3鱼体的脂类运输.pdf

1、鱼 体 的 脂 类 运 输宋 志 东 1 张 利 民 2 王 际 英 2 李 培 玉 11. 山 东 升 索 渔 用 饲 料 研 究 中 心2. 山 东 海 洋 水 产 研 究 所 摘 要 鱼 体 内 部 的 脂 类 运 输 机 制 是 个 复 杂 的 系 统 ,受 多 种 因 素 的 调 节 ,而 脂 蛋 白 和 脂 肪 酸结 合 蛋 白 等 在 鱼 体 内 的 脂 类 运 输 和 代 谢 中 扮 演 重 要 角 色 ,是 脂 类 进 出 肝 细 胞 的 重 要 载 体 。 文 章 阐述 脂 类 在 鱼 体 内 胞 外 和 胞 内 的 运 输 ,探 讨 饲 料 脂 源 对 脂 蛋 白 和 脂

2、 肪 酸 结 合 蛋 白 的 影 响 及 调 控 ,为鱼 类 营 养 生 理 学 研 究 及 饲 料 配 制 技 术 研 究 等 提 供 理 论 基 础 。关 键 词 脂 类 运 输 脂 蛋 白 脂 肪 酸 结 合 蛋 白 代 谢 调 控中 图 分 类 号 :S965 文 献 标 识 码 :A 文 章 编 号 :1002 - 2813 (2008) 11 - 0013 - 03脂 类 在 鱼 体 的 营 养 代 谢 活 动 中 担 任 多 种 角 色 ,作 为 鱼 类 的 能 量 来 源 之 一 ,有 10 % 20 %来 自 脂类 的 分 解 供 能 ;过 多 的 脂 类 最 终 蓄 积 于

3、 组 织 中 ,需 要时 通 过 脂 肪 酸 的 - 氧 化 提 供 代 谢 所 需 的 能 量 。 此外 ,脂 类 还 能 提 供 鱼 体 所 需 的 必 需 脂 肪 酸 ,促 进 脂 溶性 维 生 素 和 类 胡 萝 卜 素 等 的 吸 收 ,改 善 动 物 的 健 康状 况 。 另 外 ,细 胞 的 代 谢 应 答 高 度 依 赖 脂 肪 酸 的 选择 性 摄 入 和 运 输 。 饲 料 中 多 不 饱 和 脂 肪 酸 ,尤 其 是n - 3 和 n - 6 系 列 极 长 链 脂 肪 酸 (VLCFA) 被 输 送 到机 体 细 胞 后 ,调 控 膜 的 组 成 和 功 能 、 类 二

4、 十 烷 酸 的 合成 、 细 胞 信 号 及 基 因 表 达 等 ,影 响 养 殖 动 物 的 生 长 代谢 。 脂 类 运 输 机 制 是 个 复 杂 的 系 统 ,受 多 种 因 素 的调 节 ,而 脂 蛋 白 和 脂 肪 酸 结 合 蛋 白 等 在 鱼 体 内 的 脂类 运 输 和 营 养 代 谢 中 扮 演 重 要 角 色 ,是 脂 类 进 出 肝细 胞 的 重 要 载 体 。 国 外 对 鱼 类 脂 类 代 谢 研 究 开 展 较早 ,尤 其 是 脂 类 在 细 胞 内 外 的 运 输 机 制 ,已 见 于 多 种鱼 类 的 报 道 ,国 内 对 鱼 体 脂 类 代 谢 分 子 机

5、 制 的 研 究还 很 少 ,仅 见 于 真 鲷 脂 酶 的 基 因 调 控 研 究 。 为 此 ,开展 鱼 类 的 脂 类 运 输 机 制 及 影 响 因 子 的 研 究 ,对 于 解决 由 营 养 物 质 代 谢 障 碍 导 致 的 鱼 体 生 长 减 慢 和 机 能异 常 等 病 症 及 合 理 搭 配 饲 料 的 营 养 配 比 等 ,具 有 重要 的 指 导 意 义 。收 稿 日 期 :2008 - 09 - 18通 讯 作 者 :张 利 民1 脂 类 的 胞 外 运 输1. 1 脂 蛋 白 及 其 功 能脂 蛋 白 在 外 源 和 内 源 脂 类 运 输 中 发 挥 重 要 作用

