动物品种与遗传、饲养管理模式、环境因素、高密度养殖模式下饲料能量过剩、营养物质不均衡等均易导致畜产动物的皮下、腹腔、内脏及肌肉等出现脂肪沉积不当的现象。皮下和肌内脂肪(IMF)含量是畜产动物肉品质评价的重要指标。由于肌内脂肪比皮下脂肪难沉积,易出现肌肉脂肪含量不足与皮下脂肪沉积过多的并发现象。在鸡、鸭等禽类中多发皮下脂肪和腹部脂肪过量沉积,而肌内脂肪沉积不足或过量则成为降低肉品质的重要因素。肝脏脂肪过量蓄积导致集约化养殖条件下部分鱼类和产后奶牛极易发生肝病变,代谢紊乱给动物健康带来不利影响。因此,畜产动物体脂畜积的调控和干预成为目前研究的重点。近年来,动物体脂沉积的研究工作集中在探讨饲料中糖类、脂肪和蛋白质等营养素水平及来源[1-2]、对动物脂肪代谢和沉积量的影响以及烟酸[3]、苜草素[4]、牛磺酸[5]、胆汁酸[6]等功能性饲料添加剂改善动物体脂沉积状况等方面。饲料中能量营养素过剩或比例不适宜,原料选择不当以及具有降脂作用的饲料添加剂添加不足等均可导致动物体脂异常沉积。因此,研究畜产动物体脂蓄积调控有利于促进畜产动物体脂的适量沉积,提高畜产动物的产品质量,实现畜产动物的健康养殖。1畜产动物体脂蓄积现状脂肪在动物体内的沉积过程包含脂肪细胞的增殖、分化和聚酯成熟几个阶段。IMF含量是影响猪肉品质的一个重要指标。我国地方品种猪肌内脂肪含量一般较高,如深县猪IMF含量为10.68%[7]。我国地方猪种IMF含量约为3%~5%,而猪肉适宜IMF含量以2.0%~3.5%为宜[8]。IMF含量过少会降低猪肉品质,IMF含量过高影响销售。IMF含量也是影响家禽类肉质的重要指标,不同品种优质鸡的IMF含量为5.3%~6.7%[9],而不同品种肉鸡腹脂率约为0.7%~3.1%[10]。以北京鸭和绿头野鸭为F0代进行正反交构建的F2代鸭的胸肌IMF含量在2.0%~7.5%[11]。布莱凯特黑牛IMF含量为5.64%~6.68%[12]。60%以上奶牛从干奶至哺乳过渡期中由于负能量失衡易出现脂肪肝[13]。在分娩后的第1个月,5%~10%的奶牛患有严重的脂肪肝,30%~40%奶牛患有轻度或中度脂肪肝[14],直接导致奶牛的肝功能减弱,产奶量减少和产犊间隔时间延长等[15],威胁奶牛产后健康、产奶量,降低繁殖性能。人工养殖的草鱼肝胰脏脂肪蓄积严重,部分养殖草鱼的肝脂含量已高达11.96%~14.72%[16]。Lin等[17]认为,草鱼肝胰脏脂肪含量超过5%,即可鉴定为脂肪肝。因此,动物体脂沉积量随动物种类、品种、性别、营养状况、养殖管理等因素变化而变化。除猪IMF含量可能不足外,多数畜产动物体脂往往处于沉积过量的状态。除少数文献对特定动物少数部位的适宜脂肪含量给出推荐值以外,多数畜产动物不同部位的适宜脂肪沉积量尚缺少参考值。2畜产动物体脂蓄积调控2.1猪体脂蓄积调控目前,有关猪脂肪沉积的研究以IMF研究较多,IMF沉积的RNA水平调控研究逐渐倾向于小RNA(miRNAs)在猪肌内前脂肪细胞发育过程中的功能。miRNAs是一类非编码短链RNA,在动物的许多生物学过程中起重要调控作用,是明脂肪生成的有效调节因子。miR-127通过靶向丝裂原活化蛋白激酶4(MAPK4)和同源框蛋白C6(HOXC6)激活前脂肪细胞增殖,可以促进细胞周期,增加猪脂肪细胞增殖。