日糧中添加植物多酚調(diào)控肉色穩(wěn)定性的作用機(jī)制

趙亞亞，常 江，劇 檸，羅玉龍

(寧夏大學(xué)食品與葡萄酒學(xué)院，銀川 750021)

肌肉色澤不僅能影響消費(fèi)者的購買決策，同時還反映了動物的健康及營養(yǎng)代謝狀況[1]。肌肉色澤與肉中肌紅蛋白(myoglobin，Mb)含量及其氧化還原狀態(tài)有關(guān)，Mb的氧化產(chǎn)物高鐵肌紅蛋白(metmyoglobin，MMb)會使肉呈現(xiàn)暗褐色，因此抑制肉中Mb氧化并降低MMb比例是保持色澤的關(guān)鍵。

植物多酚作為一類天然的抗氧化劑，具有很強(qiáng)的供氫與螯合金屬的能力，可抑制自由基形成，中斷氧化鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，能作為一種有效的護(hù)色方式添加到動物日糧中[2]。肌細(xì)胞線粒體中氧化磷酸化過程及線粒體代謝與MMb的還原有密切的聯(lián)系，已有研究顯示，線粒體中電子傳遞鏈的還原酶直接參與MMb的還原[3]。肌纖維類型也是影響肉色的重要因素，其類型不同，所含的線粒體和Mb含量也不同[4]。在日糧中添加植物多酚作為膳食補(bǔ)充劑，可以提高動物肌肉的抗氧化能力，調(diào)控肌纖維類型，增強(qiáng)線粒體功能，抑制肌紅蛋白與脂質(zhì)的過度氧化，從而提高肉色穩(wěn)定性。本文概括了植物多酚提高肌肉抗氧化能力、促進(jìn)肌纖維類型轉(zhuǎn)化的研究進(jìn)展并探尋了植物多酚調(diào)控肉色改變的分子機(jī)制，為今后動物飼料添加植物多酚改善肉色提供理論依據(jù)。

1 植物多酚概述

1.1 植物多酚的種類與化學(xué)結(jié)構(gòu)

植物多酚是一類苯環(huán)上連有一個或多個羥基的次生代謝物，化學(xué)結(jié)構(gòu)獨(dú)特，可以清除多種自由基，有較強(qiáng)的抗氧化功效。植物多酚廣泛分布于植物的根、葉、皮和果中。目前，從植物中鑒定出的多酚化合物有8 000余種。在自然界中，酚類化合物通常與糖和有機(jī)酸結(jié)合，根據(jù)芳香環(huán)的數(shù)量及位置分為黃酮類和非黃酮類兩大類[5]。黃酮類由兩個芳香環(huán)(環(huán)A和環(huán)B)通過三碳氧化雜環(huán)(環(huán)C)連接而成，根據(jù)雜環(huán)的氧化程度，黃酮類可分為花青素、異黃酮、黃烷酮、黃酮醇、黃酮和黃烷醇等6個亞族(圖1)[6]。黃酮類物質(zhì)含有鄰二酚基團(tuán)、羰基共軛雙鍵及酚羥基等結(jié)構(gòu)元素，能與氧自由基反應(yīng)，中斷鏈?zhǔn)窖趸磻?yīng)，發(fā)揮抗氧化作用[7]。而黃酮醇中的槲皮素能集合黃酮的所有結(jié)構(gòu)元素，發(fā)揮的抗氧化功效最強(qiáng)[8]。非黃酮類物質(zhì)種類多樣，既有簡單酚酸類(C6-C1)又有復(fù)雜芪類(C6-C2-C6)。在芪類物質(zhì)中(圖2)，芳香環(huán)通過帶雙鍵的碳橋連接而成，白藜蘆醇是芪類物質(zhì)的母體，存在多個酚羥基并發(fā)揮生物活性[9]。

圖1 黃酮及其部分亞族的分子結(jié)構(gòu)[6]Fig.1 Molecular structures of flavonoids and some of their subgroups[6]

圖2 芪類及白藜蘆醇的分子結(jié)構(gòu)[6]Fig.2 Molecular structures of stilbenes and resveratrol[6]

