5影響B(tài)AT含量及功能的因素
5.1遺傳的因素
不同的動物品種BAT在代謝上有差異。Smith等(2004)用NE灌注Brahman(B)(高死亡率品種)和Angus(A)兩個品種牛的BAT組織,結(jié)果發(fā)現(xiàn)高死亡率B品種BAT中β受體的含量是A品種的2~3倍;用NE灌注兩個品種牛的BAT組織,用棕櫚酸做合成脂肪的原料,發(fā)現(xiàn)BAT中脂肪的生成A顯著高于B;出生后冷暴露48h,B品種的BAT收縮,而A品種沒有,B品種的BAT很快耗盡;體外培養(yǎng),發(fā)現(xiàn)A品種皮下BAT先于B發(fā)育,說明A品種有較大的產(chǎn)熱能力??梢钥闯龈咚劳雎蔅品種BAT分解旺盛,但不持久,脂肪的合成能力差,導致冷適應下死亡率高(Landis,2002)。
隨年齡的增加,BAT減少,剛出生的嬰兒,棕色脂肪組織約有100g,然而到了青春期左右開始減少,最后減至40g左右,但并不會完全消失。在胚胎發(fā)育的不同時期,BAT發(fā)育也有差異。特別是在出生前14~24d,BAT細胞的體積增大,分娩前的棕色脂肪細胞,線粒體拉長,且高度盤繞,嵴高度分化,BAT中線粒體增加,UCP的表達增加。BAT的形態(tài)學和UCP的表達變化為胎兒脫離母體做準備。 5.2季節(jié)和氣溫
季節(jié)和氣溫影響動物BAT的含量。Dew等(1998)對一種冬眠的小型哺乳動物研究發(fā)現(xiàn)BAT細胞中線粒體冬天比夏天多,脂肪滴冬天比夏天小。羔羊冷暴露48h,BAT中脂肪全部耗盡(Landis,2002)。
5.3營養(yǎng)因素
5.3.1能量
高能日糧可使BAT基因表達和沉積發(fā)生變化,促進UCPmRNA的表達(Surwit,1998),顯著增加大鼠BAT的重量和降低血清甘油及甘油三酯濃度。高能日糧調(diào)控BAT-UCP1mRNA、UCP3mRNA的表達機制一樣,可能是影響β3腎上腺激素(Savontaus,1998)、瘦素(Scarpace,1998)、甲狀腺激素(Larkin,1997)和寒冷刺激(Boss,2000)對UCP1mRNA、UCP3mRNA的調(diào)控作用,顯著增加BAT-UCP1mRNA、UCP3mRNA水平,但不影響UCP2mRNA的表達。高能日糧增加脂肪沉積,促使血清瘦素升高(Javier等,2001),抑制食物食入和增加能量消耗,促進BAT-UCP1mRNA的表達(Scarpace等,1998)。Marcia等(1992)發(fā)現(xiàn),飼喂高蛋白質(zhì)和高碳水化合物的日糧,BAT的產(chǎn)熱能力下降。 喂養(yǎng)含有較高水平多不飽和脂肪酸的高脂飲食導致棕色脂肪產(chǎn)熱活性增加及BAT-UCP1mRNA表達增加,而且富含n-3多聚不飽和脂肪酸(PUFA)日糧比富含n-6PUFA的日糧增加BAT-UCP1mRNA表達(Takahashi,2000),使BAT-UCP基因表達增加2~3倍(Takahashi,1999)和BAT-UCP1、BAT-UCP2分別增加4倍、3倍(Rippe等,2000)。但用熟豬油喂養(yǎng)成年大鼠4周,結(jié)果發(fā)現(xiàn)大鼠飲食量略有下降,體重無明顯增加;肩胛間棕色脂肪體積無明顯變化,顏色無改變;對棕色脂肪線粒體上UCP無明顯影響。