ADIPOQ基因調(diào)控豬脂肪沉積的研究進(jìn)展

程 娜，趙桂英

（云南農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科學(xué)技術(shù)學(xué)院，云南 昆明 650201）

我國(guó)是全球最大的豬肉生產(chǎn)及消費(fèi)國(guó)，據(jù)2014年美國(guó)農(nóng)業(yè)部（USDA）統(tǒng)計(jì)，我國(guó)豬肉消費(fèi)總量占世界的50%以上。近年來(lái)隨著人們生活質(zhì)量的提高，對(duì)豬肉品質(zhì)的要求也有很大程度的改變。豬肉品質(zhì)受非常多的因素影響，遺傳和營(yíng)養(yǎng)這兩大因素對(duì)肉質(zhì)的作用最為明顯[1]。當(dāng)豬肉肌肉內(nèi)含2%～3%脂肪含量時(shí)，肌肉呈現(xiàn)大理石花紋，并且肌間脂肪與肉質(zhì)口感呈正相關(guān)[2]，所以控制豬脂肪沉積，提高豬肉口感以滿(mǎn)足消費(fèi)者需求成為當(dāng)前待解決的問(wèn)題。已知脂肪酸結(jié)合蛋白（FABPs）基因、脂蛋白脂肪酶（LPL）基因、激素敏感脂肪酶（HSL）基因、黑素皮質(zhì)素4受體（MC4R）、肥胖相關(guān)基因（FTO）以及瘦蛋白（OB）基因這幾類(lèi)基因?qū)ωi的脂肪沉積具有明顯作用[3-5]。隨著分子生物學(xué)的不斷深入，科研人員希望從育種的角度找到更多影響脂肪沉積的基因，從而選育出更符合現(xiàn)代人們對(duì)豬肉營(yíng)養(yǎng)與口感的雙重要求。

脂聯(lián)素（Adiponectin）是由Scherer等首次在小鼠脂肪組織中發(fā)現(xiàn)并將其命名為脂肪細(xì)胞補(bǔ)體相關(guān)蛋白[6]，在其他研究成果中也被稱(chēng)為ADIPOQ、GBP28、apM1、ACRP30和ADPN。ADIPOQ是由脂肪組織特異性分泌的并且具有生物活性的激素，連同抵抗素（RSTN）、瘦素（LP）、白細(xì)胞介素（IL-6）、腫瘤壞死因子（TNF）、?；碳さ鞍祝ˋSP）、纖溶酶原激活物抑制劑（PAI）和血管緊縮素原（AGT）統(tǒng)稱(chēng)為脂肪細(xì)胞因子。ADIPOQ除了由脂肪細(xì)胞分泌外，還可以由肝實(shí)質(zhì)細(xì)胞、肌細(xì)胞、上皮細(xì)胞、成骨細(xì)胞等分泌[7]。ADIPOQ是一種對(duì)肥胖成負(fù)性調(diào)節(jié)的脂肪特異性蛋白質(zhì)，主要與ADIPOQ受體1（AdipoR1）、受體2（AdipoR2）和T-黏鈣蛋白結(jié)合發(fā)揮作用，當(dāng)動(dòng)物機(jī)體過(guò)度沉積脂肪時(shí)，ADIPOQ基因的表達(dá)量以及血液中ADIPOQ水平都會(huì)相應(yīng)下降[8]。

1 ADIPOQ基因結(jié)構(gòu)

ADIPOQ基因在人體內(nèi)屬于單拷貝基因，包含2個(gè)外顯子和2個(gè)內(nèi)含子[9]，全長(zhǎng)約為17 kb，其拷貝DNA序列長(zhǎng)為732 bp，共可編碼244個(gè)氨基酸[10]。人的ADIPOQ基因包括一個(gè)NH2終末端高度可變區(qū)，接著是膠原螺旋區(qū)和一個(gè)羧基終末C1q樣的球狀結(jié)構(gòu)域。在循環(huán)中，ADIPOQ形成低分子量的三聚體（67 kDa）、六聚體（140 kDa）以及一個(gè)至少由18個(gè)單體組成的高分子（300 kDa），另外由球狀結(jié)構(gòu)組成的較小形式的ADIPOQ也存在于血液中，其含量可以忽略不計(jì)。豬的ADIPOQ基因定位于第13號(hào)染色體上[11]，與人的ADIPOQ基因存在兩個(gè)氨基酸的差別，共可編碼242個(gè)氨基酸（見(jiàn)圖1）。