1.2 植物多酚的作用

1.2.1 植物多酚的抗氧化作用 植物多酚的抗氧化能力取決于化學(xué)結(jié)構(gòu)中酚羥基的數(shù)量與位置，并隨羥基化程度逐漸增強(qiáng)[10]。Xiao等[11]研究了4種黃酮醇的羥基數(shù)目，發(fā)現(xiàn)羥基數(shù)目與抗氧化能力排序一致，依次為楊梅素>槲皮素>山奈酚>高良姜素；羥基的取代位置也會影響植物多酚的抗氧化作用，鄰位和對位二酚的抗氧化能力較強(qiáng)。Brown和Kelly[12]發(fā)現(xiàn)，植物多酚中矢車菊素和原兒茶酸抗氧化活性最強(qiáng)，其所含羥基多為鄰位取代；沒食子酸羥基數(shù)最多，但活性反而降低。

機(jī)體中的脂質(zhì)氧化屬于自由基鏈?zhǔn)椒磻?yīng)[13]。鐵、銅等金屬離子是脂質(zhì)氧化的啟動劑，能催化H2O2的分解并產(chǎn)生羥基自由基，植物多酚可螯合金屬離子形成穩(wěn)定絡(luò)合物，減少羥基自由基的產(chǎn)生，并阻斷脂質(zhì)過氧化反應(yīng)[2]。螯合反應(yīng)的作用位點(diǎn)來源于植物多酚的鄰位酚羥基及羥基與羰基的組合部分。目前，黃酮與鐵螯合作用的研究較為完善(圖3)，普遍存在“鐵螯合位點(diǎn)”為3-羥基-4-羰基、4-羰基-5-O羥基和3’-4’-羥基部位，也有研究發(fā)現(xiàn)，黃芩素的6-7號位羥基也是鐵的螯合位點(diǎn)[14-15]。這些螯合位點(diǎn)能直接作用于活性氧，維持機(jī)體的內(nèi)源性防御系統(tǒng)。

灰色和虛線區(qū)域是鐵螯合位點(diǎn)The gray and dashed areas are iron chelation sites圖3 黃酮類抗氧化的結(jié)構(gòu)特征[6]Fig.3 Structural characteristics of flavonoid antioxidants[6]

1.2.2 植物多酚抗氧化作用在動物中的作用 植物多酚可以提高動物的抗氧化潛力，降低動物屠宰后肌肉氧化損傷的風(fēng)險，對肉的色澤、風(fēng)味等會產(chǎn)生積極影響[13]。在母豬日糧中添加白藜蘆醇，可降低胸長肌丙二醛水平，提高SOD酶活性[16]。Andrés等[17]發(fā)現(xiàn)，在羔羊飼料中添加槲皮素可降低肉中不飽和脂肪酸和脂質(zhì)氧化的比例。在育成豬飼料中添加鱷梨廢料(類黃酮)，豬肉在貯藏期間具有較低的脂質(zhì)和蛋白氧化速率[18]。因此，日糧中添加多酚類物質(zhì)是一種通過抑制脂質(zhì)和蛋白質(zhì)氧化來改善動物肉質(zhì)的新策略。

2 日糧添加植物多酚對肉色穩(wěn)定性的影響

在畜禽營養(yǎng)領(lǐng)域，植物多酚作為一種天然的飼料添加劑，在豬、雞、羊、牛上都得到了廣泛應(yīng)用。通過添加不同種類的植物多酚，可對肉色產(chǎn)生積極影響(表1)。影響肉色穩(wěn)定性的因素包括蛋白和脂質(zhì)的氧化狀態(tài)、骨骼肌的纖維類型及機(jī)體內(nèi)源的抗氧化能力等，當(dāng)動物攝入植物多酚后，在胃腸道菌群的作用下實(shí)現(xiàn)部分吸收利用，不僅能調(diào)控肌纖維類型、影響機(jī)體內(nèi)的氧化狀態(tài)，還能沉積于動物肌肉組織并提升抗氧化能力，最終達(dá)到改善肉色穩(wěn)定性的目的。

