猪视黄醇结合蛋白基因研究进展

付 玉 ，张 盼 ，张雅文 ，张 浩 ，强巴央宗

（1. 中国农业大学畜禽育种国家工程实验室，动物遗传工程北京市重点实验室，北京 100193；2. 西藏农牧学院动物科学学院，西藏林芝 860000）

视黄醇结合蛋白（Retinol-Binding Proteins，RBPs）是将肝中合成的维生素A转运至靶组织，以实现维生素A在细胞内正常转运和代谢的转运蛋白。视黄醇（即维生素A）及其主要衍生物（全反式视黄酸和视黄醛）能够调控脂肪细胞及肌纤维细胞的分化、迁移、侵袭和增殖，上皮细胞的完整性和功能，类固醇和干扰素的生成以及免疫细胞的功能，尤其对胚胎发育有着极其重要的影响[1]。根据生物信息学分析比较序列同源性发现，视黄醇结合蛋白主要分为胞内视黄醇结合蛋白（Cellular Retional Binding Protein，CRBP）和血清视黄醇结合蛋白（Serum RBP，一般简称为RBP）。CRBP分为 CRBP I、CRBP II、CRBP III和 CRBP IV，表达于脂肪和小肠等组织中，在胞内起调节维生素A稳态的作用[2-3]。 RBP主要指RBP4，它是目前已证实的唯一一类可在血液中转运维生素A的蛋白，在猪中被广泛研究[4]。猪是我国重要的肉用家养动物，了解RBPs基因对猪繁殖性能、胚胎发育和肉质性状形成的作用有利于加快猪品种培育。

1 RBPs作用分子机制

RBPs属a1-球蛋白的一种，主要合成于肝脏中，在机体内负责将肝脏中的维生素A及其衍生物转运至靶组织[5]。如图1所示，RBP转运视黄醇的作用机理主要包括：①当靶组织需要维生素A时，酯酶会先将肝内的维生素A水解为醇式，水解后的维生素A再与RBP及前白蛋白（Prealbumin，PA）结合形成复合体并释放到肝脏外，随着血液进入到相应的靶组织[6]。这种复合体使维生素A从脂溶性变为较稳定的水溶性，另外由于细胞膜仅能识别复合体而非未结合的维生素A，因此可以减少维生素A过多而产生的细胞毒性，同时也能避免RBP经肾小球过滤而流失。②维生素A-RBP-PA复合体随血液流入靶细胞，RBP与细胞膜上受体结合，并将维生素A释放到细胞内[7]。③与维生素A分开后的RBP发生变性，不能再结合到细胞膜受体、PA或维生素A上。此时游离的小分子RBP经过肾小球滤过和肾小管的重吸收作用，在肾皮层细胞中被分解成氨基酸[8]。④进入靶细胞的维生素A会立即与细胞膜受体结合，然后再由细胞膜内同样与受体结合的CRBP接收，以CRBP-维生素A复合体的形式将维生素A从膜上分离并转运至细胞内[9]。至此，RBPs完成了将维生素A从胞外转到胞内并维持其在胞内转运的整个过程。

2 猪RBPs基因的表达与调控

RBPs主要合成于肝脏，但脂肪、子宫等其他组织也有分泌，只是肝外RBPs不能动员肝脏中的维生素A[10]。另外，由于动物品种、器官和发育时期的差异，RBPs基因 mRNA 在哺乳动物的子宫内膜、睾丸和小肠等多种组织中表达量不同[11]。

图1 RBP转运维生素A的机制和过程

在怀孕早期，子宫腔内的分泌物有着精细的调控模式。受猪发情周期的影响，RBPs仅在发情间期的子宫而非卵巢中表达，所以卵泡液中的维生素A可能是从血浆传递过去，卵巢可能并不参与维生素A的转运过程[12]。

