唐 妮，王書(shū)瑤，齊錦雯，吳源冰，李志瓊

(四川農(nóng)業(yè)大學(xué) 動(dòng)物科技學(xué)院，成都 611130)

脂肪組織是脂質(zhì)沉積的部位之一，近年來(lái)發(fā)現(xiàn)其具有內(nèi)分泌功能[1-3]。脂肪組織能以自分泌、旁分泌或內(nèi)分泌的方式分泌多種激素或細(xì)胞因子，這些細(xì)胞因子統(tǒng)稱(chēng)為脂肪細(xì)胞因子[4]。目前已發(fā)現(xiàn)的脂肪細(xì)胞因子主要包括脂聯(lián)素(adiponectin)、瘦素(leptin)、抵抗素(resistin)、內(nèi)脂素(visfatin)、白介素-6(interleukin-6,IL-6)和腫瘤壞死因子α (tumor necrosis factor α，TNF-α)等，其中，脂聯(lián)素是目前發(fā)現(xiàn)的與肥胖呈負(fù)相關(guān)的脂肪細(xì)胞因子之一[5]。了解脂聯(lián)素的結(jié)構(gòu)和組織分布，探究其調(diào)控脂質(zhì)代謝的作用，是營(yíng)養(yǎng)和能量代謝的研究熱點(diǎn)之一。迄今為止，關(guān)于脂聯(lián)素調(diào)控動(dòng)物脂質(zhì)代謝的研究，主要集中于人和嚙齒動(dòng)物[6-9]，畜禽[10]上的研究相對(duì)較少，而水生動(dòng)物上罕見(jiàn)。本文主要從脂聯(lián)素的發(fā)現(xiàn)、結(jié)構(gòu)、組織分布、信號(hào)接頭蛋白和調(diào)控脂質(zhì)代謝進(jìn)行了綜述，以期為深入探究脂聯(lián)素調(diào)控脂質(zhì)代謝的作用機(jī)制提供參考。

1 脂聯(lián)素的發(fā)現(xiàn)與結(jié)構(gòu)

脂聯(lián)素曾稱(chēng)為Acrp30、AdipoQ、GBP28或apM1，最初從人和嚙齒動(dòng)物上分離鑒定出來(lái)。1995年Scherer等[11]從3T3-L1脂肪細(xì)胞篩選出帶地高辛標(biāo)記的cDNA片段，其編碼249個(gè)氨基酸，且蛋白結(jié)構(gòu)與補(bǔ)體因子C1q相似，將其稱(chēng)為脂肪細(xì)胞補(bǔ)體相關(guān)蛋白(adipocyte complement-related protein of 30 ku, Acrp30)。Hu等[12]從人、大鼠和小鼠脂肪組織中分離得到一種新的脂肪基因，稱(chēng)其為AdipoQ基因。Meada等[13]在人腹部皮下和內(nèi)臟脂肪組織中鑒定出一種在脂肪組織中豐富表達(dá)的基因，將其稱(chēng)為apM1(adipose most abundant gene transcript 1)。Nakano等[14]從人血漿中分離出一種由apM1編碼的大小為28 ku的明膠結(jié)合蛋白，稱(chēng)為28 ku明膠結(jié)合蛋白(gelatin-binding protein of 28 ku，GBP28)。直到1999年，Arita等[15]才將以上團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)的物質(zhì)正式統(tǒng)一命名為脂聯(lián)素(adiponectin, AdipoQ)。研究者們現(xiàn)已從豬、牛、綿羊、雞和鴨等畜禽動(dòng)物[16-20]以及水生動(dòng)物[21-22]中鑒定出該基因，而爬行類(lèi)和兩棲類(lèi)上未見(jiàn)報(bào)道。