表1 日糧中添加植物多酚對畜禽肌肉肉色的調(diào)控Table 1 Regulation of muscle colour in livestock by dietary addition of plant polyphenols

2.1 植物多酚對肌紅蛋白氧化狀態(tài)的影響

肌肉組織中肌紅蛋白的主要作用是輸送和儲存氧氣，以脫氧肌紅蛋白(deomyoglobin，DMb)、氧合肌紅蛋白(oxymyoglobin，OMb)和高鐵肌紅蛋白3種形式存在，它們之間可按照以下順序進(jìn)行可逆轉(zhuǎn)化：DMb?OMb?MMb[26]。肌肉組織中肌紅蛋白易氧化為無生理活性的MMb，而MMb積累可引起肉色的劣變，因此，阻止MMb的產(chǎn)生以及提高其還原能力是控制肉色變化的關(guān)鍵[27]。線粒體可通過酶促和非酶促途徑實(shí)現(xiàn)MMb還原。線粒體內(nèi)存在著完整的高鐵肌紅蛋白還原酶系統(tǒng)，依賴NADH通過酶促途徑介導(dǎo)MMb的還原[28]。NADH作為電子供體，將電子傳遞至細(xì)胞色素b5還原酶，后者將電子轉(zhuǎn)移給細(xì)胞色素b5，還原態(tài)的細(xì)胞色素b5再將電子傳遞到MMb的血紅素輔基中，從而使正3價鐵離子還原為正2價，實(shí)現(xiàn)MMb的還原[29-30]。非酶促途徑也能實(shí)現(xiàn)MMb的還原，在氧化呼吸鏈中，線粒體膜中的復(fù)合物I、復(fù)合物II分別催化NADH和琥珀酸脫氫，并將脫下的H+傳遞給輔酶Q，后者將H+釋放到介質(zhì)中，電子進(jìn)一步經(jīng)復(fù)合體III、細(xì)胞色素c和復(fù)合體IV傳遞給MMb，最終實(shí)現(xiàn)MMb的還原[31-32]。

植物多酚可在腸道消化后轉(zhuǎn)化為可吸收的苷元等，進(jìn)一步沉積于肌肉組織中，這對動物肉色產(chǎn)生積極影響[33]。這些物質(zhì)不僅能提高機(jī)體的抗氧化性能，還會激活線粒體呼吸鏈，增強(qiáng)MMb還原酶系的活力。Luciano等[22]在飼料中添加單寧后，發(fā)現(xiàn)肌肉中酚類化合物提高，減緩了肌細(xì)胞內(nèi)線粒體的氧化進(jìn)程，有效保護(hù)了線粒體膜的完整性及其活性；酚類物質(zhì)還延緩了MMb生成速率，提高了肉色穩(wěn)定性。劉策[21]研究發(fā)現(xiàn)，苜蓿皂苷能增強(qiáng)綿羊肌肉中高鐵肌紅蛋白還原酶(MetMbase)、琥珀酸脫氫酶(SDH)及細(xì)胞色素c氧化酶(COX)的活力，推斷苜蓿皂苷激活并促進(jìn)了線粒體呼吸鏈的電子傳遞速率，使MMb發(fā)生還原反應(yīng)，有效改善了肉色。因此，植物多酚可通過改變肌紅蛋白的氧化還原狀態(tài)達(dá)到調(diào)控肉色的目的。

2.2 植物多酚對脂質(zhì)氧化程度的影響

動物肌肉中脂肪十分豐富，其中不飽和脂肪酸(UFA)極易發(fā)生脂質(zhì)氧化產(chǎn)生自由基(L·、LOO·、O2-等)和氧化代謝產(chǎn)物，包括丙二醛(malondialdehyde，MDA)、4-羥基-2-壬烯醛(4-hydroxy-2-nonenal，HNE)，會對肉色產(chǎn)生不利影響[34]。動物宰后，肌細(xì)胞膜的完整性被破壞會增加脂質(zhì)氧化的風(fēng)險，而Mb更容易與UFA接觸并催化脂質(zhì)氧化，脂質(zhì)氧化終產(chǎn)物的積累也會加劇Mb的氧化。自由基能奪取肌紅蛋白中Fe2+的電子，使其氧化為Fe3+；脂質(zhì)氧化產(chǎn)物既能氧化OMb，又能影響MMb的還原能力，最終導(dǎo)致脂質(zhì)氧化與肌紅蛋白氧化耦合發(fā)生[30,35]。