不同组织中维生素A的传递效率不同，RBPs在孕体（15 d）和滋养层（20 d）中高表达，在尿囊绒毛膜胎盘（30～112 d）中低表达[13]。在妊娠第30天，尿囊绒毛膜胎盘发生高度血管化，而在第15～20天，滋养外胚层扩大并大面积覆盖于子宫内膜表面，此时没有血管运输维生素A，维生素A可能就与滋养外胚层细胞中的RBPs结合，然后释放到囊胚腔供胚胎利用[13]。另外，在妊娠60 d后的猪子宫肌层中检测到了RBPs，且其mRNA表达量快速增加，说明RBPs合成和维生素A转运是子宫肌层生长、子宫体积增加所必需的[14]。

研究发现，类固醇 对猪子宫RBPs的合成、分泌和表达起到重要的调控作用。用黄体酮处理去除卵巢的母猪，发现子宫中RBPs分泌量增加，当黄体酮表达量最高时，RBPs在黄体时期表达量最高，RBPs的mRNA水平与猪血浆中雌激素和怀孕猪子宫内膜的黄体酮受体mRNA水平有关，黄体酮单独作用以及黄体酮与雌激素一起作用都能增加RBPs的积累量，但是单独的雌激素不起作用，说明了雌激素和黄体酮在调控RBPs表达方面具有协同作用[15]。子宫中RBPs基因在猪发情周期第0、5、10天以及妊娠期第10天的表达量非常低，需要黄体酮积累到一定量时才可以检测到，在发情期第10～12天RBPs基因表达水平开始增加，一直增加至第15天，第18天后开始出现下降趋势，不过配种后妊娠母猪的子宫内膜中RBPs表达始终保持上升趋势[16]。

3 RBPs与猪生产性能的关系

RBPs基因作为重要的维生素A转运蛋白，在精液质量、卵泡发育、妊娠、胚胎发育、产仔数和肌肉品质等方面都发挥着重要的作用。

3.1RBPs基因对猪繁殖性能的作用 繁殖性状是一种非常重要的经济性状。缺乏维生素A会引起流产、繁殖力降低等不良反应，因此维生素A是动物繁殖的必需因子。

3.1.1 精液质量RBP4的表达会影响公猪的繁殖性能。Sundaram等[17]研究表明，在睾丸组织中，RBP4将维生素A传递到靶细胞，附睾中RBP4的mRNA表达量高，影响公猪的睾丸生理功能和精液质量，说明该基因可能影响雄性动物的生殖性能。Lin等[18]研究发现，RBP4还与野猪精子的运动活力具有紧密联系，视黄酸会影响野猪睾丸的功能和射精参数。

3.1.2 卵泡发育 维生素A在卵泡的发育和卵细胞的成熟过程中均发挥作用[19]。维生素A及其活性代谢物视黄酸是不稳定的疏水性化合物，是细胞分化和生长必不可少的。卵巢中维生素A水平随着发情周期的变化而变化[20]，猪卵泡颗粒细胞能够表达RBP4，在猪囊肿卵泡液中RBP4含量很高[21]，调节着卵泡的发育、成熟和排出。

3.1.3 妊娠和胚胎发育 RBP4可维持子宫内环境，在妊娠关键期中发挥着不可替代的作用。猪妊娠早期的特点是孕体及其周围子宫环境快速发育和内分泌变化，确保猪成功妊娠。维生素A和视黄酸活跃于妊娠母猪的胎盘和胚胎中，对孕体的发育和生长至关重要。胎盘的重要作用之一就是维生素A的运输和代谢。母猪在妊娠12～90 d的饲料中缺乏维生素A，其后代会产生特异性先天畸形[22]。免疫反应性RBPs存在于妊娠15 d猪的腺体子宫内膜上皮细胞中，在妊娠15 d猪子宫内膜和成年猪肝脏中RBPsmRNA表达量相当，这说明RBPs是猪子宫主要分泌物[23]。猪的子宫内膜和孕体分泌RBPs的现象也从另一方面说明了RBPs在孕体维生素A转运中的重要作用。对于强壮的孕体，RBPs的分泌会因机体需要而不断增加；对于脆弱的孕体，RBPs的分泌会减少，防止胚胎被杀死。

