脂肪型脂肪酸結(jié)合蛋白的生理功能及在禽類中的研究進(jìn)展

范芮銘，孟 博，曹中贊，欒新紅

(沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)畜牧獸醫(yī)學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)，110866)

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脂肪型脂肪酸結(jié)合蛋白的生理功能及在禽類中的研究進(jìn)展

范芮銘，孟 博，曹中贊，欒新紅*

(沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)畜牧獸醫(yī)學(xué)院，遼寧沈陽(yáng)，110866)

脂肪型脂肪酸結(jié)合蛋白(A-FABP)又稱為脂肪酸結(jié)合蛋白4(FABP4)或A-FABP，是脂肪酸結(jié)合蛋白(FABPs)家族中的一員，能結(jié)合多種疏水性化合物，在脂肪和卵巢組織中分布廣泛，參與脂肪酸的合成代謝，作用于卵巢組織中，對(duì)于禽類產(chǎn)蛋中脂肪酸的沉積會(huì)起到關(guān)鍵的作用，調(diào)控禽類產(chǎn)蛋過程中蛋的脂肪酸營(yíng)養(yǎng)沉積，提高產(chǎn)蛋優(yōu)良性能。該蛋白又與肌間脂肪(IMF)含量有關(guān)，保證了肉質(zhì)的良好品質(zhì)，這讓A-FABP在禽類養(yǎng)殖中的研究逐漸成為熱點(diǎn)。論文就該蛋白的生理功能和在禽類中的研究進(jìn)展做一介紹。

脂肪型脂肪酸結(jié)合蛋白；脂肪酸結(jié)合蛋白；脂肪組織

脂肪型脂肪酸結(jié)合蛋白(A-FABP)是一類低分子量蛋白，作用是參與脂肪代謝、長(zhǎng)鏈脂肪酸的轉(zhuǎn)運(yùn)及攝取，在白色與棕色脂肪細(xì)胞中大量表達(dá)。研究發(fā)現(xiàn)，脂肪組織缺失A-FABP基因后，機(jī)體對(duì)于胰島素信號(hào)與葡萄糖攝取增加，這表明該基因在脂肪細(xì)胞與巨噬細(xì)胞中都存在作用。肌間脂肪沉積量與肉質(zhì)量有關(guān)，A-FABP基因?qū)￠g脂肪沉積有作用，可以通過人為干預(yù)A-FABP基因來控制禽類的體重、脂肪率，更好的進(jìn)行飼養(yǎng)管理和節(jié)約飼糧。脂肪組織中含有豐富的A-FABP，本文將就該基因的結(jié)構(gòu)與生理作用，及其在禽類中的一些研究進(jìn)展加以闡述。

1 FABPs家族概況

目前已經(jīng)證實(shí)，脂肪酸結(jié)合蛋白(FABPs)家族至少有10種脂肪酸結(jié)合蛋白，而且這些脂肪酸結(jié)合蛋白在不同的組織中以不同的形式存在。FABPs存于動(dòng)物機(jī)體中，除紅細(xì)胞外，在哺乳動(dòng)物的組織中廣泛分布[1]。到目前為止，在脊椎動(dòng)物中已確定FABPs的12個(gè)亞型[2]。根據(jù)最初分離到它們的組織以及組織特異性分布情況，F(xiàn)ABPs分為肝臟型FABP(L-FABP，即FABP1)、小腸型FABP(I-FABP，即FABP2)、心型FABP(H-FABP，即FABP3)、脂肪細(xì)胞型FABP(A-FABP，即FABP4)、表皮型FABP(E-FABP，即FABP5)、回腸型FABP(IL-FABP，即FABP6)、腦型FABP(B-FABP，即FABP7)、髓磷脂型FABP(M-FABP，即FABP8)、睪丸型FABP(T-FABP，即FABP9)9種類型。

FABPs屬于小分子量蛋白，分子質(zhì)量為14 ku～15 ku，其胞漿蛋白主要與脂肪酸結(jié)合[3]。盡管基因結(jié)構(gòu)中4個(gè)外顯子和3個(gè)內(nèi)含子高度保守[4]，但FABPs家族在脊椎動(dòng)物和無脊椎動(dòng)物之間氨基酸序列的同源性一般是較低的，為17%～67%。蛋白三級(jí)結(jié)構(gòu)中的共同點(diǎn)是N端由2個(gè)短α螺旋和10個(gè)反向平行的β鏈構(gòu)成的β折疊桶，配體結(jié)合的部位即β折疊桶的中心[5]。

