共轭亚油酸诱导多种细胞凋亡

共轭亚油酸诱导多种细胞凋亡

齐仁立 黄金秀 宋凡 陈英 黄萍
（重庆市畜牧科学院 农业部养猪科学重点实验室 养猪科学重庆市市级重点实验室 重庆市养猪工程技术研究中心，荣昌 402460）

共轭亚油酸（Conjugated linoleic acid，CLA）是多种十八碳二烯酸异构体的统称，具有抗肿瘤，减少体脂沉积，抗氧化等多种生理作用；CLA能够通过诱导细胞凋亡实现其生理作用。针对CLA诱导的肿瘤细胞，脂肪细胞和内皮细胞等多种细胞的凋亡进行总结并加以分析，以期为相关研究提供帮助。

共轭亚油酸 细胞凋亡 肿瘤细胞 脂肪细胞

共轭亚油酸（Conjugated linoleic acid，CLA）是人和动物所必需的脂肪酸——亚油酸的同分异构体，是多种十八碳二烯酸构象和位置异构体的统称。从20世纪后期开始，越来越多的研究关注于CLA复杂而多样的生物学作用。人和动物的体内不能合成CLA，主要从食物中摄取。CLA具有抗肿瘤、促生长、减少体内脂肪沉积、抗氧化、提高机体免疫力、防治糖尿病等多种生理作用［1-5］。CLA具有众多的异构单体，其中c9，t11-CLA和t10，c12-CLA是目前研究较多的两种异构单体，它们展现出的生理作用具有明显的差异［1］。作为一种广受关注的营养素，CLA已经被大量应用到食品、药品、保健品和畜牧养殖等诸多领域。

细胞凋亡是多细胞生物一种正常的生命现象，在受到外部或者内部的刺激以后，细胞为了维护内环境的稳态，出现由多种基因控制的细胞程序性的主动死亡。细胞凋亡的主要特征包括单个细胞脱离，DNA破碎，染色质凝聚，线粒体肿胀和凋亡小体的形成，最终凋亡小体被吞噬以结束［6，7］。细胞凋亡涉及一系列的基因激活、信号传导和表达调控，许多酶和蛋白因子都涉及到细胞凋亡的过程中，如半胱氨酸蛋白酶家族（Caspase）和B淋巴细胞瘤2（B-cell lymphoma-2，BCL-2）蛋白家族都对细胞凋亡起到重要调控作用［8，9］。

当前，关于CLA的研究发现这类化合物对于多种细胞的凋亡都具有诱发或者促进作用，特别是CLA的抗肿瘤作用几乎主要都是通过诱导肿瘤细胞的凋亡实现的。本文对CLA诱导的细胞凋亡及其分

子机制进行讨论，希望能够为相关研究提供帮助。

1 CLA诱导肿瘤细胞的凋亡

在不同体内和体外试验中，CLA都表现出有力的抗癌作用，除了抑制肿瘤细胞增殖和分化［1，10］，国内外许多研究都证实了CLA能够诱导和促进包括乳腺癌、结肠癌和肝癌在内的多种肿瘤（癌）细胞的凋亡。Ip等［11］发现共轭亚油酸处理降低了大鼠胸腺肿瘤模型和胸腺肿瘤细胞中凋亡抑制因子BCL-2的表达，而对Bax、Bak 、P53、Bad的表达无影响。Lihui等［12］发现t10，c12-CLA 处理激活了TM4t 乳腺肿瘤细胞内的Caspase9和Caspase3，降低了细胞内BCL-2的蛋白水平，导致细胞的凋亡。袁贤琳［13］研究了c9，t11-CLA和t10，c12-CLA诱导的乳腺癌细胞MCF-7和SKBr3的凋亡，试验结果显示2种CLA单体对转录调控因子PPARγ与凋亡相关因子Bax、Bcl-2和Caspase-3的表达影响呈剂量和时间依赖性，他认为CLA可能作为PPAR-γ的配体通过激活PPARγ-BCL-2-Caspase3细胞凋亡信号通路而实现抑制肿瘤细胞生长的作用。宋琳亮［14］发现CLA长期处理能够导致肝癌细胞Bel7402出现典型的凋亡特征，并且其中需要COX-2和PPARγ的参与，但是不同CLA异构体的作用机制不尽相同，对于c9，t11-CLA来说PPARγ很可能是一个关键的调控点，但对于t10，c12-CLA而言并不十分重要。除了直接诱导肿瘤细胞凋亡，CLA对于已经产生的细胞凋亡还具有促进作用。Qixia等［15］研究发现单独使用5-氟尿嘧啶治疗结肠癌只能减少20%的癌细胞，但是如果同时使用CLA处理，就能显著增加HT-29结肠癌细胞的凋亡率。