可能的原因是:①多不飽和脂肪酸比飽和脂肪酸能強烈地刺激交感神經(jīng)系統(tǒng);②改變飲食中多不飽和脂肪酸水平,可能改變了膜的功能,如受體-酶偶聯(lián)和激素敏感性,多不飽和脂肪酸對偶聯(lián)程度有重要影響;③多不飽和脂肪酸可能直接影響棕色脂肪,如亞油酸可能優(yōu)先運輸?shù)阶厣?,通過脂肪酸急性影響質(zhì)子通道,導致線粒體氧化呼吸解偶聯(lián)增加(Matsuda等,1997)。Encinias等(2004)給懷孕50d的母羊補飼亞油酸,提高羔羊的成活率2.9%(P=0.03),但不提高斷奶重和BAT的沉積。 限食或饑餓會降低BAT的活性,可能的原因是降低了交感神經(jīng)的刺激,降低了UCP的表達(Young等,1982;Rothwell等,1982)。給小鼠或大鼠飲用酒精水可以增加BAT的含量(Huttunen等,1988、1990;Elsukova等,2001)。
5.3.2蛋白質(zhì)
給小鼠或大鼠飼喂低蛋白日糧可以增加BAT募集,UCP表達增加(Glick等,1981、1983、1984、1985;LeBlanc等,1997;Specter等,1995)。而飼喂高蛋白質(zhì)和高碳水化合物的日糧,BAT的產(chǎn)熱能力下降(Marcia等,1992)。可能是因為低蛋白日糧,增加了動物的采食量,導致動物肥胖,使機體中瘦素含量增加,增加了對棕色脂肪調(diào)控中心的刺激,從而增加了BAT募集,使能量的利用效率下降,反過來抑制肥胖的發(fā)生。
5.3.3微量元素
適量補鋅可以通過增加棕色脂肪組織線粒體中UCP含量,提高機體的耐寒力。補鋅以及冷暴露未改變大鼠血漿鋅水平,但可以使肝臟和肌肉中鋅水平明顯升高,說明補鋅可以提高冷暴露大鼠的組織鋅水平(駱文靜等,2004)。關于鋅可以提高大鼠耐寒力的機制目前還不確定。有學者認為由鋅組成的許多酶的活性基團可以抑制自由基的產(chǎn)生,保護細胞膜和蛋白免受自由基的氧化損傷,從而提高機體的耐寒力。 5.3.4維生素
妊娠后期補充維生素E可能會通過提高胎兒BAT的量,而影響胎兒的能量狀況(Nockels等,1996;Thomas等,1995)。苗振春等(2001)報道了全反式維甲酸(tRA)對棕色脂肪組織的影響,tRA能使棕色脂肪組織線粒體中UCP含量增加,但不改變其活性;能增加棕色脂肪組織中脂肪消耗,可能在白色脂肪組織中誘導產(chǎn)生UCP。Puigserver等(1996)發(fā)現(xiàn)用tRA處理大鼠,其肩胛間BAT體積明顯變小,BAT中總蛋白含量減少,但特異性UCP卻增加2倍,說明tRA能引起UCP含量增加,同時增加脂肪消耗,但其確切機制仍不明確,有待進一步研究。
5.3.5母體營養(yǎng)的影響
孕期1~2周,母老鼠營養(yǎng)不良,子宮內(nèi)營養(yǎng)不良,使雄性子鼠增重和脂肪沉積下降,盡管正常采食,但血漿中TG濃度下降;使雌性子鼠BAT重量和蛋白質(zhì)含量下降,細胞色素C氧化酶活力下降,表現(xiàn)為低交感神經(jīng)活動(Anguita,1993)。Luz等(2003)報道給孕期母鼠限食(50%),子鼠出生后耐寒冷的能力差。由于子宮內(nèi)營養(yǎng)不良,可能推遲下丘腦-甲狀腺軸的發(fā)育,反過來影響B(tài)AT的發(fā)育,導致新生兒產(chǎn)熱不足。 5.3.6激素和轉(zhuǎn)錄因子
凡是能夠引起UCP1和PGC-1α表達發(fā)生改變的激素,都可能影響B(tài)AT。如甲狀腺素、去甲腎上腺素、胰島素、視黃酸、皮質(zhì)酮、過氧化物酶受體和轉(zhuǎn)錄因子TAGA2蛋白等。轉(zhuǎn)錄因子TAGA2蛋白抑制棕色脂肪中PGC-1α和UCP1的表達(Tsai,2005)。