白香明，张国华，卢建雄，﹡

（1.兰州市动物疫病预防控制中心，甘肃 兰州730050；2.西北民族大学生命科学与工程学院）

肉用动物脂肪组织在体内的分布及脂肪沉积是影响其胴体品质和肉质风味的关键因素，腹脂和皮下脂肪影响胴体品质，肌内脂肪（IMF）是形成大理石纹的物质基础，也直接参与肉质嫩度、多汁性和肉品风味的形成。一般认为鲜猪肉IMF 含量在2%～3%较为理想，然而，由于历经数十年对瘦肉率的高强度选育，多数现代商业猪品种IMF的水平低于1.5%，肉质欠佳。胴体组成及IMF 等肉质性能是遗传因素和包括营养水平在内的环境因素之间相互作用的结果，传统的选育方法和饲养手段提高IMF含量的同时必然提高皮下脂肪含量，降低瘦肉率和生产效益。因此，深入了解猪不同脂肪组织脂肪形成的生物学特性，开发通过营养调控脂肪沉积的途径，对于控制猪体脂沉积和提高猪肉品质具有重要意义。

1 脂肪形成的细胞学基础

脂肪形成包括脂肪细胞数目增加和体积增大两个方面，涉及前体脂肪细胞增殖和分化为成熟脂肪细胞以及脂肪的合成与沉积，遗传／选育、母体营养及个体营养等多种因素影响脂肪的形成。

1.1 猪肌内和皮下脂肪细胞发育的差异

动物脂肪细胞的发育受多种因素的影响，胚胎期和出生后早期脂肪细胞的形成对成年后体脂含量产生重要的影响。在有关人类肥胖发生的研究中，提出个体发育早期的营养改变器官功能，因而“编程”成年后包括肥胖及其代谢综合征等疾病。近年来众多有力的证据证明了母体营养和动物生长早期营养“编程”，影响脂肪细胞发育和大理石纹的形成。

在早期的研究中，Hauser等研究发现，30日龄前梅山猪和皮特兰猪体脂含量和脂肪细胞直径增长没有显著差异，而90日龄时梅山猪脂肪细胞直径比皮特兰猪大50%。脂肪细胞的肥大作用是猪脂肪形成的主要形式，且主要发生在生长发育早期，肥胖型的关中黑猪脂肪细胞的肥大作用和增殖能力都强于长白猪。Gerfault等报道，7 日龄梅山猪每克脂肪组织中前体脂肪细胞数目显著多于大白猪。

Kouba等研究认为，肌内脂肪与皮下脂肪发育的遗传调控部分相互独立，肌内脂肪的发育可能在生长早期即已被确定。出生重低于和高于正常值的仔猪，皮下脂肪组织（7日龄）和骨骼肌（14日龄）成熟脂肪细胞的标志基因脂肪酸结合蛋白（FABP）的表达显著降低，7日龄时，脂肪细胞分化的标志基因过氧化物酶体增殖物激活受体（PPAR）α和γ在脂肪组织显著降低；低初生重仔猪脂肪组织含有更多脂肪细胞，但对脂肪组织和骨骼肌脂质含量均没有影响。猪肌内与皮下前体脂肪细胞的增殖和分化在体外存在明显差异，八眉猪肌内和皮下脂肪细胞的增殖、分化能力明显强于长白猪，对葡萄糖的应答也不同。与人及啮齿动物有所不同，脂肪组织是猪脂肪合成的主要场所，脂肪细胞的发育是脂肪合成和沉积的前提，然而，就目前已有的研究结果来看，营养造成肌内和皮下脂肪沉积差异的细胞生物学基础尚不完全明确。虽然脂肪细胞在体外能够去分化而增殖，但只有约1／100成熟脂肪细胞具有去分化形成子代细胞的能力。

1.2 不同脂肪库脂肪细胞生物学特性存在明显不同

由于受遗传和周围组织、细胞等因素的影响，不同脂肪库脂肪细胞的生物学特性有所不同。在Nakajima等建立的猪皮下前体脂肪细胞系（PSPA），胰岛素、地塞米松和辛酸等试剂能促进其细胞汇合、生长停滞，并生成脂肪，但不能用鼠源3T3-L1细胞的标准分化诱导培养基诱导成脂分化。大白猪和梅山猪肌内、肌间脂肪组织生脂酶活性不同，乙酰辅酶A 羧化酶（ACC）、苹果酸酶（ME）等的活性在肌内脂肪组织低于肌间脂肪组织，且两种猪肌内脂肪组织之间生脂酶活性差异最大，梅山猪ME 活性显著高于大白猪。