迄今为止，已经可以明确CLA诱导的肿瘤细胞凋亡是实现其抗癌作用的重要途径。通过观察发现，CLA处理的浓度和时间对其诱导的肿瘤细胞凋亡具有显著的影响。而且，不同的CLA异构单体对同一种肿瘤细胞的影响并不相同，可能某种异构体发挥作用而另外的异构体则没有影响，也可能某种异构体能够诱导细胞凋亡，而另外一种单体则能够改变细胞增殖和分化。因此，研究和比较不同CLA异构单体的生理作用对于深入探索其抗癌抗肿瘤机制具有深远的影响。

2 CLA诱导脂肪细胞的凋亡

CLA的另一个重要生理作用就是对脂肪代谢的调节。在鼠、兔、鸡、牛及人等不同试验中都已经明确CLA能够减少体内脂肪的产生和沉积，而在体外的细胞培养中也发现CLA能够抑制不同种类动物的脂肪细胞增殖和分化［16-18］。但是关于CLA诱导脂肪细胞的凋亡的研究还比较匮乏。近年来，国内外一些试验相继提供了证据——CLA可以诱导脂肪细胞的凋亡。Nobuyo等［19］研究发现使用含1% CLA的饲粮饲喂C57BL/6J小鼠数周，小鼠体内脂肪含量明显减少，而且脂肪细胞出现明显的凋亡特征，如DNA碎片化断裂。此外，小鼠体内肿瘤坏死因子α（Tumor necrosis factor α，TNF-α）mRNA水平提高了12倍。而TNF-α 是已知的可以明显抑制脂肪细胞分化、促进其凋亡的蛋白因子。Evans 等［20］使用CLA处理3T3-L1前脂肪细胞系4 d后，细胞的增殖数量随着CLA浓度加大而减少。此外，CLA还使融合后的细胞内TG含量减少，细胞数目减少，并有凋亡特征存在。他认为CLA的抗肥胖作用是通过抑制细胞分化，减少甘油三酯的合成，诱发脂肪细胞凋亡实现的。Kimberly等［21，22］发现t10，c12-CLA能够引起小鼠脂肪组织的消耗和凋亡，主要体现在脂肪细胞核小体DNA的碎片化，并且这种作用与小鼠的遗传背景有关，他们随后的试验发现饲粮中添加CLA的混合物在5 d内就能够引起小鼠白色脂肪组织的凋亡。国内学者翟嘉洁［23］试验发现c9，t11-CLA对脂肪细胞的能量代谢具有促进作用但是不影响细胞凋亡、脂肪酸氧化和脂解作用。而t10，c12-CLA虽然对脂解作用无明显影响，但是却对能促进与能量代谢、诱导细胞凋亡和脂肪酸氧化相关蛋白的表达产生显著调节作用。

综合以上试验结果分析认为，CLA减少人和动物体内脂肪沉积的生物学效应至少部分是通过诱导脂肪细胞的凋亡实现的，但是由于脂肪细胞自身特点（胞内大部分都是脂滴）会阻碍凋亡特征的出现（凋亡小体的形成）［6］，一些其他细胞上比较典型的凋亡现象在脂肪细胞中不容易检测，所以关于CLA诱导脂肪细胞的凋亡还需要验证。此外，CLA诱导脂肪细胞凋亡经由怎样的信号通路，涉及哪些调控

分子都有待阐明。

3 CLA诱导内皮细胞的凋亡

Michaela等［24］最早报道了，包括CLA在内的多种饱和、不饱和脂肪酸都可以诱导人的脐静脉内皮细胞凋亡，它们能够使Bak表达显著升高，并且跟处理剂量有密切关系。随后，又有多项研究证实CLA等脂肪酸可以诱导血管内皮细胞和肠道内皮细胞的凋亡［25，26］。目前，关于CLA诱导内皮细胞凋亡的分子机制尚不清楚，但可能是通过复杂的分子信号传递影响了细胞周期进程实现的。