6、,鱼 体 通 过 几 种 脂 蛋 白 将 脂 类 和 脂 溶 性 成 分 从 肠输 送 到 肝 或 外 周 组 织 : HDL (高 密 度 脂 蛋 白 ) 、 IDL (中密 度 脂 蛋 白 ) 、 LDL (低 密 度 脂 蛋 白 ) 、 VLDL (极 低 密 度脂 蛋 白 ) 及 CM (乳 糜 微 粒 ) 。 CM 由 肠 上 皮 细 胞 合成 ,主 要 负 责 转 运 外 源 性 脂 肪 酸 和 胆 固 醇 ,早 在 20世 纪 80 年 代 ,几 位 学 者 就 从 鱼 的 血 清 中 分 离 出 乳 糜微 粒 。 VLDL 主 要 在 肝 和 肠 内 合 成 ,负 责 转 运

7、三 脂酰 甘 油 (TAG) 、 极 性 脂 和 固 醇 酯 到 不 同 的 组 织 ,包 括通 过 门 静 脉 或 淋 巴 系 统 输 送 到 肝 细 胞 和 将 内 源 性 脂类 运 出 肝 细 胞 。 LDL 来 源 于 VLDL 的 循 环 代 谢 ,运载 胆 固 醇 从 肝 到 肝 外 组 织 。 HDL 在 肝 和 肠 内 合 成 ,负 责 清 除 外 周 组 织 中 过 多 的 胆 固 醇 ,并 转 运 至 肝 经胆 道 排 泄 。 另 外 ,Patrick (1987)通 过 等 密 度 梯 度 离 心方 法 证 实 了 IDL 的 存 在 ,它 是 在 内 皮 血 管 脂 蛋

8、 白 酶的 作 用 下 产 生 的 ,密 度 介 于 1. 015 1. 040 g/ mL。 除了 LDL 主 要 是 通 过 内 吞 作 用 吸 收 ,其 他 几 种 脂 蛋 白都 是 结 合 到 细 胞 膜 的 特 殊 受 体 上 ,以 利 于 脂 肪 酸 的吸 收 。1. 2 脂 类 的 胞 外 吸 收早 在 20 世 纪 80 年 代 ,Vernier 等 (1983) 和 Sheri2dan 等 (1985)就 提 出 了 2 种 鱼 体 对 脂 类 的 吸 收 模 式 ,一 种 是 游 离 脂 肪 酸 ( FFA) 的 快 速 吸 收 模 式 ,包 括 可综 述 饲 料 研 究

9、FEED RESEARCH NO. 11 ,2008 13 溶 性 的 短 链 脂 肪 酸 和 结 合 脂 肪 酸 的 长 链 载 体 ,可 直接 穿 过 线 粒 体 内 膜 ;另 一 种 是 同 哺 乳 动 物 类 似 的 富含 脂 蛋 白 颗 粒 的 慢 速 吸 收 系 统 ,包 括 一 些 长 链 脂 肪酸 ,必 须 借 助 载 体 蛋 白 经 特 殊 的 跨 膜 转 运 机 制 方 可进 入 组 织 细 胞 。 另 外 ,鱼 类 组 织 器 官 间 也 存 在 2 个类 似 于 哺 乳 动 物 的 脂 类 运 输 机 制 。 外 源 性 的 脂 类 运输 机 制 ,主 要 是 CM、

10、VLDL 及 结 合 脂 肪 酸 的 载 体 蛋白 ,运 载 外 源 性 的 三 酰 甘 油 酯 或 磷 酸 甘 油 酯 从 肠 到达 肝 ,内 源 性 的 脂 类 运 输 机 制 是 以 VLDL、 HDL 和LDL 的 形 式 运 送 内 源 合 成 的 脂 类 从 肝 到 肝 外 组 织 和脂 肪 细 胞 中 。 2 种 运 输 机 制 的 协 调 使 鱼 体 内 的 脂 肪酸 能 在 外 源 性 脂 类 肝 外 周 组 织 间 进 行 高 效 转移 ,维 持 肝 细 胞 内 外 的 脂 类 动 态 平 衡 。1. 3 脂 蛋 白 的 组 成同 哺 乳 动 物 的 脂 蛋 白 组 成 一