从猪斜方肌分离的肌内脂肪细胞与皮下及肾周脂肪细胞相比，生脂酶和脂解酶的表达水平和活性、胰岛素诱导的生脂和脂解率以及leptin、脂联素、IGF-I、各种激素受体基因的表达明显降低。Gondret等也发现，肌内脂肪细胞与皮下及肾周脂肪细胞有149个差异表达蛋白，肌内脂肪细胞中下调的蛋白分属于脂肪生成、糖酵解、脂解和脂肪氧化等各种代谢途径，而抑制素-1等与细胞生长有关的蛋白上调。与此类似，Zhou等报道，猪肌内和皮下前体脂肪细胞的分化和脂质沉积不同，分化后期的皮下脂肪细胞由于LPL、FABP4等脂质代谢相关基因高丰度表达聚集了更多的脂质，而肌内脂肪细胞高丰度表达基因骨形态发生蛋白（BMPs）。由于BMPs和BMP 信号传导通路在间充质干细胞（MSCs）和前体脂肪细胞系成脂分化中起着重要作用，提示BMPs信号通路可能与肌内脂肪细胞的分化有关。然而，Grant等发现，曲格列酮可以增强牛的前体脂肪细胞分化，但对肌内和皮下前体脂肪细胞分化的作用没有差异。

不同组织来源的脂肪细胞物质代谢亦有不同。Wang等发现，猪肌内前体脂肪细胞通过葡萄糖转运子（GLUT）1消耗更多的葡萄糖，而皮下前体脂肪细胞主要通过脂蛋白酯酶（LPL）和脂肪酸转运子（FAT）利用外源脂肪酸进行脂质合成，可能由于对葡萄糖利用、脂质代谢和BMP-Smad信号通路的不同方式造成了肌内和皮下前体脂肪细胞分化的差异。同样，在诱导分化的牛肌内前体脂肪细胞系（BIP）中，葡萄糖的结合率较低，也没有检测到在杂食动物脂肪细胞高丰度表达的GLUT4，这可能与其主要生脂底物为乙酸有关。

2 营养对脂肪形成的调控

2.1 共轭亚油酸对脂肪形成的影响

基于对肉品安全、优质的要求，通过营养途径调控猪脂肪形成是近十年来人们关注的热点之一。共轭亚油酸（CLA）是指一组亚油酸的异构体，其中顺-9，反-11和反-10，顺-12CLA 被认为最具活性，它们具有改变葡萄糖代谢、促进动物生长和降低体脂的作用。在生长猪日粮添加CLA，可以提高背最长肌IMF，降低背膘厚。然而，Morel等发现，生长猪日粮中添加CLA，可以显著增加背最长肌IMF，但对背膘厚没有影响；在仔猪日粮添加CLA，仔猪平均日增重、饲料利用率随CLA 浓度的增加显著提高，背膘厚、背最长肌脂肪含量均明显减少；肥育猪日粮添加CLA，对背最长肌、半膜肌IMF 含量没有影响，肾周脂肪和背膘趋于降低。CLA 调控猪脂肪沉积的这些差异是否与猪的生长阶段或遗传背景有关，尚不清楚。

CLA 调控脂肪沉积的机制一般认为包括对前体脂肪细胞增殖和分化的调控2个方面。CLA 可以抑制猪前体脂肪细胞增殖，并通过抑制GPDH 活性，降低PPARγ和SREBP-1c表达，抑制细胞分化。Zhou等发现，CLA 降低皮下脂肪组织SV 培养物脂肪细胞特异基因的表达，减少脂滴聚集，相反，可以增加肌肉SV 培养物这些基因的表达及充脂细胞数。在3T3-L1前体脂肪细胞，CLA 以剂量依赖方式降低硬脂酰辅酶A 去饱和酶（SCD）基因表达，减弱细胞分化。