4 CLA诱导细胞凋亡的分子机制

细胞凋亡是一个复杂的过程，涉及众多的调控因子，经由不同的信号分子传递，最终得以形成。而综合当前多项研究结果表明，CLA作为一种凋亡刺激因子，在不同的细胞中可能是经由不同的方式诱导凋亡。例如，CLA可以在小鼠前胃癌细胞中通过诱导脂质过氧化产物的形成诱导肿瘤细胞凋亡也可以通过激活ERK/MAPK信号通路诱导上皮肿瘤细胞的凋亡，再或者CLA通过在动物体内代谢转化，形成类花生酸类物质参与到细胞凋亡过程中。

细胞凋亡的信号传递主要通过线粒体途径、死亡受体途径和内质网途径这三种调控途径实现［27］（图1）。凋亡刺激信号至少可以激活三条信号通路中的一种，但是在某些情况下三者又是互相关联的，如在死亡受体FAS（CD95/apo-1）应答的肝细胞凋亡途径中，凋亡启动因子Caspase-8的活化不能达到足够水平，需要借助线粒体途径放大凋亡信号，激活更多的Caspase-8以促进凋亡信号传递［28］。

图1 细胞凋亡信号［27］

Caspase 3位于Caspase级联反应的下游，是该蛋白家族中最关键的凋亡执行者，它的活化被认为细胞凋亡进入不可逆阶段［29，30］。BCL-2蛋白家族对于细胞凋亡同样具有调控重要作用，该家族中的Bax、Bad和Bid等能够促进凋亡，而BCL-2和BCL-x则能够抑制凋亡。目前，不同的试验结果有明显的差异，多数研究认为CLA主要经由线粒体途径诱导细胞凋亡的产生［20，21］。CLA处理使Caspase 家族成员激活和表达上调，下调凋亡抑制因子BCL-2的表达，促进线粒体中的细胞色素C的释放，对细胞凋亡的信号起到诱导和放大的作用。此外，CLA处理还能够刺激一些细胞炎症因子如TNF α和IL 6的产生，而这些炎症因子又可以通过死亡受体途径诱导和促使细胞凋亡［19，31］。但也有研究认为CLA诱导的细胞凋亡至少在一定程度上是一种非典型的内质网应激反应，内质网途径在CLA诱导的细胞凋亡中也起到了重要作用［32］。

5 结语

CLA诱导的细胞凋亡并不是通过单一凋亡通路发挥作用，很有可能针对不同的细胞涉及不同的调控分子和信号通路，或者多个通路共同参与其中，具体分子机制有待深入研究。此外，CLA的多种异构体可能扮演了不同的角色，需要进一步筛选分析。探明CLA诱导细胞凋亡的分子机制，将对于肿瘤和代谢疾病的治疗具有重要参考意义。

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（责任编辑 狄艳红）

Apoptosis of Various Cell Induced by Conjugated Linoleic Acid

Qi Renli Huang Jinxiu Song Fan Chen Ying Huang Ping
（Chongqing Academy of Animal Sciences，Key Laboratory of Pig Industry Sciences，Ministry of Agriculture，Rongchang，Chongqing Key Laboratory of Pig Industry Sciences，Chongqing Engineering Research Center for Swine，Rongchang 402460）

Conjugated linoleic acid（CLA）is a family of C18 fatty acids with conjugated double bonds. The CLA have beneficial physiological effects for human and animal, such as anti-tumor, reducing body fat deposition and anti-oxidation, and also, CLA can induce cell apoptosis to exert its physiological functions. This paper summarized and discussed the cell apoptosis induced by CLA, in order to provide assistance for relative researches.

Conjugated linoleic acid Apoptosis Tumor cell Adipose cell

2013-07-28

国家“973”计划项目（2012CB124702），重庆市科委基本科研业务费（13426），重庆市农发资金项目（13412）

齐仁立，男，博士，助理研究员，研究方向：动物脂肪代谢；E-mail：qirenli1982@163.com

黄萍，女，高级畜牧师，研究方向：猪肉品质调控；E-mail：505254858@qq.com