白藜蘆醇調節畜禽脂質代謝的機制

陳小玲 黃志清* 郭秀蘭 唐仁勇 劉光芒 吳秀群

(1.四川農業大學動物營養研究所，動物抗病營養教育部重點實驗室，雅安 625014;2.成都大學肉類加工四川省重點實驗室，成都 610106;3.成都大學生物產業學院，成都 610106)

白藜蘆醇是自然界中存在的一種植物多酚化合物，廣泛存在于葡萄、花生等多種植物或其果實中，是一種植物抗毒素，具有廣泛的藥理學作用。隨著白藜蘆醇研究的深入，其功能不斷被闡明。研究發現，白藜蘆醇具有抗炎、抗癌和抗氧化作用以及雌激素樣作用等。此外，白藜蘆醇還發現具有影響動物脂質代謝［1－3］、調控脂肪細胞增殖、分化［4－5］和凋亡［6－7］的功能。近年來，白藜蘆醇功能的研究引起了國內外學者的高度重視，被認為具有廣闊的藥用價值和市場開發前景。研究表明，在基礎飼糧中添加白藜蘆醇能提高肉仔雞的抗氧化能力，以及改善雞肉品質［8］，提示其在畜牧業上也有潛在的應用價值。因此，本文就白藜蘆醇的發現和結構以及其對脂質代謝的影響及其作用機制等方面進行綜述。

1 白藜蘆醇的發現及結構

白藜蘆醇化學名為3，4，5－三羥基－反－均二苯代乙烯，分子式 C14H12O3，相對分子質量228.2，是在1939年首次從毛葉藜蘆中分離獲得［9］。白藜蘆醇具有順式和反式2種結構，反式結構的白藜蘆醇抗氧化活性明顯強于順式結構，其二苯乙烯苯環上酚羥基的數量和位置與其抗氧化活性密切相關。當二苯乙烯苯環上存在4－羥基或鄰－二羥基時，表現出更強的抗氧化活性［10－11］，且白藜蘆醇的A環結構對其抗氧化作用至關重要［8］。劉銘等［12］將白藜蘆醇的 A環分別用活性雜環川芎嗪和4－氨基喹啉替換，保留更多酚羥基并保持其反式結構不變合成(E)－2－(3，5－二羥基苯乙烯基)－3，5，6－三甲基吡嗪和(E)－2－(3，5－二羥基苯乙烯基)－4－氨基喹啉，或在4－甲基吡嗪和4－氨基喹啉上引入醛基合成中間體3，5，6－三甲基吡嗪－2－甲醛(1e)和4－叔丁氧羰基氨基喹啉－2－醛(2c)，考察這些目標化合物對1，1－二苯基 －2－三硝基苯肼(DPPH)自由基的清除作用。結果表明，化合物(E)－2－(3，5－二羥基苯乙烯基)－3，5，6－三甲基吡嗪、(E)－2－(3，5－二羥基苯乙烯基)－4－氨基喹啉和4－叔丁氧羰基氨基喹啉－2－醛(2c)對DPPH自由基的清除作用較白藜蘆醇減弱，化合物3，5，6－三甲基吡嗪－2－甲醛(1e)在低濃度時具有比白藜蘆醇更強的DPPH自由基清除能力。