植物多酚是天然氧化抑制劑，可通過清除自由基、螯合金屬離子等途徑來抑制脂肪氧化。Natalello等[23]在羔羊飼料中添加石榴副產(chǎn)物，發(fā)現(xiàn)羔羊肌肉中的脂質(zhì)氧化受到了抑制，推測是植物多酚阻斷了鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的進(jìn)行，及時清除了脂質(zhì)氧化產(chǎn)生的自由基，減少M(fèi)Mb的積累。Emami等[36]發(fā)現(xiàn)，膳食中補(bǔ)充植物多酚可使山羊肌肉組織中TBARS值線性下降，這與石榴中含有鞣花酸等酚類物質(zhì)有關(guān)，鞣花酸含有酚羥基，能結(jié)合脂質(zhì)氧化產(chǎn)物并阻斷后續(xù)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)。植物多酚除了能提供氫自由基來阻斷脂質(zhì)氧化進(jìn)程外，還能螯合過渡金屬形成惰性絡(luò)合物，從源頭阻止脂質(zhì)氧化的發(fā)生。Morel等[37]建立了鐵誘導(dǎo)的細(xì)胞脂質(zhì)氧化模型，在鐵處理的肝細(xì)胞培養(yǎng)物中加入楊梅素，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞中丙二醛和脂質(zhì)氧化初級代謝物的生成速率明顯降低。同時，Cimmino等[38]在日糧中添加植物多酚發(fā)現(xiàn)，羔羊血漿中鐵濃度及MDA生成量降低，說明植物多酚能螯合金屬鐵，抑制芬頓反應(yīng)的發(fā)生，降低脂質(zhì)氧化水平。Maggiolino等[24]研究發(fā)現(xiàn)，飼料中添加木質(zhì)素可發(fā)揮抗氧化作用，降低牛肉脂質(zhì)氧化程度并提高肉色穩(wěn)定性。

2.3 植物多酚對肌纖維類型的影響

骨骼肌的基本組成單位是肌纖維，通常排列成束，周圍環(huán)繞著結(jié)締組織。肌纖維可劃分為慢速收縮氧化型(Ⅰ型)、快速收縮氧化型(Ⅱa型)、中間型(Ⅱx型)和快速收縮酵解型(Ⅱb型)4種類型[39]。Ⅰ型和Ⅱa型肌纖維主要進(jìn)行有氧代謝，需要大量的肌紅蛋白和線粒體來攜氧供能，因而肌肉中氧化型肌纖維比例越高，肉色越好；相反，Ⅱb型肌纖維的能量代謝以糖酵解為主，肌紅蛋白含量較少，肌肉顯得蒼白，因此，肌纖維類型組成與動物肉色密切相關(guān)。動物出生后肌纖維數(shù)量基本固定，但類型會受環(huán)境、年齡及營養(yǎng)等因素的影響發(fā)生Ⅰ?Ⅱa?Ⅱx?Ⅱb的表型轉(zhuǎn)化[40]。Gagaoua等[41]試驗(yàn)證明，飼養(yǎng)方式可能是肉色和肌肉纖維之間關(guān)聯(lián)的根源。Dunne等[42]早期研究發(fā)現(xiàn)，放牧飼養(yǎng)的動物中氧化型肌纖維比例較高，肌紅蛋白含量豐富，這也為后續(xù)通過改變飼養(yǎng)方式進(jìn)而改善肉色奠定了研究基礎(chǔ)。

