董丙強(qiáng),王志秀,周婷婷,梁文雙,田慧月,嚴(yán) 丹,常國斌,陳國宏

（揚(yáng)州大學(xué)動(dòng)物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院,江蘇揚(yáng)州 225009）

對于家畜本身而言,脂肪的主要功能是維持能量平衡,對家畜的生長發(fā)育、體溫保持等方面有著不可替代的作用。肌內(nèi)脂肪（IMF）含量是肉嫩度評定的重要指標(biāo)之一，因此肌內(nèi)脂肪含量的不同，肉的口感就有所不同。IMF、皮下脂肪和內(nèi)臟脂肪組織的沉積的優(yōu)先級(jí)是依次遞增的，不同部位脂肪形成有著不同的機(jī)制。脂肪沉積不但具有組織差異，還有種間差異。例如，豬肌內(nèi)脂肪的增長有利于提高肉質(zhì)，而皮下脂肪增長被認(rèn)為是能量浪費(fèi)。但對于肉鴨而言，肉鴨皮下脂肪沉積能力很強(qiáng)，皮脂率高達(dá)35%。脂肪的定向沉積直接決定了飼料的利用效率以及肉嫩度。在生產(chǎn)中這種長期以生長速度為價(jià)值取向的育種方式忽略了對肉品質(zhì)的維持，導(dǎo)致肉品質(zhì)下降，制約了禽肉市場長遠(yuǎn)的發(fā)展。因此肌內(nèi)脂肪的沉積機(jī)制至今仍備受研究者關(guān)注，篩選出很多與脂肪沉積相關(guān)的基因，總結(jié)了很多與脂肪沉積有關(guān)的信號(hào)通路。microRNA、lncRNA、circRNA等非編碼RNA 雖然沒有直接影響脂肪沉積，但參與了脂肪沉積的調(diào)控，在脂肪沉積調(diào)控機(jī)制中起著一定的作用。本文將從脂肪沉積相關(guān)基因、microRNA、lncRNA、circRNA 等幾個(gè)方面分析家畜不同部位脂肪沉積機(jī)制，為制定有效的脂肪沉積策略提供參考。

表1 不同動(dòng)物不同部位基因?qū)χ境练e的調(diào)控

1 脂肪沉積相關(guān)基因在不同部位的表達(dá)差異

影響脂肪沉積的候選基因有很多，基因在不同家畜種類、不同家畜品種、同一家畜不同日齡、同一家畜不同部位上的表達(dá)都存在著差異。此外脂肪沉積不是由單一基因決定，而是由多種脂肪沉積相關(guān)基因公共共同決定，如過氧化物酶體增殖物激活受體（）、脂肪酸結(jié)合蛋白（）、糖皮質(zhì)激素受體（）、瘦素受體（）等，其中分為過氧化物酶體增殖物激活受體（）、過氧化物酶體增殖物激活受體（）和過氧化物酶體增殖物激活受體（），已知是脂肪沉積的正調(diào)節(jié)因子，通過研究在皮下和肌內(nèi)脂肪組織中表達(dá)水平不同，來探討不同部位脂肪沉積的差異。研究表明，皮下脂肪中的含量顯著高于肌內(nèi)脂肪。分為髓磷脂型脂肪酸結(jié)合蛋白（）、腦型脂肪酸結(jié)合蛋白（）、心臟型脂肪酸結(jié)合蛋白（）、脂肪細(xì)胞型脂肪酸結(jié)合蛋白（）等，其中和與肌內(nèi)脂肪含量的相關(guān)性最大。研究表明，成年豬脂肪組織、骨骼肌、心臟中中表達(dá)量有所不同，其含量由高到低依次為心臟、骨骼肌、脂肪組織?；蛟谪i多個(gè)器官中都表達(dá)，在背最長肌中表達(dá)量最高，在豬肺中表達(dá)量最低。在不同品種中和的表達(dá)量也有所不同。經(jīng)研究，在雄性哈薩克羊和新疆細(xì)毛羊兩品種的肌肉中的表達(dá)量有所不同，在哈薩克羊的肌肉中基因的mRNA 表達(dá)水平與肌內(nèi)脂肪含量呈高度正向關(guān)聯(lián)，但是在新疆細(xì)毛羊中卻不明顯。與此同時(shí)，在哈薩克羊幼年生長時(shí)含量與肌內(nèi)脂肪含量也表現(xiàn)負(fù)相關(guān)性，但是在另一品種中沒有發(fā)現(xiàn)這一現(xiàn)象。基因mRNA 在內(nèi)臟中的表達(dá)水平是皮下脂肪的2～4 倍，導(dǎo)致內(nèi)臟脂肪細(xì)胞對糖皮質(zhì)激素的刺激更加敏感，表現(xiàn)出更高的代謝活性。對能量平衡的調(diào)節(jié)和脂肪沉積起著很關(guān)鍵的作用。瘦素受體（）在小牛肝臟和皮下脂肪組織中的表達(dá)呈陽性，而在網(wǎng)胃、瘤胃、心臟、腎臟等器官組織中只有少量表達(dá)。李京徽等研究發(fā)現(xiàn)，14個(gè)與京黃雞胸部IMF 脂肪沉積相關(guān)的基因在三酰甘油（TG）含量高與低的兩個(gè)對照組中表達(dá)水平有所不同，其中核糖基5-磷酸轉(zhuǎn)移酶（）、介體復(fù)合物亞基4（）、組蛋白乙酰轉(zhuǎn)移酶1（）、硫酸乙酰肝素-氨基葡萄糖3-磺基轉(zhuǎn)移酶5（）和TNFAIP3 相互作用蛋白1（）等基因表達(dá)與肌內(nèi)脂肪沉積的關(guān)聯(lián)的研究較少。石斌剛研究發(fā)現(xiàn)天祝白耗牛因?yàn)榧?nèi)脂肪含量低，較普通肉牛的肉品質(zhì)差，且不同日齡的天祝白牦牛的肉品質(zhì)也有所不同，同時(shí)通過轉(zhuǎn)錄組和蛋白組分析得到了25 個(gè)與肌內(nèi)脂肪沉積相關(guān)的基因和蛋白。為接下來進(jìn)一步測定不同日齡天祝白牦牛的肉品質(zhì)提供了研究基礎(chǔ)。

