摘要：脂蛋白脂酶是脂質(zhì)中的關(guān)鍵酶，其主要功能是水解極低密度脂蛋白(VLDL)和乳糜微粒(CM)中的甘油三酯（TG）,使之轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿恿康闹舅幔怨└鞣N組織貯存和利用。其結(jié)構(gòu)含有很多功能位點(diǎn)，其活性受多種因素的調(diào)控。本文就近年來在脂蛋白脂酶結(jié)構(gòu)、活性調(diào)控及應(yīng)用前景方面的研究做一綜述。 關(guān)鍵詞：脂蛋白脂酶（LPL）；結(jié)構(gòu);活性調(diào)控；應(yīng)用前景 脂類是動(dòng)物和人類必需的營養(yǎng)成分,也是生物體重要的組成成分。然而動(dòng)物體內(nèi)過多的脂質(zhì)沉積不僅會(huì)引發(fā)動(dòng)物本身的各種疾病如脂肪肝等,還可能通過含有過多脂肪和膽固醇的肉蛋奶間接引發(fā)人類的各種心血管疾病如冠心病、動(dòng)脈硬化等。隨著畜牧業(yè)的發(fā)展，人們已不停留在肉蛋奶的量上，更多追求肉蛋奶的質(zhì)量。因此調(diào)控動(dòng)物脂質(zhì)代謝，生產(chǎn)出滿足人們生活需要的各種畜產(chǎn)品已經(jīng)成為國內(nèi)外營養(yǎng)學(xué)家共同追求的目標(biāo)。 1.脂蛋白脂酶的生物學(xué)功能 調(diào)控脂質(zhì)代謝的酶有很多種，其中脂蛋白脂酶是關(guān)鍵酶之一。脂蛋白脂酶（LPL）是由脂肪細(xì)胞、骨骼肌細(xì)胞、乳腺細(xì)胞等實(shí)質(zhì)細(xì)胞合成的一種蛋白水解酶，廣泛分布于不同組織，其中在脂肪組織和骨骼肌中含量較高。合成后在肝素的作用下釋放入血循環(huán)，在毛細(xì)血管內(nèi)皮的腔面與載脂蛋白II結(jié)合發(fā)揮作用或儲(chǔ)存于脂肪組織或在肌肉中分解供能。該酶在血漿脂蛋白的運(yùn)輸過程中起著重要作用，能催化水解極低密度脂蛋白(VLDL)和乳糜微粒(CM)中的甘油三酯（TG）,使之轉(zhuǎn)變?yōu)樾》肿恿康闹舅幔怨└鞣N組織貯存和利用。 2.脂蛋白脂酶的分子結(jié)構(gòu) 脂蛋白脂酶屬于脂肪酶基因家族的成員,是一個(gè)54KD的糖蛋白?；钚缘腖PL由448個(gè)氨基酸殘基組成，通過非共價(jià)鍵形成二聚體,每一個(gè)單體都包含一個(gè)脂質(zhì)底物結(jié)合位點(diǎn)，其催化位點(diǎn)由Serl32、Aspl56、His241組成【1】。LPL的功能位點(diǎn)主要有： N-連接糖基化位點(diǎn)、與脂蛋白類物質(zhì)的結(jié)合位點(diǎn)、結(jié)合肝素的位點(diǎn)、與協(xié)同作用因子載脂蛋白相互作用的位點(diǎn)、與另一個(gè)LPL亞單位結(jié)合以形成活性同源二聚體的位點(diǎn)及催化位點(diǎn)【2】。 LPL基因位于8號(hào)染色體8p22區(qū)，是一個(gè)長度約為30kb的單拷貝基因，含10個(gè)外顯子和9個(gè)內(nèi)含子【3】。第1個(gè)外顯子包含mRNA的5，-非編碼區(qū)和LPL的信號(hào)肽；第2和第8個(gè)外顯子含有N-連接糖基化位點(diǎn)序列。其中載脂蛋白C是LPL的激活劑【1】，肝素直接參與LPL的作用。 