但在脂肪细胞分化过程中miR-127则靶向HOXC6以抑制脂肪细胞分化,减弱脂肪生成和减少脂质沉积[18]。表明miR-127是猪脂肪生成的抑制剂,可能为未来减少猪体内脂肪沉积策略提供信息。miR-146a-5p通过直接靶向SMAD家族成员4(SMAD4)抑制细胞增殖,从而减弱转化生长因子β(TGF-β)信号,成为猪体内脂肪生成的一个潜在调控因子。miR-146a-5p可以通过靶向肿瘤坏死因子受体相关因子6(TRAF6)削弱TRAF6途径下游的丝氨酸-苏氨酸激酶/哺乳动物雷帕霉素复合物1靶点(AKT/mTORC1)信号,从而抑制肌内前脂肪细胞的分化,即miR-146a-5p主要通过靶向SMAD4和TRAF6实现抑制猪肌内脂肪生成[19],这些发现为调节猪IMF沉积量以提高猪肉品质提供一种新的miRNA生物标记物。酰基辅酶A合成酶长链家族成员4(ACSL4)在猪前脂肪细胞的整个分化过程中均有表达,与脂肪发生相关基因过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)和脂肪细胞型脂肪酸结合蛋白(aP2)相似。研究发现,miR-34a模拟转染可以降低猪脂肪形成过程中脂滴的形成以及ACSL4和PPARγ、aP2、固醇调节元件结合蛋白-1C(SREBP-1C)等脂生成基因mRNA和蛋白质表达。使用miR-34a抑制剂后,结果与上述研究相反[20]。因此,miR-34a可能通过靶向ACSL4调节猪IMF沉积。由于miR-425-5p过表达可以显著抑制猪肌内成脂分化,下调PPARγ、脂肪酸结合蛋白(FABP4)和脂肪酸合酶(FASN)等成脂标志基因以及细胞周期蛋白B和E的表达水平,通过靶向和抑制类克鲁佩尔因子13(KLF13)的翻译抑制脂肪生成[21],miR-425-5p也因此被认为是一种新型的猪IMF生成抑制剂。王颖萍[22]于确定3个靶向细胞色素丙酮酸脱氢酶激酶4(PDK4)的与猪IMF沉积相关的重要候选miRNAs,即ssc-miRNA-4338、ssc-miRNA-424和ssc-miRNA-545。关于猪IMF沉积的蛋白质水平的调控研究相对较多。甘油水通道蛋白(AQP)是一类水和甘油通道,主要促进甘油和水在生物膜上被动转运。猪体外肌内脂肪细胞在成脂刺激下AQP3的mRNA和蛋白质表达水平均增加。敲除AQP3可显著抑制PPARγ与AP2等脂肪生成基因的表达,减少脂质的积累[23]。因此,AQP3在肌内脂肪细胞的成脂分化和增殖中具有重要作用,为调节猪骨骼肌中的脂肪浸润提供一个潜在靶点。刺猬相互作用蛋白(Hhip)属于刺猬(Hh)信号通路,与脂肪生成有关。Hhip在猪脂肪组织中的表达量随猪的生长而逐渐降低。与Hhip一方面通过下调细胞周期蛋白B、D、E的表达而抑制前脂肪细胞增殖,另一方面通过抑制典型Hh-Gli信号和增加葡萄糖转运蛋白4(Glut4)与PPARγ的表达而增加脂滴有关[24]。研究表明,Hhip在猪脂肪细胞增殖和分化中具有重要作用,为预防猪肥胖提供新思路。泛素D(UBD)参与多种细胞内过程的调控。对猪肌内和皮下前脂肪细胞研究发现,UBD受到抑制后,脂肪生成的AKT/mTOR途径也受到抑制,成脂基因表达量和脂滴数量均明显减少。下调UBD和抑制UBD还会分别导致S期细胞比例下降和衰减细胞增殖[25]。表明UBD在前脂肪细胞分化中的重要作用。