不同物種AdipoQ基因外顯子數(shù)量、染色體定位、編碼核苷酸及氨基酸種類(lèi)和數(shù)量存在差異。哺乳動(dòng)物AdipoQ包括3個(gè)外顯子和2個(gè)內(nèi)含子，家禽該基因包含2個(gè)外顯子和1個(gè)內(nèi)含子，均編碼240～250個(gè)氨基酸。脂聯(lián)素主要由N端信號(hào)肽、非同源區(qū)、膠原結(jié)構(gòu)域和C端球形結(jié)構(gòu)域組成。其中，N端信號(hào)肽的存在提示脂聯(lián)素是一種分泌性蛋白，C端球形結(jié)構(gòu)域相對(duì)保守。最近研究發(fā)現(xiàn)，脂聯(lián)素C端球形結(jié)構(gòu)域中包含的小肽片段具有類(lèi)似脂聯(lián)素功能[23-27]。在體內(nèi)，脂聯(lián)素以全長(zhǎng)脂聯(lián)素(full-length adiponectin, fAd)和球形脂聯(lián)素(globular adiponectin, gAd)形式存在，gAd具有更強(qiáng)的生物活性。

2 脂聯(lián)素的組織分布

早期研究者發(fā)現(xiàn)，哺乳動(dòng)物AdipoQ是由脂肪組織特異性表達(dá)，而隨著研究方法和技術(shù)的不斷更新，發(fā)現(xiàn)AdipoQ也在胎盤(pán)、肌肉、血液和囊胚細(xì)胞中表達(dá)[28-29]。非哺乳動(dòng)物(如雞、斑馬魚(yú)和虹鱒)的AdipoQ還存在于腦、垂體和肝等組織中[19, 21, 30-31]。此外，AdipoQ在組織中的表達(dá)量與品種、性別和生長(zhǎng)階段等相關(guān)。例如，羅宗剛等[32]利用熒光定量PCR檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)白豬背最長(zhǎng)肌和腰大肌AdipoQ的表達(dá)量高于榮昌豬，并且在母豬的表達(dá)量極顯著高于公豬。苗志國(guó)等[33]通過(guò)ELISA檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，淮南豬和長(zhǎng)白豬血清中脂聯(lián)素含量隨年齡增長(zhǎng)而上升。然而，爬行類(lèi)、兩棲類(lèi)和魚(yú)類(lèi)AdipoQ組織分布模式如何，有待進(jìn)一步研究。AdipoQ在動(dòng)物中廣泛分布，暗示其可能具有多種生物學(xué)功能?，F(xiàn)已證實(shí)，脂聯(lián)素具有增強(qiáng)胰島素敏感性[34-35]、抗動(dòng)脈粥樣硬化[36-38]、保護(hù)血管內(nèi)皮細(xì)胞[39]、參與攝食調(diào)控[40-41]和促進(jìn)葡萄糖攝取[42]等功能。哺乳動(dòng)物和鳥(niǎo)類(lèi)AdipoQ在脂肪組織的高表達(dá)提示，AdipoQ可能在脂質(zhì)代謝中發(fā)揮重要作用，大量的研究已報(bào)道了脂聯(lián)素調(diào)控脂質(zhì)代謝的功能[43-45]。

3 脂聯(lián)素的信號(hào)接頭蛋白

脂聯(lián)素首先與脂聯(lián)素受體C端結(jié)合后，脂聯(lián)素受體的N端被相關(guān)信號(hào)接頭蛋白識(shí)別，激活下游AMPK和PPAR和等信號(hào)因子，從而發(fā)揮生物學(xué)功能。脂聯(lián)素受體主要包括脂聯(lián)素受體1(adiponectin receptor 1，AdipoR1)、脂聯(lián)素受體2(adiponectin receptor 2,AdipoR2)和T-鈣黏蛋白(T-cadherin)。研究表明， AdipoR1和AdipoR2能介導(dǎo)脂聯(lián)素發(fā)揮多種生物學(xué)作用，而T-鈣黏蛋白主要參與抗動(dòng)脈粥樣硬化。關(guān)于T-鈣黏蛋白介導(dǎo)脂質(zhì)代謝的研究較少。