2 白藜蘆醇對脂質代謝的影響

研究表明，白藜蘆醇是組蛋白脫乙酰基酶——SIRT1的天然激動劑［13］。SIRT1屬于沉默信息調節因子2(Sir2)家族成員，通過一個還原型輔酶煙酰胺嘌呤二核苷酸(NAD+)的組蛋白去乙酰化酶而發揮作用，而白藜蘆醇可通過改變SIRT1的蛋白質空間構象而達到增強其去乙酰化活性的作用。研究發現，白藜蘆醇能影響一些膽固醇代謝相關基因［如過氧化物酶體增殖物激活受體α(PPARα)、膽固醇 70α － 羥化酶(CYP7A1)、肝 X受體(LXRs)、三磷酸腺苷結合盒A1(AABCA1)基因］的表達，最終影響脂質代謝。鄭曉南［1］用不同濃度白藜蘆醇［5、22.5及45 mg/(kg BW·d)］對飼喂高脂飼糧的小鼠干預6周，考察白藜蘆醇對小鼠脂質代謝的影響，結果表明，白藜蘆醇能降低高脂模型小鼠血清膽固醇(TC)和低密度脂蛋白 － 膽 固 醇 (LDL－C)水 平，其 中 以 劑 量22.5 mg/(kg BW·d)的干預效果最佳，但添加白藜蘆醇并未影響高脂模型小鼠肝臟SIRT1、PPARα和CYP7A1基因mRNA的表達量。當干預時間延長至8周，也未觀察到白藜蘆醇對小鼠脂質代謝及相關基因 SIRT1、LXRα基因及其下游靶基因ABCA1基因表達量產生影響［2］。繼續延長干預時間至16周時發現，添加白藜蘆醇可降低高脂飲食C57BL/6L小鼠肝臟TC和甘油三酯(TG)水平，并上調C57BL/6L小鼠肝臟LXRα的蛋白水平［3］。綜上可以推測，白藜蘆醇對脂質代謝的影響可能與干預時間長短有關或可能與存在其他途徑發揮對脂質代謝的影響有關。

另有研究表明，白藜蘆醇調控脂肪形成與促生長激素神經肽(galanin)有關。galanin在中樞神經系統調控哺乳動物采食上扮演著重要的作用［14］，在肥胖人中呈現高表達并可能介導肥胖的發生［15］，并且在高脂飼糧誘導的成脂激活中發揮重要調控作用［16］。Kim 等［17］研究表明，白藜蘆醇能顯著下調高脂飼糧誘導的小鼠脂肪組織中galanin介導的與脂肪形成有關的下游信號分子促生長激素神經肽受體(GalR)、重組人蛋白激酶C－δ(PKCδ)、細胞周期蛋白 D(Cyc－D)等基因的表達。綜上所述，白藜蘆醇的機制可能是通過抑制galanin介導的脂肪形成信號級聯反應而抑制脂肪形成。

3 白藜蘆醇對脂肪細胞增殖分化的影響

3.1 白藜蘆醇通過SIRT1、過氧化物酶體增殖物激活受體 -γ(PPARγ)和 CCAAT增強子結合蛋白α(C/EBPα)調控脂肪細胞的增殖分化

機體脂肪組織是重要的能量儲存器官，脂肪細胞過度增殖分化將導致脂肪細胞數目顯著增多，最終導致體脂增加［18］。脂肪細胞的發育包括前體脂肪細胞增殖、分化和最終形成成熟的脂肪細胞。脂肪細胞分化是一個受多個基因調控的過程，其中PPARγ和C/EBPα基因是調節脂肪合成最主要的轉錄因子［19］。研究表明，SIRT1可作為PPARγ的底物并可調控脂肪細胞分化標志基因的表達［20］，為脂肪細胞分化的負調控因子［21］。

在豬和鼠上的研究表明，白藜蘆醇能影響脂肪細胞的增殖和分化。龐衛軍等［4］分別以不同劑量的白藜蘆醇處理體外培養的豬前體脂肪細胞，結果發現，白藜蘆醇對豬前體脂肪細胞增殖分化均有一定的抑制作用，高劑量白藜蘆醇(50和100 μmol/L)可顯著減少細胞內脂肪的合成、抑制脂肪細胞增殖與分化。陳思凡等［5］添加不同劑量的白藜蘆醇于3T3－L1前體脂肪細胞培養液中，考察其對細胞增殖和分化的影響，結果表明，白藜蘆醇能顯著抑制3T3－L1前體脂肪細胞增殖和分化，導致脂肪細胞中SIRT1水平上升，PPARγ和C/EBPα水平下降;而添加SIRT1的特異性抑制劑尼克酰胺(NAM)后，細胞分化能力上升，SIRTl水平下降，而 PPARγ、C/EBPα水平升高，且呈一定的時間劑量依賴關系。在小鼠上也得到類似的結果［22］。以上結果表明，白藜蘆醇可能是通過增加SIRT1基因的表達，抑制脂肪細胞分化相關蛋白的基因(PPARγ和C/EBPα基因)的表達來抑制脂肪細胞的增殖和分化。