2 ADIPOQ基因?qū)χ敬x的調(diào)控

ADIPOQ在調(diào)節(jié)脂肪代謝中有重要意義，主要通過(guò)與受體結(jié)合，作用于靶組織而發(fā)揮生物學(xué)作用。ADIPOQ受體1（AdipoR1）認(rèn)為與球狀區(qū)域的ADIPOQ優(yōu)先結(jié)合，是球形脂聯(lián)素的高親和受體及全長(zhǎng)脂聯(lián)素的低親和受體，多數(shù)在骨骼肌細(xì)胞表達(dá)，通過(guò)腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）和絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路發(fā)揮作用。受體2（AdipoR2）與全長(zhǎng)脂聯(lián)素結(jié)合，主要在肝細(xì)胞表達(dá)，通過(guò)過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體（PPARα）通路發(fā)揮作用。T-鈣黏素主要是與心臟、肌肉和血管等組織里的ADIPOQ結(jié)合調(diào)節(jié)機(jī)體，通常在內(nèi)皮細(xì)胞及平滑肌中表達(dá)。

2.1 ADIPOQ對(duì)AMPK的調(diào)節(jié)

腺苷酸活化蛋白激酶（AMPK）是AMP依賴(lài)的蛋白激酶，以一種異源三聚體復(fù)合物的形式存在。AMPK通過(guò)調(diào)節(jié)葡萄糖平衡、脂肪酸氧化分解等調(diào)節(jié)機(jī)體能量穩(wěn)態(tài)。ADIPOQ主要通過(guò)增加細(xì)胞內(nèi)AMPK濃度進(jìn)而起到調(diào)節(jié)作用，目前人們尚未探究到它的具體機(jī)制，目前猜測(cè)是AMPK濃度升高后與腺嘌呤核苷酸活性或線(xiàn)粒體解偶聯(lián)有關(guān)。AMPK作為一種重要的蛋白激酶是機(jī)體內(nèi)代謝調(diào)節(jié)的關(guān)鍵分子，被稱(chēng)為狀態(tài)傳導(dǎo)器，機(jī)體內(nèi)AMP/ATP的值升高時(shí)AMPK將被激活。Tomas等[13]通過(guò)ADIPOQ作用于大鼠的趾長(zhǎng)伸肌發(fā)現(xiàn)ADIPOQ可使AMPK的活性大幅度提升，且ACC磷酸化水平也增強(qiáng)。一般情況下，ADIPOQ可使AMPK活性域內(nèi)172位的蘇氨酸殘基磷酸化來(lái)激活A(yù)MPK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，進(jìn)而使線(xiàn)粒體內(nèi)脂肪酸的氧化提高。AMPK一定程度上是作為p38-AMPK上游的激活激酶，但在ADIPOQ活化p38-AMPK信號(hào)過(guò)程中的具體作用仍需深入探究。