FABPs的生理作用包括脂肪酸的攝取與利用、細(xì)胞內(nèi)靶向脂肪酸在特定細(xì)胞器內(nèi)的代謝和細(xì)胞結(jié)構(gòu)的保護(hù)等[6-8]。在細(xì)胞內(nèi)FABPs將脂肪酸從質(zhì)膜運(yùn)送至代謝場(chǎng)所，包括β氧化或甘油三酯的合成處。不同的FABP調(diào)節(jié)不同的細(xì)胞過程，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)脂肪酸的濃度[9]。

2 A-FABP

2.1 A-FABP簡(jiǎn)介

作為FABPs家族中的一員，脂肪型脂肪酸結(jié)合蛋白(A-FABP)有與該家族普遍一致的生理作用，只是作用部位不盡相同。研究發(fā)現(xiàn)，高脂飼糧飼喂后，動(dòng)物缺乏A-FABP，并出現(xiàn)較低的血漿胰島素水平及體重下降現(xiàn)象。此外還證實(shí)，在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物脂肪組織中，A-FABP的作用具有代償性。用小鼠作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物時(shí)發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)ABP參與脂質(zhì)代謝的改變，包括調(diào)控脂肪分解和脂肪生成[10]。這些途徑分析表明，A-FABP 基因可能參與脂肪分解的基因下調(diào)和脂肪合成有關(guān)的多個(gè)基因上調(diào)。

2.2 A-FABP的分子結(jié)構(gòu)特征

A-FABP分子質(zhì)量為15 ku，基因全長(zhǎng)8 kb左右。A-FABP基因AP-1的結(jié)合位點(diǎn)、C/EBP、TATA盒等依賴性位點(diǎn)均包含在5′上游調(diào)控區(qū)。在前脂肪細(xì)胞分化的過程中，啟動(dòng)子位點(diǎn)不少調(diào)控元件之間起作用，A-FABP基因 mRNA表達(dá)量顯著增加，從而活化A-FABP基因的表達(dá)[11]。

3 A-FABP的功能

A-FABP是膜周邊蛋白，在許多組織中表達(dá)，特別是在與脂質(zhì)代謝相關(guān)的脂肪組織中。A-FABP的蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)中心能可逆的與長(zhǎng)鏈脂肪酸相結(jié)合，幫助脂肪酸的運(yùn)輸及代謝[12]。長(zhǎng)鏈脂肪酸可誘導(dǎo)A-FABP的表達(dá)。A-FABP是過氧化物酶體增殖物激活受體γ(PPARγ)的一個(gè)重要的脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)靶基因，而PPARγ是A-FABP基因表達(dá)的重要調(diào)節(jié)因子，在巨噬細(xì)胞和脂肪細(xì)胞中PPARγ可特定地誘導(dǎo)A-FABP表達(dá)。A-FABP作為脂肪酸的分子伴侶，與細(xì)胞胞內(nèi)脂質(zhì)的生物靶點(diǎn)和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路協(xié)同作用[13]。研究證實(shí)了利用PPARγ結(jié)合長(zhǎng)鏈脂肪酸，增加其濃度以誘導(dǎo)控制A-FABP基因的表達(dá)。

動(dòng)物脂肪組織中A-FABP基因缺失增加了脂肪酸的濃度，證實(shí)脂肪的分解量上升。由此推測(cè)，若A-FABP缺失，脂肪分解作用應(yīng)升高。另外，A-FABP在肌肉脂肪細(xì)胞的分化過程中提高甘油三酯的沉積，使肌間脂肪(IMF)沉積增多，因此A-FABP基因可作為檢測(cè)肉質(zhì)的候選基因[14]。