3.2 白藜蘆醇通過叉頭框蛋白O1(FoxO1)和細胞因子信號轉導抑制因子3(SOCS3)調控脂肪細胞的增殖分化

另有研究表明，白藜蘆醇也能調控核轉錄因子(FoxO1)和 SOCS3的基因表達［23］。FoxO1為叉頭框蛋白O亞家族的成員，為一核轉錄因子，屬于“螺旋－轉角－螺旋”類蛋白質的一個亞群，在脂肪細胞分化的早期階段被誘導［24］。細胞因子信號轉導抑制因子(SOCS)為一負性調節細胞因子和生長因子信號轉導有關的蛋白家族。SOCS3具有SOCS家族相似的蛋白結構特征，含有氨基端的N區、中間的Src同源2(SH2)結構域和羧基端SOCS 盒［25］，受瘦 素(leptin)專 一 性 地 誘 導 表達［26］。當給予ob/ob小鼠重組leptin基因后可誘導下丘腦SOCS3基因表達量的顯著增加［24］，并可抵御高脂食物誘導的肥胖產生［27］。劉延杰［23］通過分離原代培養豬前體脂肪細胞，添加不同劑量的白藜蘆醇考察其對豬前體脂肪細胞中FoxO1和SOCS3基因表達的影響，結果表明，白藜蘆醇能下調FoxO1基因表達，上調SOCS3基因表達，進而抑制脂肪細胞增殖分化而減少脂肪沉積。

4 白藜蘆醇對脂肪細胞凋亡的影響

凋亡的啟動和信號傳導機制主要是通過死亡受體途徑和線粒體途徑。其中，線粒體－半胱天冬氨酸酶(caspase)家族途徑在前體脂肪細胞和脂肪細胞的凋亡過程中起關鍵作用。通過增加線粒體內細胞色素 C(Cyt C)的釋放，從而啟動凋亡［28］。目前研究發現，參與細胞凋亡調控的基因主要有 SIRT1、caspase 3、caspase 9、原癌基因bcl－2、促凋亡基因bax、腫瘤抑制因子p53、核轉錄因子κB(NFκB)基因等，其中 caspase 3基因是細胞凋亡的關鍵執行因子。最早研究發現白藜蘆醇能促進癌細胞凋亡［29］，其機制是通過增加SIRT1基因的表達，由線粒體凋亡途徑，激活caspase家族的蛋白而促進腫瘤細胞的凋亡［30］。但是目前有關白藜蘆醇對脂肪細胞凋亡的研究報道較少。陳思凡等［6］研究發現，白藜蘆醇能增加大鼠原代脂肪細胞中 SIRT1、Cyt C、半胱天冬氨酸酶家族基因(caspase 9和caspase 3基因)的表達和蛋白水平，另外，白藜蘆醇干預前體脂肪細胞，可使細胞乳酸脫氫酶漏出率增加，從而導致細胞完整性受到破壞，同時白藜蘆醇可使細胞停滯在S期并劑量依賴性地降低線粒體膜電位。上述結果表明，白藜蘆醇促進原代脂肪細胞凋亡可能是通過增加SIRT1基因表達，經由線粒體凋亡途徑，作用于caspase 9和caspase 3。與白藜蘆醇引起豬原代前體脂肪細胞凋亡的影響結果一致，白藜蘆醇通過上調SIRT1基因的表達而增加與凋亡相關基因(caspase 3和bax基因)表達及蛋白水平，下調bcl－2、p53、NFκB 等基因表達而誘導前體脂肪細胞凋亡［7］。但對于SIRT1是如何作用于線粒體以及其下游蛋白還需作進一步深入的研究。