11、 样 ,鱼 类 的 脂 蛋 白主 要 由 TAG、 磷 脂 ( PL) 和 载 脂 蛋 白 等 几 部 分 构 成 ,在 脂 类 从 肠 上 皮 细 胞 运 送 到 血 液 循 环 或 肝 的 过 程中 ,由 于 各 种 脂 蛋 白 转 运 的 主 要 脂 类 不 同 ,相 互 间 各组 成 部 分 所 占 比 例 也 有 差 异 。不 同 鱼 类 脂 蛋 白 中 的 TAG部 分 的 比 例 有 很 大差 异 ,VLDL 作 为 运 载 内 源 性 甘 油 三 酯 的 主 要 形 式 ,TAG含 量 最 高 。 在 已 报 道 的 几 种 鱼 类 中 , TAG 占VLDL 的 50 % 6

12、0 % ,如 大 西 洋 鲑 约 为 62 % ,虹 鳟约 为 52 % ,鲶 鱼 约 为 56. 6 % , 鲤 鱼 为 ( 43. 1 4. 8) %。 一 般 ,LDL 中 的 TAG 含 量 较 低 , HDL 较VLDL 和 LDL 更 低 。 虹 鳟 LDL 和 HDL 中 的 TAG分别 是 22. 3 %和 11. 1 % ,人 类 VLDL 中 TAG的 正 常含 量 范 围 是 45 % 65 % ,然 而 ,鱼 类 的 VLDL、 HDL和 LDL 中 的 TAG范 围 国 内 外 还 没 有 报 道 。 不 同 脂蛋 白 中 的 TAG比 例 与 几 种 因 子 有 关

13、 ,包 括 鱼 体 的 营养 状 态 和 性 成 熟 发 育 阶 段 等 。鱼 体 脂 蛋 白 中 的 胆 固 醇 含 量 依 其 功 能 不 同 差 别较 大 。 一 般 来 说 ,VLDL 由 于 携 带 胆 固 醇 数 量 相 对较 少 ,含 量 较 低 ,如 大 西 洋 鲑 VLDL 中 的 胆 固 醇 水 平为 16 % ,虹 鳟 VLDL 的 游 离 胆 固 醇 和 胆 固 醇 酯 分 别是 5. 7 %和 11 % ,鲤 鱼 为 (8. 2 1. 8) %和 (16. 2 4. 7) % ,沟 鲶 为 3. 8 %和 8. 3 %。 LDL 是 运 送 胆 固醇 到 外 周 组

14、织 的 主 要 运 载 体 ,而 HDL 是 提 供 胆 固 醇的 贮 藏 库 ,接 受 来 自 外 周 细 胞 的 胆 固 醇 ,运 送 到 肝 以用 来 排 泄 、 降 解 或 再 利 用 。 LDL 中 的 总 胆 固 醇 含 量最 高 ,但 研 究 发 现 , HDL 作 为 大 多 数 真 骨 鱼 的 主 要血 清 脂 蛋 白 ,含 有 大 量 的 磷 脂 ,是 鱼 体 中 转 运 胆 固 醇出 肝 的 主 要 载 体 。 Farrell 等 报 道 ,鲑 鳟 鱼 中 HDL 大量 存 在 ,多 数 血 清 胆 固 醇 被 HDL 运 载 ,但 近 年 来 也发 现 ,有 的 鱼 类

15、 血 清 中 的 脂 蛋 白 不 是 以 HDL 为 主 ,而 是 以 极 低 密 度 脂 蛋 白 为 主 ,如 日 本 鳗 鲡 。PL 参 与 肝 中 TAG向 肝 外 的 转 运 ,对 水 产 动 物具 有 促 进 TAG和 胆 固 醇 等 脂 质 吸 收 、 转 运 或 传 递 的功 能 。 所 有 脂 蛋 白 的 磷 脂 部 分 主 要 为 甘 油 磷 脂 ,在鲑 鳟 、 太 平 洋 沙 丁 鱼 和 鲶 等 种 类 中 ,甘 油 磷 脂 占 磷 脂部 分 比 例 超 过 95 %。 然 而 鱼 类 仔 鱼 合 成 PL 的 能 力有 限 ,而 PL 是 合 成 脂 蛋 白 所 必 需

