魚類PPARs基因組織表達及功能研究進展

高俊 杜富寬 顧若波

(南京農(nóng)業(yè)大學無錫漁業(yè)學院，江蘇 無錫 214081) 徐鋼春 南京農(nóng)業(yè)大學無錫漁業(yè)學院，江蘇 無錫 214081;中國水產(chǎn)科學研究院淡水漁業(yè)研究中心，農(nóng)業(yè)部淡水漁業(yè)和種質(zhì)資源利用重點實驗室，江蘇 無錫 214081 中國水產(chǎn)科學研究院淡水漁業(yè)研究中心，農(nóng)業(yè)部淡水漁業(yè)和種質(zhì)資源利用重點實驗室，江蘇 無錫 214081 南京農(nóng)業(yè)大學無錫漁業(yè)學院，江蘇 無錫 214081;中國水產(chǎn)科學研究院淡水漁業(yè)研究中心，農(nóng)業(yè)部淡水漁業(yè)和種質(zhì)資源利用重點實驗室，江蘇 無錫 214081

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魚類PPARs基因組織表達及功能研究進展

高俊 杜富寬 顧若波

(南京農(nóng)業(yè)大學無錫漁業(yè)學院，江蘇 無錫 214081) 徐鋼春 南京農(nóng)業(yè)大學無錫漁業(yè)學院，江蘇 無錫 214081;中國水產(chǎn)科學研究院淡水漁業(yè)研究中心，農(nóng)業(yè)部淡水漁業(yè)和種質(zhì)資源利用重點實驗室，江蘇 無錫 214081 中國水產(chǎn)科學研究院淡水漁業(yè)研究中心，農(nóng)業(yè)部淡水漁業(yè)和種質(zhì)資源利用重點實驗室，江蘇 無錫 214081 南京農(nóng)業(yè)大學無錫漁業(yè)學院，江蘇 無錫 214081;中國水產(chǎn)科學研究院淡水漁業(yè)研究中心，農(nóng)業(yè)部淡水漁業(yè)和種質(zhì)資源利用重點實驗室，江蘇 無錫 214081

過氧化物酶體增殖物激活受體(PPARs)是一種新型的固醇類激素受體，也是配體依賴的核轉(zhuǎn)錄因子，由英國科學家Issemann等在1990年首先發(fā)現(xiàn)。近年來，PPARs在人類、嚙齒動物及家禽家畜的各方面研究取得突出進展。目前，對于魚類PPARs的研究主要集中在基因克隆、組織表達和功能預測上。對魚類PPARs基因的組織表達及功能研究進展進行了綜述。

PPARs；組織表達；功能；魚類

過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferator activated receptor,PPARs)，由英國科學家Issemann等[1]在1990年首先發(fā)現(xiàn)。自發(fā)現(xiàn)以來，國內(nèi)外研究人員對PPARs進行了廣泛的研究。目前，國內(nèi)外研究人員對嚙齒動物和人類以及家禽家畜的PPARs基因的結(jié)構(gòu)和功能、各組織中的表達量、調(diào)控脂類代謝和影響表達的因素等方面進行了廣泛而深入的研究。PPARs主要作用于特定的目標基因來調(diào)控脂肪酸的合成與分解代謝、脂肪細胞的增殖和分化、心肌的能量與脂肪平衡、胎盤發(fā)育、炎癥反應等，并影響胰島素敏感性和糖類代謝[2]。人類的PPARs在動脈粥樣硬化有關(guān)的脂質(zhì)代謝和血管反應中起到重要作用[3]，而且能夠抑制其他心血管疾病，還能在2型糖尿病、胰島素抵抗等糖尿病代謝綜合征中發(fā)揮關(guān)鍵作用[4]。PPARs信號轉(zhuǎn)導途徑是脂質(zhì)代謝三條主要途徑之一[5]。近年來，魚類PPARs的研究也正在開展起來，取得了一些進展?，F(xiàn)對魚類PPARs的組織表達及功能研究進展進行綜述。

1 PPARs的亞型、結(jié)構(gòu)和作用機制

PPARs具有PPARα、PPARβ(也稱PPARδ)、PPARγ 3種亞型。在河豚(Takifugurubripes)、斑馬魚(Daniorerio)、日本青鳉(Oryziaslatipes)、大菱鲆(Scophthalmusmaximus)及草魚(Ctenopharyngodonidellus)等魚類中，PPARα有2種類型，即PPARα1和PPARα2[6]。根據(jù)啟動子和拼接方式的不同，PPARγ產(chǎn)生了4種mRNA異構(gòu)體，分別是PPARγ1、PPARγ2、PPARγ3、PPARγ4[7]。