蛋氨酸腺苷转移酶2B(MAT2B)的过度表达可显著上调FASN、PPARγ和aP2等脂肪标记基因的mRNA和蛋白质水平,促进脂肪生成,敲除MAT2B则下调上述基因的mRNA和蛋白质水平,抑制脂肪积累。MAT2B通过影响细胞内S-腺苷蛋氨酸(SAMe)水平和AKT/ERK信号通路,进而影响细胞克隆扩增来促进猪肌内脂肪的分化和沉积[26]。C1q/肿瘤坏死因子相关蛋白6(CTRP6)主要抑制猪肌内和皮下脂肪细胞增殖,通过丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号通路促进脂肪细胞分化[27]。研究发现,CTRP6沉默可以抑制猪肌内脂肪细胞中的Ras通路和皮下脂肪细胞中的p53通路[28]。随着CTRP6沉默,与Ras和花生四烯酸代谢相关的信号通路在肌内脂肪细胞中显著富集,包括TNF、MAPK、p53和脂肪因子通路在内的其他4条信号通路,在皮下脂肪细胞中特异富集。因此,CTRP6可能是肌内和皮下脂肪组织发育和代谢的差异调节因子,对猪肌内和皮下脂肪沉积均具有调控作用。2.2鸡体脂蓄积调控研究发现,miR-15a表达水平与鸡胸肌IMF含量呈明显正相关,但与靶基因酰基辅酶A氧化酶1(ACOX1)、甾醇载体蛋白2(SCP2)、ATP结合盒亚家族D成员3(ABCD3)的表达呈负相关[29]。miRNA-33可能通过负调控肝脏中肉碱O辛酰转移酶(CROT)和羟烷基辅酶A脱氢酶β(HADHβ)的表达,参与鸡体内脂质代谢和能量稳态,CROT与HADHβ被认为是miRNA-23的潜在靶点[30]。抑制miRNA-23则会增加线粒体呼吸和上调ATP产生,其目标基因还包括PPARγ共激活剂1-α(PGC11-α)、丙酮酸脱氢酶激酶同工酶4(PDK4)和溶质载体家族蛋白25成员A25(SLC25A25)等。细胞调控子LIN9对鸡前脂肪细胞的增殖起抑制作用。研究发现,miR-19a和miR-19b地过表达能够显著抑制LIN9的报告基因表达,而miR-19a和miR-19b抑制剂地过表达则显著提高LIN9的报告基因表达,表明LIN9是miR-19a和miR-19b的靶标,证实miR-19a和miR-19b参与调控鸡体内脂肪沉积[31]。gga-miR-19b-3p、miR-19a-3p、miR-17-5p、miR-301b-3p和miR-215-5p可调控包括长链酯酰辅酶A合成酶1(ACSL1)、硬脂酰辅酶A去饱和酶(SCD)、过氧化物酶体反式-2-烯酰-CoA还原酶(PECR)和脂肪酸去饱和酶原2(FADS2)等在内的18个可能在鸡腹脂沉积过程中起重要或关键调控作用的基因,可能是影响鸡腹脂沉积的关键miRNA[32]。杨娴婧[33]从玫瑰冠公鸡腿肌与科宝公鸡腿肌中筛选出306个差异表达显著的miRNAs,含273个已知的miRNAs和33个新发现的miRNAs,其中gga-miR-3532-5p靶向FABP5基因,推测gga-miR-3532-5p可能通过作用于FABP5基因参与IMF沉积负调控。鸡前脂肪细胞在C型利钠肽(CNP)诱导下,增殖能力显著升高,但脂肪细胞随后的分化和脂滴沉积能力却极显著下降,释放的甘油、细胞内的cGMP浓度以及利钠肽受体B和C(NPRB和NPRC)基因mRNA的表达均显著升高,但利钠肽受体A(NPRA)基因表达量无显著变化[34]。