4 A-FABP與禽類產(chǎn)蛋的營(yíng)養(yǎng)調(diào)控

禽蛋中所含的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)除11%的蛋白質(zhì)以外，脂肪所占的比例也在10.5%左右。禽蛋胚胎各階段發(fā)育的能量來源為脂肪酸，保證了禽類胚胎的正常生長(zhǎng)發(fā)育[15]。禽蛋中脂類主要沉積在卵黃，同時(shí)脂類也是卵黃中最重要的營(yíng)養(yǎng)成分。在蛋雞中，重2 kg的蛋雞每天大約在飼糧中攝入3 g脂肪，但是卵黃所需要的總脂肪含量達(dá)5 g～6 g，與飼糧中攝取的相差2 g～3 g，蛋鴨中，與雞同等重量下每天所需的脂肪是4.8 g，卵黃需求是8 g[16]，與蛋雞相似。這樣除在飼糧中攝取外源的脂肪酸外，剩下的缺口自然就需要依靠自身脂肪酸的合成，以滿足每日禽蛋中的脂肪酸需求量。禽類產(chǎn)蛋時(shí)脂類的合成有規(guī)律，在排卵前幾天會(huì)大量合成，為脂類沉積做準(zhǔn)備[17]。

A-FABP基因參與脂肪酸的合成代謝，這樣推測(cè)該基因?qū)τ谇蓊惍a(chǎn)蛋中脂肪酸的沉積會(huì)起到關(guān)鍵的作用，在禽類產(chǎn)蛋過程中對(duì)蛋的脂肪酸營(yíng)養(yǎng)沉積起到調(diào)控作用。

5 A-FABP在禽類中的研究進(jìn)展

在家禽中，關(guān)于脂類代謝調(diào)控相關(guān)基因在雞中研究較多。除A-FABP外，雞的幾個(gè)基因已被證實(shí)可參與調(diào)節(jié)脂肪細(xì)胞分化，如脂蛋白脂酶(LPL)、過氧化物酶體增殖物激活受體(PPAR)等[18]。A-FABP在鵝中的研究較少，很多數(shù)據(jù)、試驗(yàn)項(xiàng)目還不是很完善，鵝的瘦素受體(LEPR)已經(jīng)被證實(shí)在脂質(zhì)代謝中起重要作用，而油酸可以激活雞和鵝的脂肪細(xì)胞的分化。在鴨脂肪細(xì)胞中，是油酸起著類似的作用，還是A-FABP基因參與鴨脂肪細(xì)胞分化過程仍然未知。

5.1 雞的A-FABP研究

研究A-FABP基因在雞體中的作用機(jī)制時(shí)，結(jié)果顯示，對(duì)雞該基因的cDNA序列進(jìn)行克隆，與mRNA分析表明，A-FABP基因在雞的脂肪組織中表達(dá)顯著[19]。通過研究北京油雞 A-FABP 基因多態(tài)性發(fā)現(xiàn)，A-FABP基因可能是影響雞脂肪代謝的主效基因[20]。

5.2 鴨的A-FABP研究

研究A-FABP基因在鴨脂肪組織中的作用機(jī)制，經(jīng)試驗(yàn)證實(shí)，通過克隆雌鴨脂肪組織中的A-FABP基因cDNA序列對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，與禽類中鵝、雞的同源性有94%[21]。A-FABP基因在其他組織中的表達(dá)量遠(yuǎn)小于在脂肪組織中的表達(dá)量，顯然A-FABP基因具有很高的保守性，在表達(dá)中也具有組織特異性[22]。

5.3 鵝的A-FABP研究

鵝的A-FABP基因研究不多。該基因鵝的編碼區(qū)進(jìn)行克隆測(cè)序發(fā)現(xiàn)與雞的核苷酸序列及翻譯成氨基酸后的核苷酸同源性相近，分別是94%和97%，且該基因內(nèi)含子核苷酸序列的同源性鵝與雞相比達(dá)到74%[23]。高脂高糖飼喂過程中，A-FABP基因在朗德鵝各組織中的表達(dá)量為肝、脂肪表達(dá)很明顯，分居第一和第二位；而腎、睪丸、腦表達(dá)量較少，且數(shù)據(jù)分析表明在肝臟和脂肪中比較后表達(dá)量差異不明顯[24]，但是較其他的組織差異較大(P<0.05)[25]。對(duì)禽類A-FABP基因的分析之后可以看出，雞、鴨、鵝3個(gè)物種同源性基本一致，且在3個(gè)物種中的脂肪組織里表達(dá)較明顯，這樣通過數(shù)據(jù)也可得A-FABP基因參與脂肪酸的合成代謝從而對(duì)調(diào)控起重要作用。

