高俊 杜富寬 顧若波

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)無錫漁業(yè)學(xué)院，江蘇 無錫 214081) 徐鋼春 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)無錫漁業(yè)學(xué)院，江蘇 無錫 214081;中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心，農(nóng)業(yè)部淡水漁業(yè)和種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214081 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心，農(nóng)業(yè)部淡水漁業(yè)和種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214081 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)無錫漁業(yè)學(xué)院，江蘇 無錫 214081;中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心，農(nóng)業(yè)部淡水漁業(yè)和種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214081

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魚類PPARs基因組織表達(dá)及功能研究進(jìn)展

高俊 杜富寬 顧若波

(南京農(nóng)業(yè)大學(xué)無錫漁業(yè)學(xué)院，江蘇 無錫 214081) 徐鋼春 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)無錫漁業(yè)學(xué)院，江蘇 無錫 214081;中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心，農(nóng)業(yè)部淡水漁業(yè)和種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214081 中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心，農(nóng)業(yè)部淡水漁業(yè)和種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214081 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)無錫漁業(yè)學(xué)院，江蘇 無錫 214081;中國水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心，農(nóng)業(yè)部淡水漁業(yè)和種質(zhì)資源利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 無錫 214081

過氧化物酶體增殖物激活受體(PPARs)是一種新型的固醇類激素受體，也是配體依賴的核轉(zhuǎn)錄因子，由英國科學(xué)家Issemann等在1990年首先發(fā)現(xiàn)。近年來，PPARs在人類、嚙齒動(dòng)物及家禽家畜的各方面研究取得突出進(jìn)展。目前，對于魚類PPARs的研究主要集中在基因克隆、組織表達(dá)和功能預(yù)測上。對魚類PPARs基因的組織表達(dá)及功能研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述。

PPARs；組織表達(dá)；功能；魚類

過氧化物酶體增殖物激活受體(peroxisome proliferator activated receptor,PPARs)，由英國科學(xué)家Issemann等[1]在1990年首先發(fā)現(xiàn)。自發(fā)現(xiàn)以來，國內(nèi)外研究人員對PPARs進(jìn)行了廣泛的研究。目前，國內(nèi)外研究人員對嚙齒動(dòng)物和人類以及家禽家畜的PPARs基因的結(jié)構(gòu)和功能、各組織中的表達(dá)量、調(diào)控脂類代謝和影響表達(dá)的因素等方面進(jìn)行了廣泛而深入的研究。PPARs主要作用于特定的目標(biāo)基因來調(diào)控脂肪酸的合成與分解代謝、脂肪細(xì)胞的增殖和分化、心肌的能量與脂肪平衡、胎盤發(fā)育、炎癥反應(yīng)等，并影響胰島素敏感性和糖類代謝[2]。人類的PPARs在動(dòng)脈粥樣硬化有關(guān)的脂質(zhì)代謝和血管反應(yīng)中起到重要作用[3]，而且能夠抑制其他心血管疾病，還能在2型糖尿病、胰島素抵抗等糖尿病代謝綜合征中發(fā)揮關(guān)鍵作用[4]。PPARs信號轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑是脂質(zhì)代謝三條主要途徑之一[5]。近年來，魚類PPARs的研究也正在開展起來，取得了一些進(jìn)展。現(xiàn)對魚類PPARs的組織表達(dá)及功能研究進(jìn)展進(jìn)行綜述。

1 PPARs的亞型、結(jié)構(gòu)和作用機(jī)制

PPARs具有PPARα、PPARβ(也稱PPARδ)、PPARγ 3種亞型。在河豚(Takifugurubripes)、斑馬魚(Daniorerio)、日本青鳉(Oryziaslatipes)、大菱鲆(Scophthalmusmaximus)及草魚(Ctenopharyngodonidellus)等魚類中，PPARα有2種類型，即PPARα1和PPARα2[6]。根據(jù)啟動(dòng)子和拼接方式的不同，PPARγ產(chǎn)生了4種mRNA異構(gòu)體，分別是PPARγ1、PPARγ2、PPARγ3、PPARγ4[7]。

PPARs的結(jié)構(gòu)可分為A、B、C、D、E、F 6個(gè)區(qū)。其中5‘端的A/B區(qū)稱為配體非依賴的轉(zhuǎn)錄激活域，該區(qū)保守性很差，主要通過磷酸化作用來調(diào)節(jié)配體和受體之間的親和力來調(diào)節(jié)PPARs的活性；C區(qū)為DNA結(jié)合域(DNA biding domain，DBD)，該區(qū)高度保守，包含2個(gè)鋅指結(jié)構(gòu)和1個(gè)α螺旋的DNA結(jié)合基序；D區(qū)為靈活的鉸鏈區(qū)(hinge)，主要連接DBD與配體結(jié)合域(ligand biding domain，LBD)，參與PPARs的構(gòu)象變化；3’端的E/F區(qū)為保守性較差的LBD[2]。