PPARs的結(jié)構(gòu)可分為A、B、C、D、E、F 6個區(qū)。其中5‘端的A/B區(qū)稱為配體非依賴的轉(zhuǎn)錄激活域，該區(qū)保守性很差，主要通過磷酸化作用來調(diào)節(jié)配體和受體之間的親和力來調(diào)節(jié)PPARs的活性；C區(qū)為DNA結(jié)合域(DNA biding domain，DBD)，該區(qū)高度保守，包含2個鋅指結(jié)構(gòu)和1個α螺旋的DNA結(jié)合基序；D區(qū)為靈活的鉸鏈區(qū)(hinge)，主要連接DBD與配體結(jié)合域(ligand biding domain，LBD)，參與PPARs的構(gòu)象變化；3’端的E/F區(qū)為保守性較差的LBD[2]。

PPARs的表達需要LBD與配體的結(jié)合。PPARs的轉(zhuǎn)錄活性需要靶基因啟動子上的PPAR反應元件(peroxisome proliferator response element，PPRE)。被配體激活的PPARs與類視黃醇X受體(retinoid X receptor，RXR)結(jié)合形成異二聚體，PPAR/RXR異二聚體與PPRE相結(jié)合，調(diào)節(jié)靶基因轉(zhuǎn)錄[8]。

2 PPARs的基因克隆和組織表達

目前，國內(nèi)外研究獲得了多種魚類的PPARs基因的全長，但是許多研究只是研究了PPARs的某一種亞型，根據(jù)開放閱讀框的序列推算出編碼的氨基酸的個數(shù)以及氨基酸的序列，并檢測了PPARs基因在各個組織的表達情況(表1)。

表1 魚類 PPARs 基因的克隆與組織表達情況

從表1可以看出，PPARs在不同魚類的表達存在組織特異性。這種情況還表現(xiàn)在其他魚類上。例如在斑馬魚中也檢測到了PPARs的 3種亞型，其中PPARα基因主要表達于肝臟、 腎臟、 腸和胰腺；PPARβ基因則在肝臟、腎近端和遠端小管、腎小球、胰腺等眾多組織中均有表達；PPARγ基因在胰腺、腸和性腺中表達量則很微弱[18]。在真鯛中，3種PPARs廣泛表達在脂肪組織、鰓、心臟、幼魚的肝細胞和成魚的卵巢中，然而，在精巢中沒有檢測到PPARα的表達，在肌肉中則沒有檢測到PPARγ的表達[19]。

3 PPARs的功能

目前有關(guān)魚類PPARα和PPARγ的功能研究有很多，而有關(guān)魚類PPARβ的研究較少，對于魚類的研究也主要集中在脂質(zhì)代謝上。PPARs在調(diào)控脂肪細胞的分化、脂質(zhì)代謝和部分脂肪因子的分泌起到重要作用[20]。魚類PPARα參與多種多樣的生理進程，可以通過調(diào)控參與脂質(zhì)代謝的酶和基因來維持體內(nèi)平衡[17]，還可以通過調(diào)節(jié)靶基因編碼的參與過氧化物酶體和線粒體脂肪酸β氧化的酶來調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝[20]，表明PPARα在脂質(zhì)代謝活躍的組織中高表達。賈成霞等[12]研究發(fā)現(xiàn)，虹鱒PPARα的mRNA在脂肪組織和脂肪含量較高的腹部肌肉、腸以及腎臟等脂肪酸代謝率較高的組織中表達；方玲玲等[14]研究表明，卵形鯧鲹PPARα的mRNA在腦脂肪組織、頭腎、腸和脾臟等脂肪含量豐富的組織中表達量較高。此外，Zhao等[16]研究發(fā)現(xiàn)，PPARα在精巢和卵巢中表達，精巢支持細胞和間質(zhì)細胞中的PPARα和其他2種亞型能為精子的發(fā)生提供環(huán)境，它們可能會直接參與生殖細胞的成熟。PPARγ是誘導調(diào)控脂肪細胞的分化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子之一，也是脂肪組織中調(diào)節(jié)脂質(zhì)沉積的主要調(diào)節(jié)因子[20]。鱸(Lateolabraxjaponicus)的PPARγ基因主要表達在肝臟、鰓和脂肪組織中，與斑馬魚(Daniorerio)、金頭鯛(Sparusaurata)PPARγ的組織分布類似，推測魚類PPARγ在功能上可能與哺乳動物不同[13]。然而，Cho等[8]研究表明，牙鲆PPARγ與哺乳動物類似，在脂質(zhì)代謝和脂肪生成中具有重要作用。此外，他們的研究還發(fā)現(xiàn)在饑餓狀況下和早期發(fā)育時期，PPARγ是不可或缺的。除此之外，PPARs還參與多種個體發(fā)生相關(guān)的生理進程，例如，骨骼的形成和分化、細胞增殖和上皮細胞分化以及個體發(fā)生過程中的脂質(zhì)代謝調(diào)節(jié)和免疫作用[21]。近年來，脂肪含量作為影響魚肉品質(zhì)的一項重要因素備受關(guān)注。PPARs在介導脂肪酸氧化及脂肪代謝中起到重要作用，其靶基因均與脂質(zhì)轉(zhuǎn)運和代謝相關(guān)[22]。