Raisonnier(1995)等將8個(gè)物種(人、豬、牛、綿羊、小鼠、大鼠、豚鼠和雞)的LPL的核苷酸和氨基酸序列進(jìn)行線性排列,發(fā)現(xiàn)主要結(jié)構(gòu)域,如催化、N-糖基化和肝素結(jié)合點(diǎn)都是高度保守的,編碼最長的一段相同的氨基酸鏈的序列在第2外顯子的終點(diǎn)到第3外顯子的起點(diǎn),這個(gè)區(qū)域的重要性是編碼β-5-Loop激活區(qū)域。在哺乳動(dòng)物中，外顯子10完全沒有翻譯，并含有物種特異的缺失、插入或A及A+T富有的元件，此8個(gè)物種的線性排列將為進(jìn)一步研究LPL功能提供有用的工具【4】。 3.LPL的活性調(diào)控 研究發(fā)現(xiàn)，LPL剛從細(xì)胞中分泌出來是沒有活性的，只有到達(dá)毛細(xì)血管壁才具有生理活性。LPL在不同的組織中表達(dá)量不一樣，活性大小不同，對(duì)脂質(zhì)代謝的作用各不相同。目前普遍認(rèn)同，白色脂肪組織中LPL的活性升高有助于機(jī)體脂質(zhì)的貯存，而骨骼肌中LPL的活性升高與機(jī)體產(chǎn)熱有關(guān)。LPL在肌肉和骨骼肌組織中分布最多，在脂肪組織（AT）中的活性及其在肌肉組織中的相對(duì)活性決定了脂肪是儲(chǔ)存或是供能。實(shí)際生產(chǎn)中通過調(diào)控不同組織中LPL的活性，以滿足人們的不同需求。影響LPL活性的因素有很多，如胰島素、腫瘤壞死因子等。 3.1胰島素對(duì)LPL的調(diào)控 外源性胰島素可增加脂肪組織中LPL活性,輕度降低骨骼肌LPL活性(Eckel,1996)【5】。Oscarsson(1999)報(bào)道，切除垂體的大鼠注射胰島素7ｄ,其脂肪組織中LPL活性增加,但對(duì)心肌LPL活性無影響【6】。體外胰島素對(duì)脂肪組織中LPL有直接作用，可提高脂肪細(xì)胞表面的免疫可檢性LPL含量，促進(jìn)LPL自發(fā)釋放入介質(zhì)中。還可增加脂肪細(xì)胞內(nèi)LPL活性、LPL合成率及LPL mRNA的水平。胰島素調(diào)節(jié)脂肪組織中LPL的有效途徑是通過Wortmannin敏感性通路和Rapamycin敏感性通路(Kraemer,1998)【7】。 胰島素對(duì)心肌的作用情況不同。Ewart(1999)研究發(fā)現(xiàn)，胰島素可以增強(qiáng)心肌LPL的活性，但僅表現(xiàn)于體內(nèi)；在體外則無此作用，但與糖皮質(zhì)激素合用也可增強(qiáng)培養(yǎng)的心肌細(xì)胞的LPL活性，其發(fā)生機(jī)理涉及到轉(zhuǎn)錄后和翻譯后水平，因?yàn)長PL蛋白總量并未改變，僅是LPL特異性催化活性增加【8】。 3.2兒茶酚胺 研究發(fā)現(xiàn)，兒茶酚胺可刺激脂肪分解，增加脂肪酸的釋放，降低大鼠脂肪組織中LPL的合成、降解與分泌，而 LPL mRNA水平可受或不受影響(Amri,1996)【9】。在脂肪組織或細(xì)胞中，兒茶酚胺和β-腎上腺素能制劑（AMP）可抑制LPL活性，但在心肌和骨骼肌中LPL的活性是提高的。Eckel(1996)研究發(fā)現(xiàn)，血液中去甲腎上腺素濃度與肌肉中LPL活性變化百分比呈顯著的正相關(guān)。