PPARs的表達(dá)需要LBD與配體的結(jié)合。PPARs的轉(zhuǎn)錄活性需要靶基因啟動(dòng)子上的PPAR反應(yīng)元件(peroxisome proliferator response element，PPRE)。被配體激活的PPARs與類視黃醇X受體(retinoid X receptor，RXR)結(jié)合形成異二聚體，PPAR/RXR異二聚體與PPRE相結(jié)合，調(diào)節(jié)靶基因轉(zhuǎn)錄[8]。

2 PPARs的基因克隆和組織表達(dá)

目前，國內(nèi)外研究獲得了多種魚類的PPARs基因的全長，但是許多研究只是研究了PPARs的某一種亞型，根據(jù)開放閱讀框的序列推算出編碼的氨基酸的個(gè)數(shù)以及氨基酸的序列，并檢測了PPARs基因在各個(gè)組織的表達(dá)情況(表1)。

表1 魚類 PPARs 基因的克隆與組織表達(dá)情況

從表1可以看出，PPARs在不同魚類的表達(dá)存在組織特異性。這種情況還表現(xiàn)在其他魚類上。例如在斑馬魚中也檢測到了PPARs的 3種亞型，其中PPARα基因主要表達(dá)于肝臟、 腎臟、 腸和胰腺；PPARβ基因則在肝臟、腎近端和遠(yuǎn)端小管、腎小球、胰腺等眾多組織中均有表達(dá)；PPARγ基因在胰腺、腸和性腺中表達(dá)量則很微弱[18]。在真鯛中，3種PPARs廣泛表達(dá)在脂肪組織、鰓、心臟、幼魚的肝細(xì)胞和成魚的卵巢中，然而，在精巢中沒有檢測到PPARα的表達(dá)，在肌肉中則沒有檢測到PPARγ的表達(dá)[19]。

3 PPARs的功能

目前有關(guān)魚類PPARα和PPARγ的功能研究有很多，而有關(guān)魚類PPARβ的研究較少，對于魚類的研究也主要集中在脂質(zhì)代謝上。PPARs在調(diào)控脂肪細(xì)胞的分化、脂質(zhì)代謝和部分脂肪因子的分泌起到重要作用[20]。魚類PPARα參與多種多樣的生理進(jìn)程，可以通過調(diào)控參與脂質(zhì)代謝的酶和基因來維持體內(nèi)平衡[17]，還可以通過調(diào)節(jié)靶基因編碼的參與過氧化物酶體和線粒體脂肪酸β氧化的酶來調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝[20]，表明PPARα在脂質(zhì)代謝活躍的組織中高表達(dá)。賈成霞等[12]研究發(fā)現(xiàn)，虹鱒PPARα的mRNA在脂肪組織和脂肪含量較高的腹部肌肉、腸以及腎臟等脂肪酸代謝率較高的組織中表達(dá)；方玲玲等[14]研究表明，卵形鯧鲹P(yáng)PARα的mRNA在腦脂肪組織、頭腎、腸和脾臟等脂肪含量豐富的組織中表達(dá)量較高。此外，Zhao等[16]研究發(fā)現(xiàn)，PPARα在精巢和卵巢中表達(dá)，精巢支持細(xì)胞和間質(zhì)細(xì)胞中的PPARα和其他2種亞型能為精子的發(fā)生提供環(huán)境，它們可能會(huì)直接參與生殖細(xì)胞的成熟。PPARγ是誘導(dǎo)調(diào)控脂肪細(xì)胞的分化的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子之一，也是脂肪組織中調(diào)節(jié)脂質(zhì)沉積的主要調(diào)節(jié)因子[20]。鱸(Lateolabraxjaponicus)的PPARγ基因主要表達(dá)在肝臟、鰓和脂肪組織中，與斑馬魚(Daniorerio)、金頭鯛(Sparusaurata)PPARγ的組織分布類似，推測魚類PPARγ在功能上可能與哺乳動(dòng)物不同[13]。然而，Cho等[8]研究表明，牙鲆PPARγ與哺乳動(dòng)物類似，在脂質(zhì)代謝和脂肪生成中具有重要作用。此外，他們的研究還發(fā)現(xiàn)在饑餓狀況下和早期發(fā)育時(shí)期，PPARγ是不可或缺的。除此之外，PPARs還參與多種個(gè)體發(fā)生相關(guān)的生理進(jìn)程，例如，骨骼的形成和分化、細(xì)胞增殖和上皮細(xì)胞分化以及個(gè)體發(fā)生過程中的脂質(zhì)代謝調(diào)節(jié)和免疫作用[21]。近年來，脂肪含量作為影響魚肉品質(zhì)的一項(xiàng)重要因素備受關(guān)注。PPARs在介導(dǎo)脂肪酸氧化及脂肪代謝中起到重要作用，其靶基因均與脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝相關(guān)[22]。