5 小結

白藜蘆醇是自然界中存在的一種天然植物多酚化合物，自發現以來引起了人們的廣泛關注，它能影響與膽固醇代謝相關基因的表達，降低脂肪細胞增殖和分化以及促進脂肪細胞凋亡，最終減少體脂沉積。脂肪過度沉積是導致人肥胖病發生的重要原因，因此，白藜蘆醇也可能作為潛在的減肥降脂藥物，在醫學領域具有重要的開發價值。為深入闡明白藜蘆醇在畜禽上的降體脂作用，今后需開展大量動物試驗和體外細胞培養試驗研究白藜蘆醇對畜禽皮下和肌內脂肪沉積的影響并深入探討其影響機制。這對于改善胴體品質和改善肉品質具有重要意義，為生產優質畜禽產品滿足消費者對肉產品質量的要求提供重要的理論依據。

［1］鄭曉南.白藜蘆醇短期內干預對高脂模型小鼠脂代謝及SIRT1、PPARα、CYP7A1表達影響的實驗研究［D］.碩士學位論文.北京:中國醫科大學，2010:21－23.

［2］王博涵.不同劑量白藜蘆醇對高脂模型小鼠脂代謝及相關基因SIRT1、LXR－α和ABCA1影響的實驗研究［D］.碩士學位論文.北京:中國醫科大學，2010:18－20.

［3］詹志鵬.白藜蘆醇對C57BL/6L小鼠肝臟脂代謝及LXRα蛋白表達影響的實驗研究［D］.碩士學位論文.北京:中國醫科大學，2011:19－20.

［4］龐衛軍，孫世鐸，白亮，等.白藜蘆醇對豬原代前體脂肪細胞的增殖與分化及SIRT1基因轉錄表達時序的影響［J］.生物工程學報，2006，22(5):850－855.

［5］陳思凡，肖新才，孫延雙，等.白藜蘆醇對小鼠3T3－L1細胞增殖與分化的影響及其機制［J］.中國藥理學通報，2010，26(1):108 －111.

［6］陳思凡，周妮曼，鄭琳，等.白藜蘆醇誘導大鼠原代脂肪細胞凋亡及機制［J］.中山大學學報:醫學科學版，2010，31(5):619 －623.

［7］張朝，楊揚，龐衛軍，等.白藜蘆醇對豬前體脂肪細胞凋亡的作用及機理［J］.生物工程學報，2010，26(8):1042－1049.

［8］張彩云，康相濤.白藜蘆醇對肉仔雞抗氧化能力和肉品質的影響［J］.江蘇農業學報，2011，27(3):587－591.

［9］POTTER G A，PATTERSON L H，WANOGHOL E，et al.The cancer preventative agent resveratrol is converted to the anticancer agent piceatannol by the cytochrome P450 enzyme CYP1B1［J］.British Journal of Cancer，2002，86(5):774 － 778.

［10］WANG Z X，ZHANG X J，ZHOU Y，et al.A convenient synthesis of trans and cis－3，4'，5－trihydroxystilbene［J］.Journal of Chinese Pharmaceutical Sciences，2005，14(4):204 －208.

［11］ZHENG L F，WEI Q Y，CAI Y J，et al.DNA damage induced by resveratrol and its synthetic analogues in the presence of Cu(Ⅱ)ions:mechanism and structure－activity relationship［J］.Free Radical Biology ＆Medicine，2006，41(12):1807 －1816.

［12］劉銘，劉偉，蔣杰，等.白藜蘆醇類似物的合成及其抗氧化活性［J］.中國新藥雜志，2011，20(10):914－918.