動物飼糧中添加植物多酚，可提高過氧化物酶受體增殖激活受體輔助激活因子-1α(peroxisome proliferator-activated receptor gamma co-activator 1 alpha，PGC-1α)的表達(dá)，實(shí)現(xiàn)肌纖維類型的轉(zhuǎn)化，進(jìn)而改善動物的肉色[43]。Zhang等[20]研究表明，在飼料中添加白藜蘆醇可提高豬背最長肌的a*值和Mb含量，究其原因是白藜蘆醇提高了肌球蛋白重鏈MyHC Ⅱa以及PPARs基因表達(dá)水平，增強(qiáng)了線粒體功能，提高了氧化型肌纖維的比例。越來越多的研究致力于闡明植物多酚影響肌纖維類型轉(zhuǎn)化的機(jī)理。有研究表明，PGC-1α與Ⅰ型肌纖維的形成關(guān)系密切，敲除小鼠PGC-1α基因，會誘導(dǎo)小鼠骨骼肌從氧化型向酵解型轉(zhuǎn)化[44]。Mizunoya等[45]研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠飼料中添加5%蘋果植物多酚，可通過上調(diào)PPAR-γ從而激活PGC-1α相關(guān)途徑，增加Ⅰ型肌纖維的比例。

3 植物多酚介導(dǎo)的肉色穩(wěn)定性作用機(jī)制

3.1 Nrf2/Keap1-ARE信號途徑

Nrf2/Keap1-ARE信號通路是增強(qiáng)機(jī)體抗氧化功能的保護(hù)性信號途徑[46]。如圖4所示，在Nrf2/Keap1-ARE信號通路中，核因子E2相關(guān)因子2(nuclear factor-erythroid 2-related factor 2，Nrf2)活性受Kelch樣ECH相關(guān)蛋白1(Kelch-like ECH-associated protein-1，Keap1)調(diào)控[47]。機(jī)體正常狀態(tài)下，細(xì)胞中的Nrf2與Keap1結(jié)合，處于非活性狀態(tài)[48]；而氧化應(yīng)激會導(dǎo)致Keap1構(gòu)象發(fā)生改變并與Nrf2分離，Nrf2進(jìn)入細(xì)胞核，識別核內(nèi)小Maf蛋白并結(jié)合抗氧化反應(yīng)元件(antioxidant response element，ARE)從而啟動Ⅱ相脫毒酶和抗氧化酶相關(guān)基因的表達(dá)和蛋白的合成，從而提升細(xì)胞的抗氧化能力[49]。

圖4 植物多酚影響抗氧化能力的信號通路[45-46]Fig.4 Signaling pathways of plant polyphenols affecting antioxidant capacity[45-46]

植物多酚能通過促進(jìn)不同途徑激活上述信號通路，增強(qiáng)內(nèi)源性抗氧化能力，降低肌肉組織中脂質(zhì)過氧化并抑制肌紅蛋白氧化，具有保護(hù)肉色及其穩(wěn)定性的作用[46,50]。細(xì)胞中負(fù)責(zé)活化Nrf2的蛋白激酶系包括蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)、磷脂酰肌醇-3-激酶(phosphoinositide 3-kinase，PIK3)、細(xì)胞外調(diào)節(jié)蛋白激酶(extracellular regulated protein kinases，ERK)和c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinase，JNK)及p38等[50]。植物多酚能通過激活Nrf2酶系來誘導(dǎo)Nrf2磷酸化參與對轉(zhuǎn)錄活性的調(diào)節(jié)，促使Nrf2/Keap1復(fù)合物中釋放出Nrf2，并進(jìn)一步結(jié)合到ARE上調(diào)節(jié)抗氧化蛋白和Ⅱ相解毒酶的表達(dá)從而提高細(xì)胞抗氧化能力。Chen等[51]發(fā)現(xiàn)，在細(xì)胞中添加PIK3和MEK1/2的抑制因子LY294002和U0126后，下游的Akt和ERK1/2失活，這減弱了白藜蘆醇誘導(dǎo)細(xì)胞HO-1表達(dá)的能力，由此證明白藜蘆醇是通過磷酸化ERK和Akt來激活PC12細(xì)胞中的Nrf2。Tsai等[52]用鼠尾草酸(迷迭香酚)處理細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)鼠尾草酸可激活MAPKs中p38的活性，并隨劑量的增加，Nrf2、ARE和醌氧化還原酶1(quinone oxidoreductase 1，NQO1)活性也隨之增加。李黎云[53]研究發(fā)現(xiàn)，飼糧中添加0.01%阿魏酸能有效提高豬背最長肌中抗氧化酶基因的表達(dá)水平，推斷阿魏酸可能是通過蛋白激酶PI3K和ERK途徑致使Nrf2磷酸化，激活Nrf2/Keap1-ARE信號通路。Sun等[54]在1日齡肉雞飼料中添加槲皮素，發(fā)現(xiàn)可促進(jìn)Nrf2從細(xì)胞質(zhì)到細(xì)胞核的易位，這激活了Nrf2信號通路，增加了Nrf2下游基因水平的表達(dá)；此外，槲皮素還削弱了脂多糖對ERK、JNK和p38磷酸化的抑制作用，說明槲皮素對脂多糖誘導(dǎo)的肉雞腸道氧化應(yīng)激具有的潛在保護(hù)作用。