長期以來，脂肪組織一直被認(rèn)為是被動(dòng)的、不活躍的組織，因此國內(nèi)外大量研究在考慮減少魚體脂肪含量時(shí)主要從飼料組成角度開展工作，嘗試通過降低飼料脂肪含量,即被動(dòng)減少養(yǎng)殖魚類脂肪攝入量來減少魚體脂肪含量,但是結(jié)果并不理想，不僅魚肉質(zhì)量沒有提高，而且抑制了魚類的正常生長，降低了養(yǎng)殖效率[12]。研究發(fā)現(xiàn)，許多脂肪酸及其代謝產(chǎn)物、貝特類和噻唑烷二酮類藥物、羅格列酮、小檗堿等是PPARs的激動(dòng)劑[23～26]，能夠通過影響PPARs進(jìn)而影響生物體內(nèi)脂肪合成和代謝。Li等[27]研究發(fā)現(xiàn)，團(tuán)頭魴中微粒體甘油三酯轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(microsomal triglyceride transfer protein,MTTP)與PPARα和PPARβ存在某種潛在的聯(lián)系。Cunha等[21]發(fā)現(xiàn)PPARs可通過對硬骨魚類卵和早期仔魚發(fā)育的脂肪酸代謝基因的調(diào)節(jié)來影響胚胎個(gè)體發(fā)育。

4 展望

綜上所述，PPARs在脂質(zhì)代謝方面發(fā)揮著重要的作用。此外，PPARs還能夠緩解氧化應(yīng)激引起的炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡。Zhang等[28]對脂肪性肝炎大鼠灌喂PPARα和PPARγ激動(dòng)劑非諾貝特和羅格列酮，發(fā)現(xiàn)上調(diào)了PPARα和PPARγ的表達(dá)，還原性谷胱甘肽(GSH)和超氧化物歧化酶(SOD)的量顯著上升，丙二醛(MDA)的量顯著下降，炎癥反應(yīng)因子腫瘤壞死因子α(TNF-α)顯著下降。Rani等[29]對高血糖大鼠腹腔注射PPARγ激動(dòng)劑5,7-二羥黃酮，抑制了晚期糖基化終末產(chǎn)物及其受體(AGE-RAGE)引起的氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)。Collino等[30]對大腦缺血再灌注損傷的大鼠灌喂PPARγ激動(dòng)劑羅格列酮和吡格列酮，發(fā)現(xiàn)PPARγ表達(dá)的上調(diào)對大鼠大腦缺血再灌注引起的海馬體損傷起到了保護(hù)作用。曹澤玲等[31]對心肌缺血再灌注損傷的大鼠靜脈注射PPARγ激動(dòng)劑吡格列酮，發(fā)現(xiàn)PPARγ的活化有效減少了心肌梗死面積，抑制心肌細(xì)胞的凋亡。李健等[32]的研究同樣也表明吡格列酮預(yù)處理減少了大鼠缺血再灌注損傷的心肌細(xì)胞梗死面積和細(xì)胞凋亡。然而，PPARs在魚類氧化應(yīng)激引起的炎癥反應(yīng)和細(xì)胞凋亡過程中的作用機(jī)制需要進(jìn)一步研究。

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2016-07-26

公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)(201203065)；江蘇省科技成果轉(zhuǎn)化專項(xiàng)(BA2015167)；江蘇省水產(chǎn)三新工程重大專項(xiàng)(D2015-14)。

高俊(1992-)，碩士生，研究方向?yàn)轸~類規(guī)?；庇敖】叼B(yǎng)殖技術(shù)。通信作者：顧若波，gurb@ffrc.cn。

Q75;Q959.4

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1673-1409(2016)33-0043-04

[引著格式]高俊,徐鋼春,杜富寬，等.魚類PPARs基因組織表達(dá)及功能研究進(jìn)展[J].長江大學(xué)學(xué)報(bào)(自科版)，2016，13(33)：43～46.