2 miRNA 對不同部位脂肪沉積的調(diào)控作用

microRNA 對脂肪沉積的作用機(jī)制是近些年熱門的話題，在對小鼠皮下脂肪的研究中，Zhou 等構(gòu)建了樣因子3（）的3'-非翻譯區(qū)熒光素酶表達(dá)載體和pcDNA 3.1 過表達(dá)載體，發(fā)現(xiàn)miR-324-5p 可以直接靶向從而促進(jìn)小鼠前脂肪細(xì)胞的分化，增加小鼠SCF 的積累。此外，miR-425-5p 在豬骨骼肌中含量很高，在多種生理過程中起重要作用。研究表明，在肌內(nèi)脂肪中miR-425-5p 可能通過靶向和抑制翻譯進(jìn)而下調(diào)和這些脂肪沉積標(biāo)志基因表達(dá)來抑制肌內(nèi)脂肪的分化。

安清明等在畜禽的miRNA 對畜禽脂肪沉積機(jī)制影響的綜述中，總結(jié)了奶牛、山羊、豬等家畜肌內(nèi)、皮下、奶牛乳腺上皮細(xì)胞等部位的miRNA 對脂肪沉積的不同作用機(jī)制，納如見表2。

表2 不同動(dòng)物不同部位microRNA 對脂肪沉積的調(diào)控

此外，任玲研究發(fā)現(xiàn)過表達(dá)bta-miR-210 可以促進(jìn)牛背最長肌PDGFR細(xì)胞脂肪沉積，并通過雙熒光素酶報(bào)告發(fā)現(xiàn)Wnt-1 誘導(dǎo)信號(hào)通路蛋白-2 是btamiR-210 的靶基因。Zhan 等研究發(fā)現(xiàn)，對心臟脂質(zhì)累積起促進(jìn)作用的miR-320，可以通過影響細(xì)胞和胞漿中不同的靶基因促進(jìn)了高脂飲食小鼠肝臟1 型糖尿病的發(fā)生和脂質(zhì)沉積。說明相同因子在不同內(nèi)臟中的作用有著類似效果。

綜上所述，microRNA 可以通過抑制或者促進(jìn)脂肪沉積相關(guān)基因的表達(dá)來抑制或促進(jìn)脂肪的沉積；亦或是一些更為復(fù)雜的靶向關(guān)系，如Liu 等研究發(fā)現(xiàn)在小鼠骨骼肌細(xì)胞中高表達(dá)的miR-324-5p 可以通過靶向和lncDUM 進(jìn)而抑制C2C12 成肌細(xì)胞的分化，進(jìn)而促進(jìn)骨骼肌IMF 的增加；看到miR-124-3p 在綿羊的SVF 和前體脂肪細(xì)胞中都可以起到抑制脂肪分化的作用。