現(xiàn)已發(fā)現(xiàn) 4種能與AdipoR1和AdipoR2直接作用的信號(hào)接頭蛋白，即銜接因子蛋白含PH與磷酸酪氨酸結(jié)合域和亮氨酸拉鏈基元1(adaptor protein, phosphotyrosine interacting with PH domain and leucine zipper 1，APPL1)、酪蛋白激酶Ⅱ(casein kinase II，CK2)、蛋白激酶C受體1(receptor for activated C kinase 1，RACK1)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)蛋白46(endoplasmic reticulum protein 46，ERp46)[46-47]。APPL1能與AdipoR1和AdipoR2結(jié)合,而CK2、RACK1和ERp46僅與AdipoR1結(jié)合。在脂聯(lián)素調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝過(guò)程中，信號(hào)接頭蛋白APPL1和CK2發(fā)揮著重要的作用。其中，APPL1是首個(gè)被鑒定出能與脂聯(lián)素受體結(jié)合的信號(hào)接頭蛋白，其包含BAR、PH和PTB結(jié)構(gòu)域。在C2C12細(xì)胞中，脂聯(lián)素能通過(guò)促進(jìn)AdipoR1與APPL1的PTB結(jié)構(gòu)域結(jié)合，誘導(dǎo)APPL1的BAR結(jié)構(gòu)域(5～270 aa)與肝激酶(LKB1)結(jié)合,進(jìn)而激活A(yù)MPK，促進(jìn)ACC磷酸化，促進(jìn)脂肪酸氧化[48-49]。除此以外，在C2C12肌細(xì)胞中，信號(hào)接頭蛋白CK2的調(diào)節(jié)亞基(CK2β)能與AdipoR1的N端結(jié)合，而CK2抑制劑能明顯抑制gAd促進(jìn)ACC磷酸化的作用[50]。此外，是否還存在其它信號(hào)接頭蛋白介導(dǎo)脂質(zhì)代謝過(guò)程尚不清楚。

4 脂聯(lián)素調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝

脂聯(lián)素對(duì)脂質(zhì)代謝的調(diào)控主要通過(guò)促進(jìn)脂肪酸氧化和抑制脂質(zhì)合成達(dá)到降脂的作用。目前，關(guān)于脂聯(lián)素促進(jìn)脂肪酸氧化的報(bào)道很多，而抑制脂質(zhì)合成的研究較少。

4.1 脂聯(lián)素促進(jìn)脂肪酸氧化

脂聯(lián)素能通過(guò)促進(jìn)脂肪酸氧化，降低血漿游離脂肪酸水平(FFAs)。Fruebis等[51]研究顯示，單次飼喂高脂高糖日糧能誘導(dǎo)小鼠血漿FFAs升高，而靜脈注射fAd和gAd能在數(shù)小時(shí)內(nèi)降低血漿FFAs水平。長(zhǎng)期飼喂高脂日糧，并持續(xù)16 d注射gAd，能顯著降低小鼠血漿中FFAs濃度。在大鼠上，持續(xù)皮下注射脂聯(lián)素也具有類(lèi)似的效應(yīng)[6]。脂聯(lián)素的這種降低血漿FFAs的作用，可能是通過(guò)促進(jìn)肌肉脂肪酸氧化來(lái)實(shí)現(xiàn)的。本文將AdipoQ促進(jìn)脂肪酸氧化的途徑總結(jié)如下。

