量均沒(méi)有顯著變化［10］，與之相對(duì)應(yīng)的是， 替代組白肌中TAG和總脂的含量下降了約30%， 而紅肌TAG和總脂含量沒(méi)有顯著明顯變化［74］。這些結(jié)果表明植物油替代魚(yú)油會(huì)降低大西洋鮭白肌對(duì)脂肪酸的吸收和轉(zhuǎn)運(yùn)。類似的， 替代組肌隔和內(nèi)臟脂肪組織總脂含量呈不同程度的降低， FABP11表達(dá)量也顯著下調(diào)， 然而FABP3的表達(dá)沒(méi)有明顯變化， 可能原因是FABP3與FABP11在轉(zhuǎn)運(yùn)脂肪酸的功能上存在著差異。有研究表明FABP3的功能與線粒體β氧化密切相關(guān)［6 6］，F(xiàn)ABP11與哺乳動(dòng)物的FABP4一樣均為脂肪細(xì)胞型FABP， 因此其功能可能與FABP4類似（參與細(xì)胞內(nèi)TAG的合成或分解［59］）， 不過(guò)這還需要進(jìn)一步的證實(shí)。關(guān)于組織脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)體、FABP的表達(dá)與脂肪含量之間的關(guān)系， Torstensen等［53］得到了不同的結(jié)果， 當(dāng)用植物蛋白源和植物油替代80%的魚(yú)粉和70%的魚(yú)油時(shí)， 大西洋鮭腹腔脂肪組織CD36、FATP1和FABP3的表達(dá)不受影響， FABP11的表達(dá)量顯著降低， 然而其脂肪含量顯著升高。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是FABP11具有與FABP4類似的功能（兩者均為脂肪細(xì)胞型FABP）， 其表達(dá)量的降低可以調(diào)控脂肪酸從脂肪細(xì)胞中流出［59］。另一方面，Jordal等［6 6］研究發(fā)現(xiàn)大西洋鮭白肌和紅肌中FABP3的蛋白表達(dá)存在著轉(zhuǎn)錄后調(diào)控。因此， 在探討FABP的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控時(shí)， 蛋白水平的檢測(cè)也是非常重要的。

除了飼料組成外， 攝食狀態(tài)也會(huì)影響到魚(yú)體的脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)。在正常投喂?fàn)顟B(tài)下， 虹鱒白肌、紅肌和肝臟FATP1和CD36 的表達(dá)量均沒(méi)有變化， 而脂肪組織FATP1和CD36 的表達(dá)量在第35天時(shí)顯著高于第15和第25天， 這與投喂35d后腸系膜脂肪指數(shù)的升高是一致的［8］， 說(shuō)明虹鱒攝食一段時(shí)間后會(huì)誘導(dǎo)脂肪組織增強(qiáng)對(duì)脂肪酸的吸收。在饑餓2周后，大西洋鮭脂肪組織FATP1和CD36的表達(dá)量顯著降低， 而白肌和肝臟FATP1、CD36的表達(dá)量則無(wú)顯著變化［9］， 表明饑餓時(shí)脂肪組織通過(guò)降低對(duì)脂肪酸的吸收以增加其他組織如肌肉對(duì)脂肪酸的可獲得性， 以便其氧化供能。饑餓后肝臟FABP3的表達(dá)量顯著升高， FABP3有轉(zhuǎn)運(yùn)脂肪酸進(jìn)入線粒體氧化的作用［66］， 這說(shuō)明肝臟中進(jìn)入線粒體進(jìn)行氧化的脂肪酸增加， 這對(duì)于食物缺乏的自然條件下肝細(xì)胞維持能量供應(yīng)是非常重要的。

4 展望

本文綜述了魚(yú)類脂肪和脂肪酸轉(zhuǎn)運(yùn)的過(guò)程（圖 1）及營(yíng)養(yǎng)因素對(duì)轉(zhuǎn)運(yùn)的影響。然而， 與哺乳動(dòng)物相比，魚(yú)類的脂肪轉(zhuǎn)運(yùn)體系和轉(zhuǎn)運(yùn)的細(xì)節(jié)尚未明確， 相關(guān)研究亟待加強(qiáng)。首先， 要完善脂肪和脂肪酸的轉(zhuǎn)運(yùn)體系， 掌握魚(yú)類與哺乳類轉(zhuǎn)運(yùn)之間存在的差異（如魚(yú)類脂蛋白以HDL為主， 而VLDL濃度低）， 分析產(chǎn)生差異的原因和對(duì)魚(yú)類脂類轉(zhuǎn)運(yùn)的影響以及具有的生物學(xué)意義。其次， 明確不同魚(yú)類魚(yú)油替代前后魚(yú)體主要脂肪儲(chǔ)存部位脂類轉(zhuǎn)運(yùn)的特點(diǎn)、存在的差異和相應(yīng)的調(diào)控機(jī)制， 并分析不同組織代謝狀態(tài)的變化（如脂解率升高等）對(duì)其他組織脂肪轉(zhuǎn)運(yùn)產(chǎn)生的影響， 為營(yíng)養(yǎng)調(diào)控脂肪的轉(zhuǎn)運(yùn)提供基礎(chǔ)。第三，魚(yú)類脂類轉(zhuǎn)運(yùn)也面臨著其他問(wèn)題（環(huán)境污染、抗?fàn)I養(yǎng)因子、營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩等）， 研究不同條件對(duì)脂類轉(zhuǎn)運(yùn)的影響及其調(diào)控機(jī)制將更有利于理解和調(diào)控魚(yú)類脂肪轉(zhuǎn)運(yùn)。

圖 1 魚(yú)類中脂類的轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程（參考Sheridan等［8］， 并作適當(dāng)修改）Fig. 1 Proposed lipid transport process in fish （Sheridan， et al.［8］*）

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RESEARCH PROGRESSES OF LIPIDS AND FATTY ACIDS TRANSPORT IN FISH

AI Qing-Hui， YAN Jing and MAI Kang-Sen
（The Key Laboratory of Aquaculture Nutrition and Feed （Ministry of Agriculture） and Key Laboratory of Mariculture （Ministry of Education）， Ocean University of China， Qingdao 266003， China）

Vegetable oils have been widely used in aquafeeds because of the shortage of global fish oil resources. However， the excess lipid accumulation in fish has been an increasingly serious problem to fish health. Lipid deposition is a complex process， including lipogenesis， lipid transport and lipolysis. Numerous studies examined effects of vegetable oils replacing fish oil on lipid deposition in fish. by mainly focused on the lipogenesis and lipolysis， little researches were conducted on lipid transport that not only regulates lipid deposition of a specific tissue but also plays a pivotal role in lipid homeostasis and energy balance in organisms. Therefore， this paper reviewed the types and compositions of lipoproteins， lipids and fatty acids transports in fish， and effects of nutritional factors on lipids and fatty acids transport， and proposed the direction of future research.

Lipid transport； Fatty acid uptake； Lipoprotein； Fatty acid transporter； Fatty acid binding protein

S965.1

A

1000-3207（2016）04-0859-10

10.7541/2016.111

2015-04-23；

2015-10-10

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（31372541和31172425）； 教育部博士點(diǎn)基金（20120132110007）；國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃（2014CB138600）資助 ［Supported by the National Natural Science Foundation of China （31372541 and 31172425）； Ph.D. Programs Foundation of Ministry of Education of China （20120132110007）； National Basic Research Program of China （973Program）（2014CB138600）］

艾慶輝， E-mail： qhai@ouc.edu.cn