16、的 ,所 以 在 仔 鱼 饲料 中 提 供 极 性 脂 很 有 必 要 。 另 外 ,鱼 类 在 非 自 然 条件 (高 密 度 或 病 理 状 态 ) 下 合 成 的 PL 不 足 ,远 不 能满 足 机 体 合 成 脂 蛋 白 的 需 求 ,因 此 需 从 饲 料 中 补 充极 性 脂 。磷 脂 酰 胆 碱 ( PC) 又 称 卵 磷 脂 ,是 合 成 CM 或VLDL 的 必 需 部 分 ,在 饲 料 中 添 加 PC 有 利 于 脂 肪 向血 液 中 的 转 移 ,同 时 在 肠 道 吸 收 中 性 脂 肪 的 过 程 中也 发 挥 重 要 作 用 。 鱼 类 VLDL、 LDL 和

17、HDL 的 PC部分 脂 肪 酸 组 成 的 特 点 是 含 有 高 水 平 的 16 0 和22 6n - 3 ,且 其 相 对 水 平 不 受 饲 料 脂 肪 酸 组 成 的 影响 。 海 洋 动 物 的 脂 蛋 白 组 分 中 除 了 磷 脂 酰 肌 醇 ( PI)含 20 4n - 6 ,其 余 磷 脂 中 20 5n - 3 和 22 6n - 3 占 主要 位 置 ,因 而 具 有 高 的 (n - 3) / (n - 6) 比 率 ,不 同 鱼类 或 不 同 组 织 的 PC 脂 肪 酸 的 分 布 模 式 显 示 出 一 些相 似 性 。 PC合 成 受 胆 碱 影 响 较 大

18、 ,胆 碱 缺 乏 易 引 起肝 脂 蛋 白 合 成 减 少 ,影 响 脂 肪 向 血 液 中 转 移 ,导 致 肝中 脂 肪 积 累 ,而 在 血 液 中 运 输 的 脂 肪 减 少 。 鱼 类 的胆 碱 需 求 量 依 种 类 不 同 有 明 显 差 异 ,如 眼 拟 石 首 鱼 、斑 点 叉 尾 鱼 回 和 杂 交 条 纹 鲈 摄 食 缺 少 胆 碱 的 饲 料 时 ,PC合 成 减 少 ,肝 脂 肪 蓄 积 ,罗 非 鱼 和 鲶 鱼 的 饲 料 却不 需 添 加 胆 碱 ,它 们 可 通 过 S - 腺 苷 甲 硫 氨 酸 途 径(SAM)自 身 合 成 磷 脂 酰 胆 碱 。1. 4

19、 影 响 脂 蛋 白 组 成 的 几 种 因 素饲 料 中 的 脂 肪 酸 组 成 不 仅 显 著 影 响 肝 、 红 肌 和白 肌 中 脂 肪 酸 的 相 对 组 成 ,还 影 响 血 清 中 各 种 脂 蛋白 的 组 成 比 例 。 血 清 脂 蛋 白 系 统 对 饲 料 中 的 脂 类 摄取 反 应 迅 速 ,脂 蛋 白 中 脂 肪 酸 组 成 差 异 与 脂 蛋 白 的功 能 或 代 谢 差 异 有 关 。 VLDL、 LDL 和 HDL 的 脂 肪 酸组 成 受 饲 料 脂 肪 酸 组 成 影 响 顺 序 为 VLDL LDL HDL。 Torstensen 等 (2004) 报 道

20、 ,大 西 洋 鲑 摄 食 菜 籽油 饲 料 后 ,HDL 中 的 22 6n - 3 保 持 较 高 的 比 例 且 不受 饲 料 源 的 影 响 ,而 VLDL 的 组 成 受 饲 料 的 脂 源 影综 述14 饲 料 研 究 FEED RESEARCH NO. 11 ,2008响 极 为 明 显 。饲 料 中 脂 肪 酸 的 组 成 影 响 鱼 类 肝 脂 肪 的 贮 存 和脂 蛋 白 生 成 。 VLDL 在 调 动 内 源 TAG的 过 程 中 发 挥重 要 作 用 ,负 责 转 运 内 源 合 成 的 TAG到 肝 外 组 织 ,肝 中 关 键 酶 TAG脂 肪 酶 从 内 源 T