6 展望

在畜牧生產(chǎn)中，養(yǎng)殖者一味追求供求關(guān)系、生產(chǎn)周期，使禽類快速增重，普遍會(huì)提高飼糧添加的能量值，在脂肪細(xì)胞中A-FABP會(huì)影響甘油三酯的沉積，脂肪過多沉積，會(huì)降低飼糧的轉(zhuǎn)化率，飼養(yǎng)成本增加，畜產(chǎn)品品質(zhì)下降，禽類脂肪堆積過多，造成消費(fèi)者在食用肉品的同時(shí)也攝入了較多的脂肪，造成身體上的問題，如糖尿病、動(dòng)脈粥樣硬化、肥胖等。A-FABP基因的研究大多是關(guān)于其能改變脂肪細(xì)胞的增殖，影響肌間脂肪(IMF)的含量，實(shí)現(xiàn)改善肉質(zhì)的目的，也可以通過基因篩選出為人類所用的優(yōu)良品種。從研究中發(fā)現(xiàn)，雖然A-FABP基因參與肌間脂肪的形成，但是否可以直接斷定該基因就是決定性的影響因素尚不明確，還需要后續(xù)試驗(yàn)證明。應(yīng)從肌間脂肪形成的分子機(jī)制、A-FABP位點(diǎn)篩選、表達(dá)關(guān)系上進(jìn)行充分的論證研究。

[1] Haunerland N H, Spener F. Properties and physiological significance of fatty acid binding proteins[J].Adv Mol Cell Biol，2003, 33(3):99-122.

[2] Liu R Z, Li X, Godbout R, et al. A novel fatty acid-binding protein (FABP) gene resulting from tandem geneduplication in mammals: transcription in rat retina and testis[J].Genomics，2008, 92:436-445.

[3] 徐云鵬. FABP2基因及其SNP與兒童單純性肥胖的關(guān)系研究[D]. 河北北方學(xué)院，2014.

[4] Schaap F G, Vusse G J, Glatz J F, et al. Evolution of the family of intracellular lipid binding proteins in vertebrates[J]. Mol Cell Biochem，2002, 239:69-77.

[5] Zimmerman A W, Veerkamp J H. New insights into the structure and function of fatty acid-binding proteins[J].Cell Mol Life Sci，2002,11:1096-1116.

[6] Corsico B, Liou H L, Storch J, et al. The alphahelical domain of liver fatty acid, binding proteinis responsible for the diffusion-mediated transfer of fatty acids to phospholipid membranes[J].Bio Chem, 2004, 43:3600-3607.

[7] Ho S Y, Delgado L, Storch J, et al. Monoacylglycerol metabolism in human intestinal Caco-2 cells: evidence for metabolic compartmentation and hydrolysis[J]. Biol Chem，2002, 277:1816-1823.

[8] Storch J, Veerkamp J H, Hsu K T, et al. Similar mechanisms of fatty acid transfer from human and roden fatty acid-binding proteins to membranes: liver, intestine, heart muscle and adipose tissue FABPs[J]. Mol Cell Biochem，2002, 239:25-33.

[9] 高 清，徐 波，郭漢城，等. 脂肪酸結(jié)合蛋白3對(duì)足細(xì)胞脂肪代謝的影響[J]. 腎臟病與透析腎移植雜志，2015，24(4):319-324.

[10] 劉 璐，張鳴鳴，李英霞，等. 脂肪酸結(jié)合蛋白4小分子抑制劑研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)藥物化學(xué)雜志，2013 (5): 400-405.

[11] 榮光輝，侯水生，趙文明，等. 脂肪型脂肪酸結(jié)合蛋白基因的研究概況[J]. 畜牧與獸醫(yī)，2014，46 (4): 114-118.

[12] 劉 騰，王寶維，李 楨. 脂肪型脂肪酸結(jié)合蛋白A-FABP基因的研究進(jìn)展[J]. 家禽科學(xué)，2012，45(5): 45-49.