Keap1包含5個不同的功能區(qū)，其中插入?yún)^(qū)(intervening region，IVR)富含半胱氨酸殘基，是整個蛋白的功能調(diào)節(jié)區(qū)。植物多酚可以通過修飾Keap1中IVR區(qū)的半胱氨酸(Cys)位點(diǎn)，使Keap1蛋白的構(gòu)象發(fā)生改變而與Nrf2解偶聯(lián)，激活Nrf2/Keap1-ARE通路[55]。Tanigawa等[56]發(fā)現(xiàn)，槲皮素會使HepG2細(xì)胞中Keap1半胱氨酸殘基被修飾引起構(gòu)象變化，這降低了Keap1蛋白水平，提高了Nrf2/Keap1比例。有研究發(fā)現(xiàn)，在氧化應(yīng)激條件下，茶多酚的B環(huán)會被氧化成半醌自由基，醌類物質(zhì)可與IVR區(qū)的半胱氨酸的巰基反應(yīng)形成2’-半胱氨酸茶多酚，破壞Keap1結(jié)構(gòu)；同時，茶多酚自身氧化產(chǎn)生的活性氧(reactive oxygen species，ROS)可以氧化Keap1的半胱氨酸硫醇，導(dǎo)致Nrf2對Keap1的親和力下降[46]。Shin等[57]發(fā)現(xiàn)，小鼠表皮細(xì)胞轉(zhuǎn)染突變體Keap1蛋白(其中Cys151被絲氨酸取代)后，姜黃素誘導(dǎo)HO-1及Nrf2的能力降低，質(zhì)譜分析表明，姜黃素可作用于Keap1且與Cys151位點(diǎn)結(jié)合，說明Cys是姜黃素修飾Keap1的關(guān)鍵靶點(diǎn)。

植物多酚還可通過調(diào)控其他轉(zhuǎn)錄因子和核蛋白表達(dá)來介導(dǎo)Nrf2/Keap1-ARE通路。Liu等[58]研究發(fā)現(xiàn)，核因子-κB(NF-κB)在轉(zhuǎn)錄水平抑制Nrf2信號通路。周莎莎等[59]通過腎損傷小鼠模型發(fā)現(xiàn)芹菜素能激活NF-κB相關(guān)通路，上調(diào)Nrf2表達(dá)，使小鼠機(jī)體抗氧化性能增強(qiáng)。也有研究發(fā)現(xiàn)，膳食中的白藜蘆醇能增加沉默信息調(diào)節(jié)因子1(SIRT1)表達(dá)，SIRT1過表達(dá)會促進(jìn)Nrf2的核積累，調(diào)節(jié)Nrf2介導(dǎo)的II相解毒酶來提高細(xì)胞的抗氧化能力[60]。綜上，植物多酚可通過多種途徑調(diào)節(jié)Nrf2/Keap1-ARE通路，增強(qiáng)抗氧化相關(guān)基因表達(dá)，進(jìn)一步調(diào)控肌紅蛋白的氧化狀態(tài)及脂質(zhì)氧化進(jìn)程來提高肉色穩(wěn)定性。