4.1.1 AdipoR1/2-腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)-乙酰輔酶A羧化酶(ACC) AdipoQ能通過(guò)AdipoR1和AdipoR2激活A(yù)MPK,進(jìn)而誘導(dǎo)ACC磷酸化，最終促進(jìn)脂肪酸氧化。腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)在調(diào)節(jié)動(dòng)物能量代謝平衡中發(fā)揮重要作用。在哺乳動(dòng)物上的研究顯示，脂聯(lián)素能通過(guò)AdipoR1和AdipoR2介導(dǎo)，激活A(yù)MPK信號(hào)途徑?；罨腁MPK能誘導(dǎo)乙酰輔酶A羧化酶(ACC)磷酸化失活，從而促進(jìn)脂肪酸氧化。在多種組織和細(xì)胞中，脂聯(lián)素能激活A(yù)MPK-ACC信號(hào)途徑。此外，在C1C12細(xì)胞、心肌細(xì)胞、趾長(zhǎng)伸肌和腓腸肌中，體外和體內(nèi)試驗(yàn)表明，脂聯(lián)素能快速(1 h內(nèi))激活A(yù)MPK，顯著提高ACC磷酸化水平，從而促進(jìn)脂肪酸氧化[7,52-53]。但是，關(guān)于脂聯(lián)素傳遞至AMPK的信號(hào)研究較為缺乏。已有研究表明，在脂聯(lián)素刺激下，信號(hào)接頭蛋白(APPL1和CK2)和肝激酶LKB1作為AMPK上游因子，介導(dǎo)AdipoQ激活A(yù)MPK信號(hào)通路。在肌細(xì)胞和肝細(xì)胞中，LKB1激酶與APPL1結(jié)合后，能激活A(yù)MPK信號(hào)途徑[7,54]。當(dāng)沉默LKB1基因表達(dá)時(shí)，脂聯(lián)素激活A(yù)MPK的效應(yīng)被抑制。綜上，脂聯(lián)素與脂聯(lián)素受體結(jié)合后，能迅速激活A(yù)MPK信號(hào)因子，促進(jìn)ACC磷酸化，最終促進(jìn)脂肪酸氧化。

4.1.2 AdipoR1/2-腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)-過(guò)氧化物酶體增物激活受體α(PPARα) AdipoQ通過(guò)脂聯(lián)素受體(AdipoR1和AdipoR2)作用于相關(guān)組織，不僅能激活A(yù)MPK,促進(jìn)ACC磷酸化,進(jìn)而促進(jìn)脂肪酸氧化，還可能激活PPARα信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)途徑進(jìn)而促進(jìn)脂肪酸氧化。PPARα是調(diào)控動(dòng)物脂質(zhì)代謝的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，其下游許多靶基因與脂肪酸氧化有關(guān)，包括乙酰輔酶A氧化酶(ACO)、肉毒堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1(CPT-1)和脂肪酸結(jié)合蛋白(FABP3)等。在C1C12細(xì)胞中，AdipoQ處理3～24 h以后，激活A(yù)MPK，提高PPARα轉(zhuǎn)錄活性，并上調(diào)其下游靶基因ACO、CPT-1和FABP3的轉(zhuǎn)錄表達(dá)水平[52]。在犢牛肝細(xì)胞中，添加脂聯(lián)素孵育4 h以后，主要通過(guò)AdipoR2介導(dǎo)激活A(yù)MPKα，提高PPARα表達(dá)和轉(zhuǎn)錄活性，促進(jìn)ACO、CPT-1和CPT-2等表達(dá)，從而促進(jìn)脂肪酸氧化[55]。與上述研究類(lèi)似，脂聯(lián)素也能激活兔囊胚細(xì)胞中的PPARα[29]。由此可知，脂聯(lián)素能促進(jìn)脂肪酸氧化，部分是通過(guò)激活A(yù)MPK-PPARα途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)的。此外，不同細(xì)胞中響應(yīng)AMPK-PPARα信號(hào)的靶基因存在差異。脂聯(lián)素激活的PPARα途徑區(qū)別于AMPK-ACC信號(hào)途徑，其促進(jìn)脂肪酸效應(yīng)更持久。

4.1.3 AdipoR1/2-沉默信息調(diào)節(jié)因子1(SIRT1)-腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK) 在上述途徑中機(jī)體處于生理狀態(tài)，然而，在病理狀態(tài)下，AdipoQ促進(jìn)脂肪酸氧化的途徑存在差異。SIRT1(Sirtuin 1)作為Sirtuins家族成員之一，SIRT1-AMPK軸在酒精性脂肪肝中發(fā)揮重要作用[56]。在患酒精性脂肪肝小鼠中，羅格列酮(PPARγ激動(dòng)劑)提高血漿中AdipoQ表達(dá)，促進(jìn)肝AdipoR1和AdipoR2表達(dá)，激活SIRT1-AMPK軸，繼而促進(jìn)脂肪酸氧化。在肝H4ⅡEC3細(xì)胞中，fAd能顯著提高SIRT1蛋白水平并激活A(yù)MPK信號(hào)因子，雙敲除試驗(yàn)證實(shí)AdipoR1和AdipoR2能共同介導(dǎo)SIRT1表達(dá)[57]。由上可知，在肝細(xì)胞中，fAd能通過(guò)AdipoR1和AdipoR2激活SIRT1-AMPK軸，從而影響脂質(zhì)代謝。然而，研究者們并未探究AdipoQ是如何激活SIRT1-AMPK軸下游因子的。

