家畜不同部位脂肪沉积机制的研究进展

董丙强,王志秀,周婷婷,梁文双,田慧月,严 丹,常国斌,陈国宏

（扬州大学动物科学与技术学院,江苏扬州 225009）

对于家畜本身而言,脂肪的主要功能是维持能量平衡,对家畜的生长发育、体温保持等方面有着不可替代的作用。肌内脂肪（IMF）含量是肉嫩度评定的重要指标之一，因此肌内脂肪含量的不同，肉的口感就有所不同。IMF、皮下脂肪和内脏脂肪组织的沉积的优先级是依次递增的，不同部位脂肪形成有着不同的机制。脂肪沉积不但具有组织差异，还有种间差异。例如，猪肌内脂肪的增长有利于提高肉质，而皮下脂肪增长被认为是能量浪费。但对于肉鸭而言，肉鸭皮下脂肪沉积能力很强，皮脂率高达35%。脂肪的定向沉积直接决定了饲料的利用效率以及肉嫩度。在生产中这种长期以生长速度为价值取向的育种方式忽略了对肉品质的维持，导致肉品质下降，制约了禽肉市场长远的发展。因此肌内脂肪的沉积机制至今仍备受研究者关注，筛选出很多与脂肪沉积相关的基因，总结了很多与脂肪沉积有关的信号通路。microRNA、lncRNA、circRNA等非编码RNA 虽然没有直接影响脂肪沉积，但参与了脂肪沉积的调控，在脂肪沉积调控机制中起着一定的作用。本文将从脂肪沉积相关基因、microRNA、lncRNA、circRNA 等几个方面分析家畜不同部位脂肪沉积机制，为制定有效的脂肪沉积策略提供参考。

表1 不同动物不同部位基因对脂肪沉积的调控

1 脂肪沉积相关基因在不同部位的表达差异

影响脂肪沉积的候选基因有很多，基因在不同家畜种类、不同家畜品种、同一家畜不同日龄、同一家畜不同部位上的表达都存在着差异。此外脂肪沉积不是由单一基因决定，而是由多种脂肪沉积相关基因公共共同决定，如过氧化物酶体增殖物激活受体（）、脂肪酸结合蛋白（）、糖皮质激素受体（）、瘦素受体（）等，其中分为过氧化物酶体增殖物激活受体（）、过氧化物酶体增殖物激活受体（）和过氧化物酶体增殖物激活受体（），已知是脂肪沉积的正调节因子，通过研究在皮下和肌内脂肪组织中表达水平不同，来探讨不同部位脂肪沉积的差异。研究表明，皮下脂肪中的含量显著高于肌内脂肪。分为髓磷脂型脂肪酸结合蛋白（）、脑型脂肪酸结合蛋白（）、心脏型脂肪酸结合蛋白（）、脂肪细胞型脂肪酸结合蛋白（）等，其中和与肌内脂肪含量的相关性最大。研究表明，成年猪脂肪组织、骨骼肌、心脏中中表达量有所不同，其含量由高到低依次为心脏、骨骼肌、脂肪组织。基因在猪多个器官中都表达，在背最长肌中表达量最高，在猪肺中表达量最低。在不同品种中和的表达量也有所不同。经研究，在雄性哈萨克羊和新疆细毛羊两品种的肌肉中的表达量有所不同，在哈萨克羊的肌肉中基因的mRNA 表达水平与肌内脂肪含量呈高度正向关联，但是在新疆细毛羊中却不明显。与此同时，在哈萨克羊幼年生长时含量与肌内脂肪含量也表现负相关性，但是在另一品种中没有发现这一现象。基因mRNA 在内脏中的表达水平是皮下脂肪的2～4 倍，导致内脏脂肪细胞对糖皮质激素的刺激更加敏感，表现出更高的代谢活性。对能量平衡的调节和脂肪沉积起着很关键的作用。瘦素受体（）在小牛肝脏和皮下脂肪组织中的表达呈阳性，而在网胃、瘤胃、心脏、肾脏等器官组织中只有少量表达。李京徽等研究发现，14个与京黄鸡胸部IMF 脂肪沉积相关的基因在三酰甘油（TG）含量高与低的两个对照组中表达水平有所不同，其中核糖基5-磷酸转移酶（）、介体复合物亚基4（）、组蛋白乙酰转移酶1（）、硫酸乙酰肝素-氨基葡萄糖3-磺基转移酶5（）和TNFAIP3 相互作用蛋白1（）等基因表达与肌内脂肪沉积的关联的研究较少。石斌刚研究发现天祝白耗牛因为肌内脂肪含量低，较普通肉牛的肉品质差，且不同日龄的天祝白牦牛的肉品质也有所不同，同时通过转录组和蛋白组分析得到了25 个与肌内脂肪沉积相关的基因和蛋白。为接下来进一步测定不同日龄天祝白牦牛的肉品质提供了研究基础。

2 miRNA 对不同部位脂肪沉积的调控作用

microRNA 对脂肪沉积的作用机制是近些年热门的话题，在对小鼠皮下脂肪的研究中，Zhou 等构建了样因子3（）的3'-非翻译区荧光素酶表达载体和pcDNA 3.1 过表达载体，发现miR-324-5p 可以直接靶向从而促进小鼠前脂肪细胞的分化，增加小鼠SCF 的积累。此外，miR-425-5p 在猪骨骼肌中含量很高，在多种生理过程中起重要作用。研究表明，在肌内脂肪中miR-425-5p 可能通过靶向和抑制翻译进而下调和这些脂肪沉积标志基因表达来抑制肌内脂肪的分化。