3.2 PGC-1α信號途徑

PGC-1α是核受體輔助激活因子，相關(guān)通路是肌纖維類型轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵信號途徑。PGC-1α作為肌纖維類型轉(zhuǎn)化信號網(wǎng)絡(luò)的中心樞紐，由細(xì)胞信號級聯(lián)系統(tǒng)控制其激活、表達(dá)及信號傳遞，其上游調(diào)控因子主要包括脂聯(lián)素(adiponectin，AdipoQ)、沉默信息調(diào)節(jié)因子1(silent information regulator 1，SIRT1)及腺苷酸活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)等；下游效應(yīng)物為過氧化物酶受體增殖激活受體(peroxisome proliferator-activated receptors，PPARs)、肌細(xì)胞特異性增強(qiáng)結(jié)合因子2(myocyte-specific enhancer-binding factor 2，MEF2)及雌激素相關(guān)受體γ/β(estrogen-related receptor γ/β，EERγ /β)等[61]。機(jī)體受到氧化刺激時，細(xì)胞內(nèi)與PGC-1α相關(guān)的通路激活后可誘導(dǎo)肌纖維類型的轉(zhuǎn)化(圖5)。

圖5 植物多酚影響骨骼肌纖維類型轉(zhuǎn)化的信號通路[39, 62-64]Fig.5 Signaling pathways of plant polyphenols affecting skeletal muscle fiber type conversion[39, 62-64]

植物多酚可作用于PGC-1α信號途徑上游調(diào)控因子，包括AdipoQ、AMPK及SIRT1等，激活下游效應(yīng)物，參與調(diào)節(jié)骨骼纖維類型的轉(zhuǎn)換。AdipoQ是脂肪組織分泌的一種活性物質(zhì)，不僅可調(diào)節(jié)脂肪沉積，還與肌纖維的類型密切相關(guān)。Chen等[62]為探究飲食補(bǔ)充槲皮素誘導(dǎo)小鼠肌纖維類型轉(zhuǎn)化的分子機(jī)制，以C2C12細(xì)胞體外模型為研究對象，敲除C2C12細(xì)胞肌管中AdipoQ受體，結(jié)果發(fā)現(xiàn)氧化型肌纖維顯著降低，這表明槲皮素介導(dǎo)的骨骼肌纖維轉(zhuǎn)化依賴于AdipoQ信號通路。AMPK是細(xì)胞的能量感受器，除對肌肉能量代謝起關(guān)鍵調(diào)節(jié)作用外，還參與調(diào)控肌纖維類型轉(zhuǎn)化[65]。Chen等[66]發(fā)現(xiàn)，在小鼠飼料中添加阿魏酸可提高AMPK磷酸化水平，AMPK經(jīng)磷酸化激活后會調(diào)控其下游通路PGC-1α，從而上調(diào)PPARs等下游靶基因的表達(dá)，進(jìn)而影響MyHC基因表達(dá)，促進(jìn)骨骼肌慢肌纖維形成。除AMPK之外，SIRT1是另一能量感受器，在骨骼肌組織的能量代謝中發(fā)揮重要作用。當(dāng)SIRT1活性增強(qiáng)，會導(dǎo)致其下游靶點(diǎn)(PGC-1α)的去乙酰化，促進(jìn)紅肌纖維的形成[67]。Ljubicic等[68]給6周齡小鼠喂食白藜蘆醇可誘導(dǎo)骨骼肌向紅肌纖維轉(zhuǎn)化，并確定此過程與AMPK-SIRT1-PGC-1α信號通路密切相關(guān)。Price等[64]發(fā)現(xiàn)，白藜蘆醇可顯著降低PGC-1α 乙酰化水平，誘導(dǎo)紅肌纖維的生成，但在缺乏SIRT1的條件下，這種影響消失，說明白藜蘆醇可能是通過SIRT1來間接調(diào)控 PGC-1α 表達(dá)的。Akashi等[69]給小鼠飼喂橙皮素5周后，觀察到小鼠骨骼肌中PGC-1α蛋白水平、線粒體含量及氧化型肌纖維比例增高，表明橙皮素可介導(dǎo)PGC-1α誘導(dǎo)線粒體生物發(fā)生及紅肌纖維的形成。此外，研究還發(fā)現(xiàn)，隨著橙皮素的增加，SIRT3和AMPK的表達(dá)增強(qiáng)，暗示橙皮素可能刺激了SIRT3、AMPK和PGC-1α相關(guān)信號通路。