3.1.4 与产仔数的相关性 由于RBP4基因对卵泡和胚胎发育具有重要的调节作用，因此该基因与母猪产仔数相关。在怀孕母猪的饮食中补充维生素A能够使子宫分泌RBPs，提高产仔数，且相对于经产母猪，RBP4对初产母猪产仔数影响更大[22]。猪RBP4基因的MspI位点对母猪产仔数有显著影响[24-25]。通过对1 300头母猪（大白猪、长白猪和杜洛克与大白猪杂交系）进行RBP4标记基因型（来自英国剑桥PIC实验室）分析，发现A为有利等位基因，AA基因型与BB基因型间差异为0.26头产活仔数/窝和0.5头总产仔数/窝，RBP4基因加性效应为0.15头产活仔数/窝和0.23头总产仔数/窝，表明RBP4基因在猪产仔数方面发挥中等遗传效应[26]。在湖南黑猪、大白猪、山东地方/培育猪种内均发现RBP4的A等位基因可能是猪繁殖性能的有利等位基因[27]。杨雪等[28]研究发现，无论是在总产仔数还是活产仔数方面，RBP4的AA 基因型均高于AB 型和BB 型，且在大白猪和长白猪杂交品种中，AA基因型新生仔猪死亡率低。 因此，RBP4的AA基因型是繁殖性能的有利基因型，可用于提高猪繁殖性能的选择辅助标记[29]。但也有观点认为，RBP4的B等位基因是猪繁殖性能的优势基因[30]。

RBP4作为繁殖性能的候选基因，在不同猪种间其多态位点基因型频率分布和基因型效应差别很大。可能是由于各种猪遗传背景、猪场的饲养和选种方法以及环境等差异导致了不同性状的表型差异。因此，RBP4遗传标记的效应还需要在不同的品种中进行系统的分析和验证。

3.2 RBPs对猪肉品质性状的作用 猪肌肉纤维细胞的组成种类、数量和大小决定了猪肉产量和品质，它们分别在胚胎发育和出生后个体的发育过程中完成。RBPs和视黄酸结合蛋白能协助体内的维生素A和视黄酸发挥生理功能，视黄酸对细胞的增殖和分化有调节作用，所以RBPs也会对脂肪细胞和肌肉纤维细胞的增殖和分化产生作用，进而影响猪肉质性状[31]。

研究发现，RBP2-C117T位点的不同基因型与肌肉嫩度和大理石纹评分有着密切的关联，推测此突变位点可能会影响维生素A代谢，导致脂肪细胞和肌肉纤维细胞生长、增殖和分化以及脂肪沉积[32]。在巴克夏猪中，RBP4的等位基因B对体重达90 kg日龄、背膘厚及日增重的加性效应分别为-1.3 d、0.70 mm和6.2 g，说明RBP4等位基因B能够增加巴克夏猪的生长速率，有助于培育高产的巴克夏猪[33]。由于RBP4等位基因B也能增加猪背膘厚，因此在选育过程中也要注意合理应用[33]。

程佳等[34]研究表明，RBP4能够增加脂解基因ATGL和HSL的mRNA水平，降低成脂基因aP2等表达，因此推测RBP4抑制猪前体脂肪细胞分化；相反，RBP4受到抑制时，成脂基因表达量升高，细胞内脂质积累也明显增加，同时发现RBP4主要是通过AKT参与调节insulin信号通路来发挥其抑制成脂作用。

4 小 结

综上所述，RBPs通过在体内协助维生素A转运对猪繁殖性能、胚胎生长发育和肉品质性状的形成产生非常重要的影响。猪孕体RBPs和人血浆RBPs有91%的氨基酸序列同源性，人RBPs的抗体也能成功用于猪中，所以对猪RBPs的探讨可能也有助于其在人类作用方面的深入研究。此外，RBP4基因是否对不同猪种的繁殖性状均有类似影响，还需要进一步深入研究。揭示RBP4对猪重要生产性能的作用和机制，可以为培育皮下脂肪少、产仔数多的猪优良品系提供基础。另外，可以考虑用基因编辑技术对RBPs进行编辑，生产更高品质的转基因猪种，提高育种进程。