安清明等在畜禽的miRNA 对畜禽脂肪沉积机制影响的综述中，总结了奶牛、山羊、猪等家畜肌内、皮下、奶牛乳腺上皮细胞等部位的miRNA 对脂肪沉积的不同作用机制，纳如见表2。

表2 不同动物不同部位microRNA 对脂肪沉积的调控

此外，任玲研究发现过表达bta-miR-210 可以促进牛背最长肌PDGFR细胞脂肪沉积，并通过双荧光素酶报告发现Wnt-1 诱导信号通路蛋白-2 是btamiR-210 的靶基因。Zhan 等研究发现，对心脏脂质累积起促进作用的miR-320，可以通过影响细胞和胞浆中不同的靶基因促进了高脂饮食小鼠肝脏1 型糖尿病的发生和脂质沉积。说明相同因子在不同内脏中的作用有着类似效果。

综上所述，microRNA 可以通过抑制或者促进脂肪沉积相关基因的表达来抑制或促进脂肪的沉积；亦或是一些更为复杂的靶向关系，如Liu 等研究发现在小鼠骨骼肌细胞中高表达的miR-324-5p 可以通过靶向和lncDUM 进而抑制C2C12 成肌细胞的分化，进而促进骨骼肌IMF 的增加；看到miR-124-3p 在绵羊的SVF 和前体脂肪细胞中都可以起到抑制脂肪分化的作用。

3 lncRNA 对不同部位脂肪沉积的调控

蛋白质基因的外显子部分仅占全部基因组序列的2%，其他绝大部分的序列是非编码序列,在这些非编码序列中片段≥200 bp 的序列为长链非编码序列。随着高通量技术突破与创新，更多的lncRNA 随之被发现，可以在表观遗传学水平、转录水平、转录后水平对脂肪进行调控。lncRNA 具有种间保守性较低、组织间有差异性、种类多的特点。lncRNA 可经由海绵状的microRNA 来达到靶控目的基因的目的，也可以通过直接对目的基因产生影响来调控脂肪的生成。研究表明，被干扰的lncIMF4 会通过促进猪肌内脂肪细胞分化相关基因与等的蛋白与mRNA 的表达与生成促进猪肌内脂肪细胞的分化。Wang 等选择肌内脂肪沉积相关长非编码RNA 1（IMFlnc 1）进行功能验证，结果表明,它通过与之竞争的内源性RNA（ceRNA）作用于miR-199a-5p，调节CAV-1 的表达水平。Wei 等综述了lncRNA 在白色脂肪发生中的调控机制，并交代了研究的细胞类型。下边对部分lncRNA 在不同部位的作用机制进行了归纳整理（表4）。

表3 不同动物不同部位microRNA 对脂肪沉积的调控

表4 不同动物不同部位LncRNA 对脂肪沉积的调控

4 circRNA 对不同部位脂肪沉积的调控

circRNA 是特殊的环状非编码RNA。随着高通量测序技术和生物信息学的创新与突破，lncRNA 与miRNA 在动物脂肪代谢沉积的机制研究相对丰富，circRNA 尚处于研究相对较少的初始阶段，但仍有一些小的突破。Sun 等研究circRNA 在人类内脏前体脂肪细胞中的表达，为人类内脏脂肪沉积提供潜治疗靶点，研究发现在人类内脏前体脂肪细胞诱导分化后细胞内的circRNA 有2 215 和1 865 个转录因子分别有明显的上调和下调，其中选择了hsa_circ_0136134、hsa_circ_0017650 和 hsa circRNA9227 1 这几种circRNA进行qPCR 验证，结果与之前的验证相同，并且通过MiRanda 软件预测到14 个miRNAs 具有两个以上的miRNA 反应元件，靶向前10 位的上调和下调的circRNA。

在禽类中，cric-PLXNA 1 由基因转录而来，主要表达于脂肪、腿肌和肝脏，在鸭子的皮下、腿肌和肝脏中cric-PLXNA 1 的抑制限制了鸭前脂肪细胞的分化。此外，在奶牛乳腺、兔血液、猪背最长肌也相继展开circRNA 相关脂肪沉积的信号网络的研究。

5 总结与展望

综上所述，脂肪沉积不由单一基因决定，脂肪沉积相关基因表达受到miRNA、lncRNA 以及circRNA 等调控，除此之外，脂肪沉积还受表观遗传调控，甚至还受到动物生理周期的调控。不同的组织微环境和资源决定了不同脂肪组织的生理生化特性。同一调控因子在不同位置的调控作用有着相似性，如miR-124-3p 在绵羊的SVF 和前体脂肪细胞中都可以起到抑制脂肪分化的作用。不同mRNA、lncRNA、microRNA、circRNA对家畜脂肪沉积的调控有着物种差异性、组织差异性。可以看到，现阶段研究人员比较注重单一因子在单物种的作用机制的研究，缺少了对比同一因子在不同部位的表达情况。科研人员对于畜禽不同部位的脂肪沉积机制的研究仍在进行，对不同部位脂肪沉积的归纳整理有助于了解不同部位脂肪沉积机制的差异点与相似点，为厘清下一步脂肪沉积机制的研究方向做铺垫。