2.2 降低日粮蛋白质和赖氨酸提高IMF含量

提高IMF含量的另一条营养调控途径是降低日粮蛋白质和赖氨酸。早期的研究已经表明，降低日粮蛋白质水平能提高猪IMF含量，但对皮下脂肪沉积没有明显影响。Doran等将生长猪日粮蛋白质水平由21%降低到18%时得到类似的结果。Madeira等报道，日粮蛋白质从17.5%降低到13.2%时，瘦肉型杂种猪背最长肌脂肪沉积显著增加，背膘厚没有改变，但对脂肪型的阿连特茹猪没有影响；与瘦肉型猪相比，脂肪型猪皮下脂肪组织ACC、FAS和SCD 等基因高水平表达，即调控猪脂肪沉积的机制具有基因型和组织特异性，并与生脂关键基因的表达调控相关。低蛋白质日粮增加最长肌IMF 含量是由赖氨酸不足介导的，苏氨酸缺乏没有影响。低蛋白日粮影响众多脂质代谢相关基因的表达，但低赖氨酸对肌肉SCD 转录速率和SCD 蛋白表达和活性的提高是关键因素之一。然而，低蛋白质日粮策略的代价是限制肌肉发育，在IMF含量提高的同时，平均日增重和饲料转化率均降低。

2.3 碳水化合物调控脂肪形成的机制

碳水化合物是天然饲料中含量最丰富的营养物质，利用葡萄糖为底物从头合成脂肪酸是脂肪生成的重要途径，对于以碳水化合物为主要饲料能量来源的动物尤为重要。动物摄食高碳水化合物饲粮后血糖水平升高引起胰腺β-细胞胰岛素分泌增加，胰岛素通过一系列信号级联，调控糖酵解和脂质代谢；葡萄糖代谢产物也作为信号分子，以不依赖胰岛素的方式促进葡萄糖应答反应基因表达。葡萄糖不仅促进前体脂肪细胞的增殖和分化，也诱导脂肪源性干细胞（ADSCs）和肌源性干细胞（MDSCs）成脂分化。Ma等发现，当肝细胞从低糖转为高糖时，表达显著改变的基因多达283个。

葡萄糖和胰岛素通过固醇调控元件结合蛋白-1c（SREBP-1c）和碳水化合物反应元件（ChREBP）这2种不同的转录因子促进生脂酶基因表达。作为葡萄糖的重要感应因子，ChREBP 在机体脂质代谢和葡萄糖稳态中起着重要作用。ChREBP 是一种碱性螺旋-环-螺旋亮氨酸拉链转录因子，它能够与乙酰辅酶A 羧化酶1（ACC1）和脂肪酸合酶（FAS）等生脂酶基因上的碳水化合物反应元件（ChRE）序列结合，调控其转录表达。ChREBP 是由864个氨基酸组成的多结构域蛋白，N-端高度保守的Mondo保守域包含低糖抑制域（LID）和葡萄糖反应活化保守元件（GRACE）。低糖条件下LID 抑制GRACE的转录激活能力，高糖解除这种抑制作用。最近的研究表明，细胞内葡萄糖通过其中间代谢产物葡萄糖-6-磷酸诱导ChREBP 激活。活化的ChREBP虽可抑制少数靶基因表达，但主要作为激活因子调控包括糖酵解和戊糖磷酸途径许多酶编码基因，以及许多脂肪酸合成相关酶基因如ACC、FAS等的表达。ChREBP 敲除时，小鼠代谢异常，糖酵解和脂肪生成减少；肥胖型小鼠（ob／ob）肝脏ChREBP 表达和核定位显著增加，但降低ChREBP活性时，生脂基因表达及脂肪从头生成减少，甘油三酯含量降低。

碳水化合物或葡萄糖对脂肪形成调控的研究多见于人和啮齿动物。在猪脂肪细胞的研究表明，葡萄糖促进生脂及生脂基因表达，对八眉猪脂肪细胞生脂及ChREBP和FAS等基因表达的促进作用高于长白猪，皮下细胞高于肌内细胞，而对Glut4表达的促进作用在肌内脂肪细胞高于皮下脂肪细胞。葡萄糖对猪脂肪细胞生脂的促进作用主要是由ChREBP介导的，然而LXRα也直接或通过SREBP-1c与ChREBP协同调控葡萄糖诱导的生脂基因表达及脂肪生成，然而尚未在体内得到证实。

3 小结

肌内与皮下脂肪的形成及其差异涉及脂肪细胞的增殖与分化、脂肪合成、脂肪酸氧化、三羧酸循环和氧化磷酸化等多个通路，其中差异表达的基因多涉及能量的利用和脂肪的合成。通过营养策略改变能量分配，选择性地沉积脂肪，是提高肉用动物生产效率、改善肉质重要的途径，然而，就目前所取得的结果看，要在生产实践中应用尚需进一步研究。

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