2.2 ADIPOQ對(duì)PPARα的調(diào)節(jié)

過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體（PPARα）通過(guò)提高脂蛋白脂酶基因的表達(dá)水平，從而促進(jìn)甘油三酯水解為甘油和脂肪酸，也可提高動(dòng)物體內(nèi)脂肪酸的跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)。有實(shí)驗(yàn)證實(shí)如果小鼠體內(nèi)缺乏PPARα，那么其血清中的自由脂肪酸含量也會(huì)升高。Tabandeh等[14]發(fā)現(xiàn)ADIPOQ受體1、受體2的蛋白質(zhì)水平在人參皂苷Rb1激活A(yù)DIPOQ信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的過(guò)程中明顯增高，這可能與PPARα的參與有一定關(guān)系。Yamauchi等[15]通過(guò)ADIPOQ干預(yù)C2C12細(xì)胞得到相似的結(jié)果，即PPARα的活性明顯提高，脂肪酸的氧化分解和葡萄糖攝取利用也顯著提升。Barger等[16]通過(guò)對(duì)原代乳鼠心肌細(xì)胞的提取實(shí)驗(yàn)，從而得出p38-MAPK使PPARα發(fā)揮作用的重要機(jī)制，主要是磷酸化PPARα的N-末端絲氨酸的殘基，PPARα可作為p38-MAPK通路下游一種極其重要的轉(zhuǎn)導(dǎo)因子。Yamauchi等[17]以肥胖自發(fā)突變的純合小鼠為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，用Apo-E基因敲除小鼠，發(fā)現(xiàn)控制PPARα的效能可以減少脂肪細(xì)胞發(fā)生肥大的概率。而且下調(diào)腫瘤壞死因子（TNF）、抵抗素及游離脂肪酸（FFA），同時(shí)上調(diào)ADIPOQ及瘦素（Leptin）可使肝臟和肌肉組織中的甘油三酯水平下降，這可以很大程度上緩解機(jī)體對(duì)胰島素抵抗作用。Chedid等[18]在研究脂聯(lián)素調(diào)控巨噬細(xì)胞氧化反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)中，用特定的沉默細(xì)胞干擾AdipoR1使其不能發(fā)揮作用，結(jié)果顯示gAcrp30依賴(lài)的PPAR-A活性明顯降低，葡萄糖的利用脂肪酸的氧化增加，ADIPOQ依賴(lài)的這種效應(yīng)無(wú)明顯變化。當(dāng)同時(shí)抑制AdipoR1和AdipoR2時(shí)，ADIPOQ以及gAcrp30依賴(lài)的PPARα活性、脂肪酸的氧化及葡萄糖的利用都將被消除?？梢钥闯?，PPARα是在脂聯(lián)素信號(hào)通路中作為一種重要的介導(dǎo)因子。ADIPOQ依賴(lài)的脂肪酸氧化及葡萄糖利用可以被p38MAPK抑制物DN-AMPK抑制，同樣SB203580作為一種競(jìng)爭(zhēng)性的抑制劑也可以選擇性的阻斷上述過(guò)程[19]。如果使C2C12肌細(xì)胞內(nèi)的AdipoR1表達(dá)作用增強(qiáng)，那么脂肪酸的氧化及葡萄糖的利用也相應(yīng)提高。在這個(gè)反應(yīng)中，DN-AMPK與SB203580也可以起到抑制作用。綜上所述，ADIPOQ可能通過(guò)活化PPARα途徑發(fā)揮減少脂肪沉積等效應(yīng)。

3 ADIPOQ基因?qū)ωi脂肪沉積的影響

近些年，國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者對(duì)豬脂聯(lián)素基因的表達(dá)量和多態(tài)性位點(diǎn)進(jìn)行了關(guān)聯(lián)分析，闡述了ADIPOQ影響脂肪沉積的作用機(jī)理與機(jī)制。

3.1 表達(dá)量不同對(duì)豬脂肪沉積的影響

李祥[20]采用熒光定量技術(shù)，檢測(cè)了榮昌豬和長(zhǎng)白豬體內(nèi)的ADIPOQ基因在其脂肪和肌肉組織中的表達(dá)變化，分析了表達(dá)量的差異對(duì)脂肪沉積性狀的影響。結(jié)果顯示：榮昌公豬除背最長(zhǎng)肌以外的九種組織基因表達(dá)量均高于榮昌母豬，ADIPOQ基因的表達(dá)量和腹部皮下脂肪差異極顯著，與背部皮下內(nèi)層脂肪基因差異顯著。陳其美[21]采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)，以體重均為114 kg的萊蕪豬、魯萊黑豬和大白豬各12頭去勢(shì)公豬為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，研究了ADIPOQ基因在這3個(gè)豬種的背最長(zhǎng)肌、背膘以及肝臟中的表達(dá)差異，并與肌內(nèi)脂肪（IMF）和背膘厚（BFT）進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，結(jié)果顯示：魯萊黑豬和萊蕪豬的背膘、背最長(zhǎng)肌和肝臟3個(gè)組織中，除背最長(zhǎng)肌外，ADIPOQ基因在其他兩個(gè)組織中的表達(dá)量均小于長(zhǎng)白豬。Cirera[22]等在哥本哈根大學(xué)動(dòng)物研究所飼養(yǎng)杜洛克與約克夏豬至體重220 kg屠宰，測(cè)定背最長(zhǎng)肌、背部脂肪、肝臟3個(gè)組織中ADIPOQ基因的表達(dá)量，結(jié)果顯示：兩個(gè)豬種間3個(gè)組織的ADIPOQ基因表達(dá)量無(wú)顯差異但杜洛克豬略高于約克夏豬（表1是綜合AdipoQ基因表達(dá)量差異對(duì)脂肪沉積的影響）。