3 lncRNA 對不同部位脂肪沉積的調(diào)控

蛋白質(zhì)基因的外顯子部分僅占全部基因組序列的2%，其他絕大部分的序列是非編碼序列,在這些非編碼序列中片段≥200 bp 的序列為長鏈非編碼序列。隨著高通量技術(shù)突破與創(chuàng)新，更多的lncRNA 隨之被發(fā)現(xiàn)，可以在表觀遺傳學(xué)水平、轉(zhuǎn)錄水平、轉(zhuǎn)錄后水平對脂肪進(jìn)行調(diào)控。lncRNA 具有種間保守性較低、組織間有差異性、種類多的特點(diǎn)。lncRNA 可經(jīng)由海綿狀的microRNA 來達(dá)到靶控目的基因的目的，也可以通過直接對目的基因產(chǎn)生影響來調(diào)控脂肪的生成。研究表明，被干擾的lncIMF4 會(huì)通過促進(jìn)豬肌內(nèi)脂肪細(xì)胞分化相關(guān)基因與等的蛋白與mRNA 的表達(dá)與生成促進(jìn)豬肌內(nèi)脂肪細(xì)胞的分化。Wang 等選擇肌內(nèi)脂肪沉積相關(guān)長非編碼RNA 1（IMFlnc 1）進(jìn)行功能驗(yàn)證，結(jié)果表明,它通過與之競爭的內(nèi)源性RNA（ceRNA）作用于miR-199a-5p，調(diào)節(jié)CAV-1 的表達(dá)水平。Wei 等綜述了lncRNA 在白色脂肪發(fā)生中的調(diào)控機(jī)制，并交代了研究的細(xì)胞類型。下邊對部分lncRNA 在不同部位的作用機(jī)制進(jìn)行了歸納整理（表4）。

表3 不同動(dòng)物不同部位microRNA 對脂肪沉積的調(diào)控

表4 不同動(dòng)物不同部位LncRNA 對脂肪沉積的調(diào)控

4 circRNA 對不同部位脂肪沉積的調(diào)控

circRNA 是特殊的環(huán)狀非編碼RNA。隨著高通量測序技術(shù)和生物信息學(xué)的創(chuàng)新與突破，lncRNA 與miRNA 在動(dòng)物脂肪代謝沉積的機(jī)制研究相對豐富，circRNA 尚處于研究相對較少的初始階段，但仍有一些小的突破。Sun 等研究circRNA 在人類內(nèi)臟前體脂肪細(xì)胞中的表達(dá)，為人類內(nèi)臟脂肪沉積提供潛治療靶點(diǎn)，研究發(fā)現(xiàn)在人類內(nèi)臟前體脂肪細(xì)胞誘導(dǎo)分化后細(xì)胞內(nèi)的circRNA 有2 215 和1 865 個(gè)轉(zhuǎn)錄因子分別有明顯的上調(diào)和下調(diào)，其中選擇了hsa_circ_0136134、hsa_circ_0017650 和 hsa circRNA9227 1 這幾種circRNA進(jìn)行qPCR 驗(yàn)證，結(jié)果與之前的驗(yàn)證相同，并且通過MiRanda 軟件預(yù)測到14 個(gè)miRNAs 具有兩個(gè)以上的miRNA 反應(yīng)元件，靶向前10 位的上調(diào)和下調(diào)的circRNA。

在禽類中，cric-PLXNA 1 由基因轉(zhuǎn)錄而來，主要表達(dá)于脂肪、腿肌和肝臟，在鴨子的皮下、腿肌和肝臟中cric-PLXNA 1 的抑制限制了鴨前脂肪細(xì)胞的分化。此外，在奶牛乳腺、兔血液、豬背最長肌也相繼展開circRNA 相關(guān)脂肪沉積的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)的研究。

5 總結(jié)與展望

綜上所述，脂肪沉積不由單一基因決定，脂肪沉積相關(guān)基因表達(dá)受到miRNA、lncRNA 以及circRNA 等調(diào)控，除此之外，脂肪沉積還受表觀遺傳調(diào)控，甚至還受到動(dòng)物生理周期的調(diào)控。不同的組織微環(huán)境和資源決定了不同脂肪組織的生理生化特性。同一調(diào)控因子在不同位置的調(diào)控作用有著相似性，如miR-124-3p 在綿羊的SVF 和前體脂肪細(xì)胞中都可以起到抑制脂肪分化的作用。不同mRNA、lncRNA、microRNA、circRNA對家畜脂肪沉積的調(diào)控有著物種差異性、組織差異性?？梢钥吹?，現(xiàn)階段研究人員比較注重單一因子在單物種的作用機(jī)制的研究，缺少了對比同一因子在不同部位的表達(dá)情況。科研人員對于畜禽不同部位的脂肪沉積機(jī)制的研究仍在進(jìn)行，對不同部位脂肪沉積的歸納整理有助于了解不同部位脂肪沉積機(jī)制的差異點(diǎn)與相似點(diǎn)，為厘清下一步脂肪沉積機(jī)制的研究方向做鋪墊。