21、AG脂 库 调 动 脂 肪酸 用 于 VLDL 的 合 成 ,该 酶 已 从 冬 鲽 和 大 西 洋 鳕 鱼的 肝 中 得 到 分 离 鉴 定 。 在 脂 酶 的 作 用 下 分 解 后 被 细胞 利 用 。 投 喂 添 加 植 物 油 饲 料 时 ,鱼 类 可 能 通 过 降低 肝 中 VLDL 的 合 成 ,提 高 肝 TAG的 贮 存 ,降 低 血 清的 脂 类 水 平 。 最 近 ,Ruyter 等 报 道 ,5 时 投 喂 完 全添 加 葵 花 籽 油 的 饲 料 比 完 全 添 加 鱼 油 的 饲 料 大 西 洋鲑 肝 的 脂 类 积 累 程 度 提 高 ,这 种 现 象 也 在

22、红 鱼 和 虹鳟 中 发 现 。脂 肪 酸 酯 化 成 中 性 脂 和 极 性 脂 以 参 与 VLDL 的合 成 ,而 低 水 温 能 减 弱 合 成 过 程 中 脂 酶 的 活 性 ,除 此之 外 ,饲 料 一 些 n - 3 系 列 的 脂 肪 酸 也 直 接 影 响VLDL 的 生 成 ,但 具 体 哪 种 脂 肪 酸 是 主 要 的 影 响 因子 仍 有 争 议 。 Ruyter 等 (2006)报 道 ,饲 料 中 缺 少 n -3 VLCFA 可 能 导 致 VLDL 合 成 减 少 ,尤 其 是 n - 3VLCFA 中 22 6n - 3 主 要 被 酯 化 成 VLDL 中

23、 的 极 性脂 ,而 饲 料 中 22 6n - 3 含 量 过 低 或 缺 乏 均 可 导 致 肝TAG的 蓄 积 。 但 也 有 些 学 者 认 为 ,20 5n - 3 才 是 影响 肝 脂 类 累 积 的 最 终 因 素 。 Vegusdal (2005) 认 为 ,饲料 中 的 鱼 油 能 减 少 从 大 西 洋 鲑 肝 细 胞 TAG的 分 泌 ,20 5n - 3 在 此 过 程 中 起 重 要 作 用 ,在 研 究 鼠 的 肝 细胞 时 也 发 现 ,20 5n - 3 能 抑 制 TAG分 泌 。 Fryland等 ( 1997) 报 道 ,动 物 体 内 血 清 TAG 的

24、 降 低 是 由20 5n - 3引 起 ,而 22 6n - 3 对 其 无 影 响 。 目 前 的 研究 都 显 示 ,在 以 植 物 油 为 基 础 的 饲 料 中 ,n - 3 VL2CFA 含 量 普 遍 较 低 ,这 些 植 物 油 饲 料 几 乎 都 能 导 致肝 TAG的 累 积 。Ruyter 等 (2006) 报 道 ,肝 中 的 脂 肪 累 积 主 要 由选 择 性 的 对 18 2n - 6 或 18 1n - 9 的 累 积 造 成 ,在葵 花 籽 油 饲 料 中 18 2n - 6 是 最 主 要 的 脂 肪 酸 。 然而 在 大 西 洋 鲑 和 鼠 类 肝 的 体

25、 外 研 究 中 得 到 的 结 果 却不 同 ,这 些 研 究 显 示 ,18 1n - 9 能 提 高 肝 TAG的 分泌 。 之 所 以 得 出 不 同 结 论 ,原 因 可 能 是 :那 些 在 体 外试 验 中 培 养 的 肝 细 胞 只 受 单 一 的 脂 肪 酸 作 用 ,而 喂饲 试 验 中 对 动 物 机 体 营 养 组 成 的 研 究 是 在 体 内 的 营养 动 态 平 衡 的 控 制 作 用 下 进 行 的 ,所 以 ,饲 料 导 致 机体 的 体 内 应 答 或 许 比 体 外 研 究 更 复 杂 。鱼 类 血 液 中 脂 蛋 白 的 脂 肪 酸 组 成 是 鱼 类