綜上，在肝和肌肉中，AdipoQ主要與AdipoR1或AdipoR2結(jié)合，激活A(yù)MPK相關(guān)信號(hào)途徑，從而促進(jìn)脂肪酸氧化。APPL1、CK2和LKB1作為AMPK信號(hào)途徑的重要上游因子，此途徑還可能涉及其它上游因子(如1-磷酸鞘氨醇(S1P))。此外，ACC和PPARα作為AMPK信號(hào)途徑的下游因子，參與脂聯(lián)素增強(qiáng)脂肪酸氧化的作用。

4.2 脂聯(lián)素抑制脂質(zhì)合成

除了促進(jìn)脂肪酸氧化以外，脂聯(lián)素還能通過(guò)抑制脂質(zhì)合成，降低血液中三酰甘油(TG)或膽固醇含量。在鼠上，注射脂聯(lián)素能降低血漿中TG或膽固醇含量[6,51]。脂聯(lián)素的這種效應(yīng)可能與脂聯(lián)素結(jié)構(gòu)有關(guān)，如gAd的降脂作用較fAd更強(qiáng)。本文主要綜述了以下相關(guān)途徑。

4.2.1 AdipoR1-肝激酶B1(LKB1)-腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)-固醇調(diào)節(jié)原件結(jié)合蛋白-1c (SREBP-1c) 脂聯(lián)素能激活A(yù)MPK信號(hào)途徑，抑制其下游因子SREBP-1c的轉(zhuǎn)錄活性，從而抑制脂質(zhì)合成。SREBP-1c作為重要的脂肪形成轉(zhuǎn)錄因子，其下游靶基因具有調(diào)節(jié)脂肪合成的作用，如乙酰輔酶A羧化酶α(ACCα)、硬脂酰輔酶A去飽和酶1(SCD1)和脂肪酸合成酶(FAS)。已有的研究顯示，脂聯(lián)素能通過(guò)抑制SREBP-1c及其靶基因的表達(dá)，抑制脂質(zhì)合成。在LepR-/-小鼠肝中，利用腺病毒介導(dǎo)AdipoR1基因超表達(dá)使SREBP-1c的表達(dá)顯著降低，而AdipoR2沒(méi)有類(lèi)似效應(yīng),提示脂聯(lián)素可能主要通過(guò)AdipoR1介導(dǎo)抑制SREBP-1c 表達(dá)[58]。LKB1作為AMPK上游因子，在該途徑中發(fā)揮重要的作用。體內(nèi)體外試驗(yàn)均證實(shí)，脂聯(lián)素能抑制SREBP-1c表達(dá)。在小鼠上，腹腔注射fAd能顯著降低肝SREBP-1c及靶基因(ACCα和SCD1)的表達(dá)[59]。在牛肝細(xì)胞中，脂聯(lián)素能顯著降低SREBP-1c及其下游靶基因(ACCα、SCD-1和FAS等)表達(dá)[60]。這種效應(yīng)與脂聯(lián)素劑量呈正相關(guān)。以上研究提示，脂聯(lián)素可能主要通過(guò)AdipoR1作用于肝，激活A(yù)MPK信號(hào)途徑，抑制SREBP-1c及其靶基因(ACCα、SCD-1和FAS等)表達(dá)，進(jìn)而抑制脂質(zhì)合成。