［13］CHAUDHARY N，PFLUGER P T.Metabolic benefits from Sirt1 and Sirt1 activators［J］.Current Opinion in Clinical Nutrition Metabolic Care，2009，12(4):431－437.

［14］CRAWLEY J N.The role of galanin in feeding behavior［J］.Neuropeptides，1999，33(5):369 － 375.

［15］BARANOWSKA B，RADZIKOWSKA M，WASILEWSKA－DZIUBINSKA E，et al.Disturbed release of gastrointestinal peptides in anorexia nervosa and in obesity［J］.Diabetes Obesity Metabolism，2000，2(2):99 －103.

［16］KIM A，PARK T.Diet－induced obesity regulates the galanin－mediated signaling cascade in the adipose tissue of mice［J］.Molecular Nutrition ＆ Food Research，2010，54(9):1361 －1370.

［17］KIM S，JIN Y，CHOI Y，et al.Resveratrol exerts antiobesity effects via mechanisms involving down－regulation of adipogenic and inflammatory processes in mice［J］.Biochemical Pharmacology，2011，81(11):1343－1351.

［18］JOSE L M，PABLO P M，CARMEN M，et al.Dietary fat，genes and insulin sensitivity［J］.Journal of Molecular Medicine，2007，85(3):213 －226.

［19］PRUSTY D，PARK B H，DAVIS K E，et al.Activation of MEK/ERK signaling promotes adipogenesis by enhancing PPARγ and C/EBPα gene expression during the differentiation of 3T3－L1 pre－adipocytes［J］.The Journal of Biological Chemistry，2002，277(48):46226－46232.

［20］LUO J，NIKOLAEV A Y，IMAI S，et al.Negative control of p53 by Sir2alpha promotes cell survival under stress［J］.Cell，2001，107(2):137 － 148.

［21］PICARD F，KURTEV M，CHUNG N，et al.SIRT1 promotes fat mobilization in white adipocytes by repressing PPAR－γ［J］.Nature，2004，429:771 － 776.

［22］孫延雙，陳思凡，朱偉，等.白藜蘆醇對KKAy小鼠體質量和脂肪分布的影響及機制［J］.食品科學，2011，32(13):289 －292.

［23］劉延杰.豬FoxO1和SOCS3基因的表達規律及白藜蘆醇對其表達調控的影響［D］.碩士學位論文.杭州:浙江大學，2007:56－58.

［24］NAKAE J，KITAMURA T，KITAMURA Y，et al.The forkhead transcription factor FoxOl regulates adipocyte differentiation［J］.Developmental Cell，2003，4(1):119－129.

［25］KREBS D L，HILTON D J.SOCS:physiological suppressors of cytokine signaling［J］.Journal of Cell Science，2000，113(16):2813 －2819.

［26］PEISER C，MCGREGOR G P，LANG R E.Leptin receptor expression and suppressor of cytokine signaling transcript levels in high－fat－fed rats［J］.Life Science，2000，67(24):2971 －2981.

［27］HOWARD J K，CAVE B J，OKSANEN L J，et al.Enhaneed leptin sensitivity and attenuation of diet－induced obesity in mice with haploinsuffieieney of SOCS3［J］.Journal of Natural Medicine，2004，10(7):734－738.

［28］LIU X，KIM C N，YANG J，et a1.Induction of apoptotic program in cell－free extracts:requirement for dATP and cytochrome C［J］.Cell，1996，86(1):147－157.

［29］JANG M，CAI L，UDEANI G O，et al.Cancer chemopreventive activity of resveratrol，a natural product derived from grapes［J］.Science，1997，275:218 －220.

［30］JIA N L，VICTOR C H，KUN M R，et al.Resveratrol modulates tumor cell proliferation and protein translation via SIRT1－dependent AMPK activation［J］.Journal of Agricultural and Food Chemistry，2010，58(3):1584－1592.