26、作 为 冷血 动 物 对 其 生 存 环 境 的 一 种 适 应 。 目 前 的 研 究 显示 ,饲 料 脂 肪 酸 组 成 对 脂 蛋 白 中 的 核 心 脂 的 组 成 有影 响 ,然 而 ,鱼 类 脂 蛋 白 的 脂 肪 酸 组 成 某 种 程 度 上 也受 水 温 影 响 ,温 度 降 低 使 脂 肪 酸 的 不 饱 和 程 度 提 高 。总 之 ,鱼 体 组 织 的 脂 肪 酸 组 成 同 一 些 因 子 间 存 在 着复 杂 的 动 力 学 内 部 关 系 ,包 括 饲 料 脂 肪 酸 的 摄 入 ,脂肪 酸 的 氧 化 分 解 代 谢 效 率 、 去 饱 和 和 延 长 反 应

27、动 力学 ,脂 肪 酸 间 的 竞 争 整 合 和 逆 转 等 ,这 些 因 素 都 直 接或 间 接 影 响 肝 、 血 液 及 肌 肉 中 的 脂 肪 水 平 ,从 而 调 控几 种 脂 蛋 白 的 生 成 。1. 5 脂 蛋 白 脂 酶 和 肝 脂 酶肝 通 过 调 控 血 清 脂 蛋 白 代 谢 和 胆 汁 中 脂 类 的 输出 ,从 而 在 胆 固 醇 平 衡 中 扮 演 重 要 角 色 。 负 责 从 载脂 蛋 白 上 分 离 TAG 的 一 些 酶 类 ,如 脂 蛋 白 脂 酶(LPL) 、 肝 脂 酶 ( HL) 及 卵 磷 脂 胆 固 醇 酰 基 转 移 酶(LCAT)在 鱼

28、 体 中 活 性 较 高 。 LCAT 在 胆 固 醇 酰 化 和VLDL 颗 粒 的 形 成 和 分 泌 中 起 重 要 作 用 , HDL 颗 粒表 面 的 LCAT 活 性 也 较 活 跃 ,其 主 要 作 用 是 催 化Sn - 2酯 酰 键 从 PC 降 解 下 来 ,转 移 到 非 酯 化 胆 固 醇的 3 - 羟 基 上 ,形 成 胆 固 醇 酯 。 除 了 LCAT ,LPL 和HL 也 能 结 合 到 细 胞 表 面 ,因 而 能 调 控 富 含 TAG的脂 蛋 白 的 分 解 代 谢 。 LPL 的 主 要 功 能 是 引 发 CM 和VLDL 的 TAG水 解 ,它 是

29、TAG从 脂 蛋 白 上 水 解 的 限速 酶 ,HL 则 能 转 化 LPL 的 水 解 产 物 生 成 LDL ,低 HL同 TAG降 解 量 的 减 少 和 高 甘 油 三 酯 血 症 有 关 。 鱼类 不 同 部 位 的 脂 酶 受 饲 料 的 影 响 并 不 相 同 ,梁 旭 方等 (2002)报 道 ,真 鲷 LPL 基 因 在 成 体 肝 存 在 诱 导 性表 达 ,而 在 其 腹 腔 肠 系 膜 脂 肪 组 织 则 存 在 与 哺 乳 类相 似 的 组 成 性 表 达 ,饲 料 中 PL 的 缺 乏 能 影 响 到LACT活 性 、 血 清 VLDL 和 TAG水 平 ,导 致 LCAT 活性 降 低 ,总 胆 固 醇 ( TC) 和 HDL 含 量 升 高 。 然 而 ,这些 酶 在 鱼 体 内 的 生 理 学 角 色 到 目 前 为 止 还 不 是 很 清楚 ,因 而 对 PL 影 响 LCAT活 性 的 确 切 机 制 需 进 一 步研 究 。(待 续 )通 讯 地 址 :山 东 省 烟 台 市 开 发 区 长 江 路 216 号山 东 海 洋 水 产 研 究 所 717 室 264006综 述 饲 料 研 究 FEED RESEARCH NO. 11 ,2008 15