表明CNP可通过NPRB/NPRC-cGMP通路调控肉鸡肌内脂肪细胞的脂代谢过程。孵化19日和14日的鸡胚中共存在26个核心差异蛋白,其功能主要是促进脂肪酸降解、内质网蛋白加工和糖异生。这些差异蛋白质中的乙酰辅酶A酰基转移酶2(ACAA2)、肉毒碱棕榈酰基转移酶(CPT1A)和ACOX1是调控胚胎期肉鸡脂代谢的关键因子[35]。ACAA2、膜联蛋白A2(ANXA2)、糖原蛋白(GYG1)、苹果酸脱氢酶1(MDH1)、磷酸果糖激酶(PFK)以及未知蛋白LOC418811是同时调控北京油鸡肌肉发育和脂类代谢的关键蛋白[36]。ANXA2、细胞外基质(ECM)复合物以及ECM复合物介导的肌动蛋白细胞骨架调节信号相关通路是肌肉发育和IMF代谢过程重要的调控通路。2.3反刍动物体脂蓄积调控随高通量测序技术的应用,脂肪组织中miRNA在反刍动物体脂沉积中的作用逐渐地被挖掘和研究。研究发现,miR-378、miR-2400、miR-23a等在牛IMF沉积中起重要调控作用[37-39]。从脂肪肝荷斯坦奶牛和正常肝奶牛的两个小RNA文库中分析,鉴定出66个上调和7个下调的差异表达miRNAs[40]。bta-miR-23a、bta-miR-23b-3p、bta-miR-181a能够阶段性促进牛肌肉内前体脂肪细胞增殖,并通过直接负调控增强子结合蛋白A(CEBPA)的表达间接影响肌肉内前体脂肪细胞分化[41]。bta-miR-149-5p的过度表达不仅在信使RNA(mRNA)和蛋白质水平抑制增殖标记基因的表达,还显著降低S期细胞的百分比,抑制成脂基因的表达和脂肪积聚,减少牛脂肪细胞中脂联素的分泌。研究发现,bta-miR-149-5p对牛脂肪沉积的抑制作用与bta-miR-149-5p是CREB调控转录辅激活因子1(CRTC1)和转录辅激活因子2(CRTC2)在转录和转录后水平的负调节因子有关[42]。当miR-224过度表达时,牛脂肪形成相关生物标志物C/EBPα、C/EBPβ、PPARγ、FASN和PLIN1的mRNA表达水平降低;而当miR-224被抑制时,则发生相反的效应,随后发生脂肪分化。表明miR-224对牛体脂肪沉积具有调控作用。对IMF增加的去势雄牛和正常雄牛的转录组比较分析发现,miR-224和脂蛋白脂肪酶(LPL)基因表达呈负相关[43],推测miR-224可能通过靶向LPL调控牛前脂肪细胞的成脂分化,LPL因此成为miR-224的预测靶点。生物学性质稳定和具有种间保守性与时空表达特异性的环状RNA(circRNAs)因含有丰富的miRNA反应元件和序列特异性,使circRNAs在转录调控中发挥着重要作用。因此,circRNAs在动物体脂沉积中的调控作用也开始受到关注。近年来,蛋白质及其修饰在奶牛脂肪肝发生发展中的作用研究也取得进展。奶牛重度脂肪肝和正常肝在665个蛋白质上共存在1 841个差异乙酰化位点,且乙酰化程度较高的蛋白质显著富集于能量代谢途径,且46.6%的差异表达乙酰化位点和84.3%的高乙酰化位点位于线粒体[44],表明奶牛肝线粒体蛋白质的乙酰化修饰在脂质和蛋白质代谢紊乱中起着关键作用,直接导致奶牛脂肪肝的发生。羟烷基辅酶A脱氢酶(HADHA)、乙酰辅酶A乙酰转移酶1(ACAT1)、烯酰辅酶A水合酶和3-羟酰辅酶A脱氢酶(EHHADH)等重要线粒体内膜蛋白质可能是通过乙酰化修饰导致奶牛脂肪肝发生发展的重要调控因子和可能的治疗靶点。