注射去甲腎上腺素可增加肌肉LPL量而不改變脂肪組織中LPL。注射后2h升高的LPL活性與肌肉中mRNA水平改變相一致，表明兒茶酚胺對(duì)LPL的作用具有組織特異性【5】。 3.3 腫瘤壞死因子α(TNF-α) TNF-α對(duì)脂肪細(xì)胞代謝具有重要的調(diào)節(jié)作用， 脂肪細(xì)胞中LPL的活性與TNF-α的濃度有十分重要的關(guān)系。Kern等測定絕食情況下LPL的活性發(fā)現(xiàn)，TNF-α的表達(dá)量與LPL的活性成負(fù)相關(guān)；而且體重減輕后，脂肪細(xì)胞中TNF-α的濃度下降，LPL的活性增加到原來的411%【10】。這表明脂肪組織內(nèi)源性TNF-α表達(dá)可能是通過增加胰島素抗性和降低LPL活性來抑制肥胖的。給大鼠注射TNF-α，導(dǎo)致脂肪組織LPL活性下降，LPL活性降低可抑制脂肪組織外源性脂肪酸的生成，并增加了循環(huán)中甘油三酯和極低密度脂蛋白的濃度【11】。研究還發(fā)現(xiàn)，TNF-α可降低分化中前體脂肪細(xì)胞乙酰輔酶A羧化酶的活性，而該酶是脂生成的一種關(guān)鍵酶，但在完全分化的脂肪細(xì)胞中沒有發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象【12】。 Stephens J M（1991）用 TNF-α處理鼠的 3T3－L1脂肪細(xì)胞24 h后，LPL mRNA的含量降低70％；20 d后，LPL mRNA恢復(fù)到正常水平。 3.4添加劑 近年來研究報(bào)道，在飼料中添加一些物質(zhì)，可以在一定程度上調(diào)控LPL的活性，進(jìn)而調(diào)控脂質(zhì)的代謝，影響脂肪的沉積。 Sztalryd(1996)研究報(bào)道，煙堿可引起饑餓狀態(tài)下脂肪墊LPL活性降低30％，而對(duì)LPL總量及其mRNA水平無影響；相反，煙堿可升高喂飼狀態(tài)或饑餓狀態(tài)下心肌LPL活性、總量及mRNA水平，提示煙堿可將貯存在脂肪組織的脂肪墊轉(zhuǎn)化到肌肉組織中利用【13】。鄒曉庭等（2002）探討甜菜堿對(duì)蛋雞脂肪代謝的作用機(jī)理發(fā)現(xiàn)，甜菜堿可顯著降低腹脂中LPL活性【14】。占秀安等（2002）研究表明L-肉堿能增加肌肉、脂肪組織中LPL的活性及二者的活力比值，進(jìn)而使肌肉相對(duì)于脂肪組織攝取更多的血液脂質(zhì)而用以氧化供能【15】。 3.5其他 研究發(fā)現(xiàn)饑餓、飽食及食物的種類對(duì)LPL的活性具有一定的影響。饑餓1d后LPL總活性降低了47％，饑餓3d后降低了76％。饑餓狀態(tài)下，肌肉或脂肪組織均可釋放LPL及具有活性的LPL，但是餐后僅有肌肉釋放具有活性的LPL【16】。 Shneider 等報(bào)道, 產(chǎn)蛋雞apoVLDL 包含大量的apoVLDL - Ⅱ,這種載脂蛋白是在雌激素調(diào)控下合成的,是LPL的專一抑制劑。它能抑制LPL的活性,限制VLDL 水解,從而為卵黃的發(fā)育提供能量。 4.應(yīng)用前景 4.1 作為候選基因 在過去的一段時(shí)間,育種者一直致力于培育快速生長的畜禽, 以滿足消費(fèi)者對(duì)肉產(chǎn)品的大量需求。