4.2.2 AdipoR1-鈣調(diào)素依賴(lài)蛋白激酶(CaMKK)-腺苷酸活化蛋白激酶(AMPK)-沉默信息調(diào)節(jié)因子1(SIRTI)-過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體輔助活化因子1α(PGC-1α) 過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體輔助活化因子1α(PGC-1α)與脂質(zhì)代謝密切相關(guān)[61]。在C2C12肌細(xì)胞中，脂聯(lián)素通過(guò)AdipoR1誘導(dǎo)細(xì)胞外Ca2+內(nèi)流，激活CaMKKB、AMPK和SIRT1，促進(jìn)PGC-1α表達(dá)并抑制PGC-1α乙?；痆62]。盡管研究者們未探究其對(duì)脂質(zhì)代謝的影響，但是已有的研究顯示，PGC-1α能影響膽固醇7α羥化酶(CYP7A1)基因的表達(dá)，從而調(diào)節(jié)機(jī)體內(nèi)膽固醇平衡[63]。據(jù)此推測(cè)，脂聯(lián)素可能通過(guò)AdipoR1調(diào)節(jié)AMPK/SIRT1相關(guān)途徑，促進(jìn)PGC-1α的表達(dá)，調(diào)節(jié)膽固醇合成，從而抑制脂質(zhì)合成。

4.2.3 AdipoR2-過(guò)氧化物酶體增物激活受體α(PPARα) 脂聯(lián)素不僅能通過(guò)AdipoR1介導(dǎo)激活A(yù)MPK信號(hào)途徑，還能通過(guò)AdipoR2調(diào)節(jié)PPARα的活性，從而抑制脂質(zhì)合成。在LepR-/-小鼠肝中，AdipoR2超表達(dá)能顯著抑制PPARα的轉(zhuǎn)錄活性，降低其靶基因(Acox1和Ucp2)轉(zhuǎn)錄表達(dá)水平，從而抑制三酰甘油生成[58]。此外，載脂蛋白A5(ApoA5)作為調(diào)控三酰甘油合成上游的關(guān)鍵靶點(diǎn)，是一種新發(fā)現(xiàn)的能降低血漿TG含量的超家族成員，可能與脂聯(lián)素抑制脂質(zhì)合成的作用有關(guān)。在人HepG2肝細(xì)胞中，AdipoQ能顯著提高PPARα和ApoA5的轉(zhuǎn)錄表達(dá)水平和蛋白表達(dá)水平，從而抑制三酰甘油合成[64]。據(jù)此推測(cè)，脂聯(lián)素的降脂作用可能是通過(guò)上調(diào)PPARα和ApoA5表達(dá)實(shí)現(xiàn)，然而，具體的作用機(jī)制尚不清楚。

綜上，脂聯(lián)素能通過(guò)AdipoR1和AdipoR2作用，激活A(yù)MPK和PPARα信號(hào)途徑，影響下游因子SREBP-1c、Acox1和Ucp2等表達(dá)，抑制脂質(zhì)合成。最近研究者們還發(fā)現(xiàn)一些因子(如ATGL和HSL)能作為AMPK下游，介導(dǎo)AdipoQ發(fā)揮降脂作用[65]。此外，上述關(guān)于AdipoQ調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝的研究主要集中于肌肉和肝，而部分研究顯示，AdipoQ也能調(diào)控其它組織或細(xì)胞的脂質(zhì)沉積，如腎、巨噬細(xì)胞和血管平滑肌[66-68]。但是相關(guān)的調(diào)控機(jī)制尚不清楚，有待進(jìn)一步探究。

5 總結(jié)與展望

綜上所述，脂聯(lián)素主要通過(guò)與其受體結(jié)合，促進(jìn)脂肪酸氧化，抑制脂質(zhì)合成，從而調(diào)節(jié)脂質(zhì)代謝。AdipoQ對(duì)動(dòng)物脂質(zhì)代謝的影響與物種、組織和生理狀態(tài)(包括病理狀態(tài))等因素密切相關(guān)。關(guān)于脂聯(lián)素基因調(diào)控脂質(zhì)代謝的分子機(jī)制，盡管已經(jīng)開(kāi)展了大量研究工作，但還存在許多問(wèn)題需要解決。在未來(lái)的畜禽養(yǎng)殖業(yè)中，AdipoQ通過(guò)何種途徑提高生產(chǎn)性能和飼料利用率、抗病能力、改善肉質(zhì)等問(wèn)題均亟待深入研究。