3.2 ADIPOQ基因的發(fā)育差異對(duì)脂肪沉積的影響

ADIPOQ基因的表達(dá)會(huì)隨著豬的不同生長(zhǎng)階段發(fā)生變化，進(jìn)而對(duì)豬脂肪沉積產(chǎn)生影響。苗志國(guó)等[23]以45日齡、135日齡和的180日齡健康生長(zhǎng)的長(zhǎng)白豬和淮南豬為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，對(duì)其體內(nèi)血清中的ADIPOQ含量和肌肉脂肪含量進(jìn)行了檢測(cè)。結(jié)果表明：同種豬日齡越大肌內(nèi)脂肪含量越多，兩個(gè)豬種均以180日齡時(shí)表現(xiàn)出高脂肪沉積能力。不同品種不同日齡的淮南豬肌肉脂肪含量明顯高于長(zhǎng)白豬。研究同一品種豬ADIPOQ基因的表達(dá)量可以減少豬種差異對(duì)豬ADIPOQ基因表達(dá)量的影響，進(jìn)一步闡述ADIPOQ基因影響豬脂肪沉積的作用機(jī)理。

3.3 ADIPOQ基因多態(tài)性位點(diǎn)對(duì)脂肪沉積的影響

基因多態(tài)性現(xiàn)象在生物群體中非常常見(jiàn)，是指在一個(gè)群體中，同時(shí)或經(jīng)常存在兩種及其以上的變異類(lèi)型或基因型并存的現(xiàn)象，且每種變異類(lèi)型的頻率要大于1%，也稱(chēng)為遺傳多態(tài)性。從分子生物學(xué)角度來(lái)講，遺傳多態(tài)性就是一種孟德?tīng)枂位蜻z傳性狀，其原因?yàn)橥蝗后w同一基因位點(diǎn)上有多種等位基因。對(duì)于個(gè)體而言，其堿基順序不發(fā)生改變，并且世代遵循孟德?tīng)栠z傳規(guī)律，但如果有同義和異義突變發(fā)生在編碼區(qū)，則相關(guān)性狀可能發(fā)生改變。羅琴等[24]利用PCR-SSCP技術(shù)，以陸川豬、廣西巴馬小型豬、杜洛克豬、長(zhǎng)白豬和大約克豬為對(duì)比研究對(duì)象，檢測(cè)了5個(gè)品種ADIPOQ基因兩個(gè)內(nèi)含子的多態(tài)性。結(jié)果顯示：內(nèi)含子2內(nèi)出現(xiàn)AG、GG和AA 3種基因型。其中，大約克豬和長(zhǎng)白豬只含有A等位基因型；而以G等位基因作為優(yōu)勢(shì)基因的陸川豬和廣西巴馬小型豬3種基因型都含有。凌飛等[25]利用PCR-RFLP基因分型方法對(duì)大白豬、長(zhǎng)白豬、杜洛克豬、藍(lán)塘豬和大花白豬5個(gè)品種豬的ADIPOQ基因啟動(dòng)子區(qū)的多態(tài)性進(jìn)行了檢測(cè)分析。發(fā)現(xiàn)ADIPOQ基因的5′側(cè)翼區(qū)1 010 bp存在（GA）的單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)，并且GG基因頻率本地豬種要顯著高于引進(jìn)豬種；在394 bp處藍(lán)塘豬和大花白豬的基因型分布較為多樣，引進(jìn)豬種沒(méi)測(cè)出CC基因型，T等位基因頻率較高。結(jié)果表明：該基因轉(zhuǎn)錄水平的改變可能是由于ADIPOQ基因上游1 010 bp（G/A）的單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)突變導(dǎo)致的，而豬體內(nèi)脂肪沉積與394 bp（T/C）的單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)可能無(wú)關(guān)。Zhang等[26]檢測(cè)了400頭三元雜交豬ADIPOQ基因的單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)，并把檢測(cè)結(jié)果與肌肉的多汁性、滴水損失、肉色、剪切力、蒸煮損失、味道和總體評(píng)分7個(gè)性狀進(jìn)行了關(guān)聯(lián)分析，結(jié)果表明：三元雜交豬的ADIPOQ基因?qū)∪獾募羟辛?、味道和總體評(píng)分3個(gè)性狀有明顯作用，因?yàn)閷?dǎo)致肌肉風(fēng)味不同的主要原因是脂肪內(nèi)所含揮發(fā)性脂肪酸，所以這很可能是由于ADIPOQ基因影響了肌間脂肪的沉積所導(dǎo)致的結(jié)果。吳蕓等[27]利用PCR及測(cè)序技術(shù)對(duì)30頭劍白香豬和三元雜種豬ADIPOQ基因進(jìn)行了檢測(cè)。結(jié)果表明:三元雜種豬178位點(diǎn)和1 165位點(diǎn)發(fā)生A/G堿基間的替換,且在兩個(gè)位點(diǎn)都表現(xiàn)出多態(tài)性；劍白香豬178位點(diǎn)發(fā)生在第2外顯子內(nèi), 基因型只有AA型，在1 165位點(diǎn)只有dd型。綜上所述，ADIPOQ基因在許多豬種中存在著單核苷酸多態(tài)性位點(diǎn)，但是與脂肪沉積相關(guān)性狀進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析的較少，有待進(jìn)一步研究。