miRNAs是一類保守性極高的非編碼RNA，此前已有研究證實(shí)miRNA 在控制骨骼肌發(fā)育、肌球蛋白表達(dá)和肌纖維表型等方面有重要作用[70]。多種miRNAs作用于PGC-1α信號通路調(diào)控因子上，發(fā)揮調(diào)控肌纖轉(zhuǎn)化的作用。每種miRNA調(diào)控肌纖維轉(zhuǎn)化的作用機(jī)制不同，其與肌源性調(diào)控因子的互作復(fù)雜交錯，且存在負(fù)反饋回路。Fnip1是負(fù)反饋AMPK的關(guān)聯(lián)蛋白，miR-499靶向抑制Fnip1后，經(jīng)過AMPK-PGC-1α通路來誘導(dǎo)肌纖維類型轉(zhuǎn)化。miR-23a可直接靶向MEF2C，miR-143則通過HDAC4-MEF2通路來調(diào)控慢型肌纖維基因的表達(dá)[70-72]。余親平[73]發(fā)現(xiàn)，復(fù)方中草藥的活性成分6-姜酚可通過調(diào)控 miR-27b/PPAR比例，影響豬慢肌纖維基因和蛋白的表達(dá)水平，改變肌纖維類型。植物多酚會激活胞內(nèi)與肌纖維轉(zhuǎn)化相關(guān)的PGC-1α信號通路，通路中各調(diào)控因子互相影響，共同完成酵解型向氧化型肌纖維的轉(zhuǎn)化，改善動物肉色及其穩(wěn)定性。

4 小結(jié)與展望

肉色及其穩(wěn)定性與肌紅蛋白氧化狀態(tài)、脂質(zhì)氧化程度和骨骼肌纖維類型密切相關(guān)。植物多酚能夠通過激活Nrf2/Keap1-ARE途徑上調(diào)內(nèi)源性抗氧化能力，調(diào)控肌紅蛋白與脂質(zhì)的氧化狀態(tài)；還可以誘導(dǎo)與輔助活化因子PGC-1α相關(guān)的信號通路，調(diào)節(jié)肌纖維類型的轉(zhuǎn)化，為改善肉色提供新的途徑。

植物多酚在體內(nèi)的活性及效用取決于多種因素，包括多酚的多樣性、腸道微生物體系的復(fù)雜性及宿主的健康和免疫狀態(tài)。植物多酚的代謝與吸收離不開腸道菌群的參與，其代謝產(chǎn)物能夠發(fā)揮出對腸道微生物群和機(jī)體更有益的作用。腸道微生物體系和多酚代謝物之間存在著緊密的相互依賴關(guān)系，兩者在維持宿主腸道內(nèi)環(huán)境平衡方面起著關(guān)鍵作用。但是，完全闡明腸道微生物體系、多酚以及與腸-腦功能之間的相互作用是一項(xiàng)還未解決的難題。因此，進(jìn)一步的研究應(yīng)該集中在機(jī)體攝入多酚后的代謝途徑上，因?yàn)榫唧w的作用途徑是揭開背后機(jī)制的關(guān)鍵。此外，通過使用組學(xué)方法，可以獲得關(guān)于腸道微生物組成、多酚及其結(jié)腸發(fā)酵產(chǎn)物和其他微生物體系代謝物更準(zhǔn)確的信息，更好地了解它們在宿主中的作用效應(yīng)[74-76]。