线粒体膜蛋白mitofusin2(MFN2)在调节在非反刍动物线粒体功能和肝内脂质代谢中起重要作用。对牛的研究结果已证实,MFN2地过表达通过下调牛肝细胞中SREBP-1c、乙酰辅酶A羧化酶(ACACA)、FASN和DGAT1的丰度,上调PPARα和肉毒CPT1A的丰度改善外源性游离脂肪酸诱导的脂质积聚[45],表明过量的游离脂肪酸对肝脏脂质积聚产生负面影响的一个原因是MFN2的抑制,因此MFN2在调控反刍动物肝内脂质代谢中起重要作用。在小鼠及人肝脏脂肪变性中起重要作用的脂滴蛋白(PLIN5),可以被奶牛能量负平衡诱导进入肝脏的高浓度脂肪酸激活,促进SREBP-1表达,增加肝脂质合成,抑制脂肪酸氧化与极低密度脂蛋白组装,诱导奶牛肝脂蓄积和脂肪肝的形成[46]。2.4鱼类体脂蓄积调控水产动物体脂沉积方面的研究,仍以不同营养素对鱼类体脂沉积量以及脂质代谢相关基因表达量的影响研究为主,涉及鱼类体脂沉积调控机制的研究较少。鱼类miRNA的研究目前集中在对鱼类疾病发生和免疫调控作用方面,鱼类体脂沉积的miRNA调控研究极少。少量研究表明,miR-122是脊椎动物肝脏特异性miRNA,在草鱼肝组织中有特异表达。miR-122在肝组织中的过表达可以显著增加肝细胞甘油三酯含量和显著增加脂质合成相关转录因子的表达水平,miR-122通过AMPK调控脂质分解代谢相关基因,AMPK可能通过miR-122直接或间接调控脂质合成相关基因[47]。与低脂组(60 g/kg)相比,饲喂160 g/kg脂肪的鱼肝脏中mir-33a、mir-30、mir-122和mir-16的表达显著降低,甾醇调节元件结合转录因子1(SREBP1)、PPARγ、肝脏X受体α(LXRα)和ATP结合盒转运体A1(ABCA1)的表达显著增加[48]。因此,水产动物miRNA对体脂沉积调控的研究工作远落后于其他畜产动物。但部分细胞器的功能改变对鱼类脂肪沉积的调控作用也开始受到关注。如尼罗罗非鱼肝脏过氧化物酶体β-氧化能力降低或受损能够增加该鱼肝脂等部位的脂肪积累[49],而在维持细胞能量内稳态中发挥重要作用的线粒体脂肪酸β-氧化系统受到抑制时,罗非鱼对三大产能营养素的代谢利用也会发生改变,且更倾向于分解葡萄糖和沉积脂肪与蛋白质[50]。细胞器的结构或功能改变为研究水产动物体脂蓄积提供新思路。3结论畜产动物体脂蓄积的miRNA调控,目前尚处于探索新miRNA及其功能阶段。一个miRNA分子可同时调控多个靶基因,一个基因也受多个miRNA分子的调控。研究者对不同miRNA与相同脂肪代谢靶基因之间,不同脂肪代谢基因与相同miRNA之间,构成的复杂脂肪沉积调控网络了解不足。动物体脂沉积过程受多种因子的级联调控,涉及miRNA的脂肪沉积级联调控网络不清楚极大影响miRNA在调节脂肪代谢、改良肉质以及培育优质动物品种中的应用。动物体脂蓄积的蛋白质水平调控,目前集中在重要细胞器的膜蛋白及其修饰方面。因此,清楚饲料能量营养素的水平、比例、来源以及特定功能性饲料添加剂对动物线粒体等重要细胞器膜结构和功能影响可以为基于蛋白质水平畜产动物体脂沉积调控提供思路。

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