然而, 快速生長的畜禽所帶來的弊端是肉質(zhì)的降低, 已不適合人們對(duì)高質(zhì)量生活水準(zhǔn)的要求。近年來，對(duì)豬、雞的LPL基因研究較為清楚，將LPL基因作為脂肪沉積的候選基因具有廣闊的前景。 根據(jù)cDNA序列和純化酶的N-端序列分析得知，雞脂肪LPL是1個(gè)含465個(gè)氨基酸的成熟蛋白質(zhì)，并具有19或25個(gè)氨基酸的信號(hào)肽【17】。雞的LPL基因也含有10個(gè)外顯子和9個(gè)內(nèi)含子，與其他哺乳動(dòng)物是保守的。據(jù)研究, 沉積在肌肉內(nèi)的脂肪含量與肉的嫩度和風(fēng)味有著直接的關(guān)系。因此, 培育肌內(nèi)脂肪含量高的肉雞品種是雞育種者新的目標(biāo)。肌內(nèi)脂肪含量是具有中等偏高遺傳力的重要經(jīng)濟(jì)性狀, 這一性狀可被許多基因控制, 但存在著主基因效應(yīng)。傳統(tǒng)的數(shù)量遺傳學(xué)通過對(duì)表型值的分析分離法可對(duì)主基因效應(yīng)進(jìn)行檢測。近年來, 分子生物學(xué)領(lǐng)域的迅速發(fā)展為家畜遺傳改良提供了新的機(jī)遇, 利用候選基因法可定位數(shù)量性狀的主效基因。其候選基因的策略是根據(jù)動(dòng)物生理生化特性, 把一些功能基因作為影響相應(yīng)性狀差異的候選基因, 再從中尋找對(duì)目標(biāo)性狀有直接影響的DNA 信息作為標(biāo)記。 鑒于LPL在脂類代謝過程中的生物學(xué)功能，可將LPL基因作為脂肪沉積的候選基因，研究LPL基因的不同基因型與肌內(nèi)脂肪含量的關(guān)系，確定影響肌內(nèi)脂肪含量的分子遺傳標(biāo)記，提高優(yōu)質(zhì)性狀選種的準(zhǔn)確性，提高遺傳進(jìn)展，具有廣泛的研究前景。 4.2 通過調(diào)節(jié)LPL的活性，預(yù)防或治療一些疾病 根據(jù)近年來的研究發(fā)現(xiàn)，很多飼料添加劑可以調(diào)控LPL的活性，進(jìn)而調(diào)控動(dòng)物體脂的代謝,還可以減少或緩解一些疾病的發(fā)生。所以，在飼料中適當(dāng)加入一些添加劑，可以收到良好的效果。 脂肪肝是由于過量的脂肪（主要為甘油三酯）在肝內(nèi)蓄積過多所致，還與過氧化物酶和線粒體的脂肪酸氧化減少導(dǎo)致肝臟脂肪酸的減少有關(guān)。LPL作為水解血液中LP-TG的限速酶，其速率受底物和體內(nèi)有關(guān)激素的共同調(diào)節(jié)。由于LPL是外周組織攝取TG-FA的限速因子，所以各組織中的LPL活性相當(dāng)于一個(gè)“限流閥”，控制LP-TG在體內(nèi)的流動(dòng)和分配。由于禽蛋的特殊生理，其肝臟中轉(zhuǎn)運(yùn)出的VLDL，主要是沉積卵黃前體物質(zhì)。因此，在蛋雞體中，LPL活性起著控制VLDL向卵巢卵泡沉積或向腹部沉積的控制閥作用，腹脂LPL活性降低意味著VLDL輸往卵泡中的量大，促進(jìn)產(chǎn)蛋率，防止肝臟中脂肪的沉積，減少脂肪肝的發(fā)生。 研究報(bào)道，二氫吡啶、CLA都可通過影響蛋雞腹脂中LPL的活性，調(diào)節(jié)肝臟中脂肪的沉積，緩解脂肪肝的發(fā)生【18】。但最佳適宜添加量及作用機(jī)理還不很清楚，有待研究。