[13] Garinshkolnik T, Rudich A, Hotamisligil G S, et al. FABP4 attenuates PPARγ and adipogenesis and is inversely correlated with PPARγ in adipose tissues[J]. Diabetes, 2014,63(3):900-911.

[14] Smith A J, Thompson B R, Sanders M A, et al. Interaction of the adipocyte fatty acid -binding proteinwith the hormone -sensitive lipase:regulation by fatty acids and phosphorylation[J]. J Biol Chem, 2007, 282(44): 32424-32432.

[15] Moran E T. Nutrition of the developing embryo and hatchling.[J]. Poultry Science, 2007, 86(5):1043-1049.

[16] 石天虹，黃保華，魏祥法，等. 不同飼料添加劑對(duì)鴨蛋成分、蛋品質(zhì)和蛋黃著色效果影響的研究[J]. 飼料工業(yè)，2010，31(21):7-11.

[17] 李 軍. 海蘭蛋雞和振寧土雞間卵黃生成的比較及雌激素對(duì)卵黃蛋白生成的調(diào)節(jié)作用[D]. 浙江大學(xué)，2014.

[18] 孫艷發(fā)，張 敏，李 焰，等. 維生素E對(duì)動(dòng)物脂肪代謝調(diào)控的研究進(jìn)展[J]. 中國(guó)畜牧雜志，2015， 51(13):82-85.

[19] 王啟貴. 雞FABP基因克隆、表達(dá)特性及功能研究[D]. 黑龍江省哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，博士論文，2004.

[20] 羅桂芬，陳繼蘭，孫世鐸，等. 雞A-FABP基因多態(tài)性分析及其與脂肪性狀的相關(guān)研究[J]. 遺傳，2006，28(1):39-42.

[21] 張 軍，董 飚，張 紅，等. 鴨A-FABP基因的克隆及其組織表達(dá)[J]. 畜牧獸醫(yī)學(xué)報(bào)，2008，39(6)：819-822.

[22] 李 羚，邢朝鳳，周國(guó)平. 微小RNA介導(dǎo)的RNA激活的研究進(jìn)展[J]. 中華醫(yī)學(xué)雜志，2014，94(30):83-85.

[23] 敖金霞. 鵝GH和A-FABP基因的克隆及其與生長(zhǎng)和屠體組成性狀的相關(guān)研究[D]. 黑龍江哈爾濱：東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，碩士論文，2005.

[24] 楊志剛，王寶維，葛文華，等. A-FABP基因內(nèi)含子2多態(tài)性及A-FABP基因在鵝組織中的差異表達(dá)研究[J]. 中國(guó)畜牧雜志，2009，45(17)：3-8.

[25] 榮光輝. 北京鴨A-FABP基因組織表達(dá)特征及表達(dá)效應(yīng)[D]. 江蘇揚(yáng)州：揚(yáng)州大學(xué), 2014.

Physiological Function of A-FABP and Its Research Progress in Poultry

FAN Rui-ming,MENG Bo,CAO Zhong-zan,LUAN Xin-hong

(CollegeofVeterinaryandAnimalScience,ShenyangAgriculturalUniversity,Shenyang,Liaoning,110866,China)

Adipocyte fatty acid binding protein also known as fatty acid binding protein 4 (FABP4) or A-FABP, is a member of the family fatty acid binding proteins (FABPs), can be combined with a variety of hydrophobic compounds, widely distributed in the ovary and adipose tissue, involved in the synthesis of fatty acid metabolism for ovarian tissues and fatty acid deposition in eggs,and plays a key role in fatty acid deposition, nutrition regulation during egg laying of poultry, improve the excellent performance of laying. The protein is also related to the intramuscular fat (IMF) content to ensure the good quality of meat.A-FABP in poultry breeding research has gradually become a hot spot. This review described the physiological function of the protein and the progress in the study of poultry.

2016-10-15

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31372395)

范芮銘(1989-)，男，內(nèi)蒙古赤峰人，碩士研究生，主要從事動(dòng)物生理學(xué)與生殖內(nèi)分泌學(xué)研究。 *通訊作者

S855.12

A

1007-5038(2017)05-0089-04