表1 AdipoQ基因表達(dá)量差異對(duì)脂肪沉積的影響

3.4 ADIPOQ基因甲基化對(duì)脂肪沉積的影響

為了更深入探究ADIPOQ基因的表達(dá)調(diào)控，凌飛等[28]采用實(shí)時(shí)熒光定量PCR技術(shù)與甲基化特異性PCR技術(shù)檢測(cè)了藍(lán)塘豬和長(zhǎng)白豬的ADIPOQ基因的表達(dá)及其對(duì)啟動(dòng)子區(qū)的甲基化狀況進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示: 在骨骼肌中長(zhǎng)白豬與藍(lán)塘豬ADIPOQ基因的表達(dá)存在差異，具體為藍(lán)塘豬隨日齡增長(zhǎng)脂肪沉積逐漸增加，長(zhǎng)白豬脂肪沉積在發(fā)育前期增加較快，成年期反而降低。90日齡時(shí)，長(zhǎng)白豬83%去甲基化，藍(lán)塘豬明顯少于長(zhǎng)白豬僅有33%去甲基化；成年時(shí)藍(lán)塘豬全部高度甲基化，長(zhǎng)白豬有1/3去甲基化。ADIPOQ基因在肌肉組織中以高度甲基化狀態(tài)為主這一結(jié)果與該基因在肌肉組織中表達(dá)量相吻合，同時(shí)也證實(shí)了ADIPOQ基因確實(shí)可以影響豬脂肪的沉積。

4 總結(jié)與展望

ADIPOQ通過(guò)與受體AdipoR1和AdipoR2結(jié)合來(lái)發(fā)揮作用，主要是促進(jìn)脂肪酸氧化分解，降低脂肪及類(lèi)脂合成，從而調(diào)節(jié)動(dòng)物機(jī)體脂代謝。動(dòng)物的品種、不同的生長(zhǎng)期與組織部位以及生理?xiàng)l件等都會(huì)影響ADIPOQ對(duì)脂代謝的調(diào)節(jié)，進(jìn)而影響動(dòng)物機(jī)體內(nèi)的脂肪沉積。目前ADIPOQ基因?qū)?dòng)物機(jī)體脂代謝調(diào)控的分子機(jī)制已有大量的研究，但還有很多問(wèn)題需要進(jìn)一步深入探究