長期以來，脂肪組織一直被認為是被動的、不活躍的組織，因此國內(nèi)外大量研究在考慮減少魚體脂肪含量時主要從飼料組成角度開展工作，嘗試通過降低飼料脂肪含量,即被動減少養(yǎng)殖魚類脂肪攝入量來減少魚體脂肪含量,但是結(jié)果并不理想，不僅魚肉質(zhì)量沒有提高，而且抑制了魚類的正常生長，降低了養(yǎng)殖效率[12]。研究發(fā)現(xiàn)，許多脂肪酸及其代謝產(chǎn)物、貝特類和噻唑烷二酮類藥物、羅格列酮、小檗堿等是PPARs的激動劑[23～26]，能夠通過影響PPARs進而影響生物體內(nèi)脂肪合成和代謝。Li等[27]研究發(fā)現(xiàn)，團頭魴中微粒體甘油三酯轉(zhuǎn)運蛋白(microsomal triglyceride transfer protein,MTTP)與PPARα和PPARβ存在某種潛在的聯(lián)系。Cunha等[21]發(fā)現(xiàn)PPARs可通過對硬骨魚類卵和早期仔魚發(fā)育的脂肪酸代謝基因的調(diào)節(jié)來影響胚胎個體發(fā)育。

4 展望

綜上所述，PPARs在脂質(zhì)代謝方面發(fā)揮著重要的作用。此外，PPARs還能夠緩解氧化應激引起的炎癥反應和細胞凋亡。Zhang等[28]對脂肪性肝炎大鼠灌喂PPARα和PPARγ激動劑非諾貝特和羅格列酮，發(fā)現(xiàn)上調(diào)了PPARα和PPARγ的表達，還原性谷胱甘肽(GSH)和超氧化物歧化酶(SOD)的量顯著上升，丙二醛(MDA)的量顯著下降，炎癥反應因子腫瘤壞死因子α(TNF-α)顯著下降。Rani等[29]對高血糖大鼠腹腔注射PPARγ激動劑5,7-二羥黃酮，抑制了晚期糖基化終末產(chǎn)物及其受體(AGE-RAGE)引起的氧化應激和炎癥反應。Collino等[30]對大腦缺血再灌注損傷的大鼠灌喂PPARγ激動劑羅格列酮和吡格列酮，發(fā)現(xiàn)PPARγ表達的上調(diào)對大鼠大腦缺血再灌注引起的海馬體損傷起到了保護作用。曹澤玲等[31]對心肌缺血再灌注損傷的大鼠靜脈注射PPARγ激動劑吡格列酮，發(fā)現(xiàn)PPARγ的活化有效減少了心肌梗死面積，抑制心肌細胞的凋亡。李健等[32]的研究同樣也表明吡格列酮預處理減少了大鼠缺血再灌注損傷的心肌細胞梗死面積和細胞凋亡。然而，PPARs在魚類氧化應激引起的炎癥反應和細胞凋亡過程中的作用機制需要進一步研究。

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2016-07-26

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(201203065)；江蘇省科技成果轉(zhuǎn)化專項(BA2015167)；江蘇省水產(chǎn)三新工程重大專項(D2015-14)。

高俊(1992-)，碩士生，研究方向為魚類規(guī)?；庇敖】叼B(yǎng)殖技術(shù)。通信作者：顧若波，gurb@ffrc.cn。

Q75;Q959.4

A

1673-1409(2016)33-0043-04

[引著格式]高俊,徐鋼春,杜富寬，等.魚類PPARs基因組織表達及功能研究進展[J].長江大學學報(自科版)，2016，13(33)：43～46.