在肉品行業(yè)中，嫩度往往被認(rèn)為是構(gòu)成肉品質(zhì)屬性中最重要的一個(gè)因素。肉品嫩度極大程度上決定了消費(fèi)者的購(gòu)買(mǎi)意愿。宰后能量代謝和內(nèi)源性蛋白酶的活化對(duì)肉嫩度的形成起到重要作用。一磷酸腺苷活化蛋白激酶（AMPK）/沉默信息調(diào)節(jié)因子1（SIRT1）信號(hào)軸作為能量代謝中重要的調(diào)控因子，能夠直接影響或間接通過(guò)糖酵解影響宰后內(nèi)源蛋白酶系蛋白表達(dá)和活性，從而對(duì)肉的嫩度產(chǎn)生調(diào)控作用。

山東農(nóng)業(yè)大學(xué)食品科學(xué)與工程學(xué)院的安宇凡、毛衍偉和張一敏*等人對(duì)宰后能量代謝過(guò)程及其影響因素進(jìn)行概述，重點(diǎn)概括AMPK/SIRT1信號(hào)通路對(duì)宰后能量代謝和內(nèi)源蛋白酶系的影響及作用機(jī)制，以期為AMPK/SIRT1信號(hào)通路調(diào)控肉的嫩度提供理論依據(jù)，并闡明宰后能量代謝對(duì)肉的嫩化機(jī)制。

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宰后肌肉向肉的轉(zhuǎn)變

三磷酸腺苷（ATP）是細(xì)胞內(nèi)的能量貨幣，在維持機(jī)體機(jī)能和穩(wěn)態(tài)等方面具有至關(guān)重要的作用?；铙w骨骼肌內(nèi)主要有3 條能量產(chǎn)生途徑，分別是線(xiàn)粒體有氧呼吸（氧化磷酸化）、磷酸肌酸體系和無(wú)氧糖酵解。然而動(dòng)物被屠宰、放血后，肌肉內(nèi)血液循環(huán)系統(tǒng)被破壞，氧氣無(wú)法供應(yīng)且體內(nèi)殘余氧量非常少，此時(shí)線(xiàn)粒體有氧呼吸受到極大限制，能量產(chǎn)生作用十分有限，所以一般認(rèn)為，宰后初期主要能量產(chǎn)生途徑為磷酸肌酸體系。磷酸肌酸在肌酸激酶的作用下分解為肌酸并產(chǎn)生ATP，但是肌肉內(nèi)的磷酸肌酸儲(chǔ)存較少，僅可作為一種暫時(shí)的供能物質(zhì)，只能在短時(shí)間內(nèi)維持ATP水平。當(dāng)儲(chǔ)存的磷酸肌酸消耗了70%左右時(shí)，ATP消耗速率超過(guò)ATP產(chǎn)生速率，ATP水平下降，相應(yīng)代謝產(chǎn)物二磷酸腺苷（ADP）、一磷酸腺苷（AMP）水平升高。此時(shí)沒(méi)有多余的ATP維持肌肉松弛狀態(tài)，肌球蛋白頭部與肌動(dòng)蛋白結(jié)合，肌節(jié)縮短，尸僵開(kāi)始。為了延緩ATP水平下降，糖原分解和糖酵解占據(jù)了此后能量代謝的主導(dǎo)地位。糖原在糖原磷酸化酶（GP）等酶的作用下分解產(chǎn)生6-磷酸葡糖（G6P）并在多種糖酵解酶的催化作用下最終生成乳酸和H+，造成肌肉的pH值下降。能量代謝的速度與程度的不同會(huì)導(dǎo)致4 種不同pH值類(lèi)型肉的形成：DFD肉（肉色深、切面干燥、質(zhì)地粗硬）、正常肉、PSE肉（肉色蒼白、質(zhì)地柔軟、有汁液滲出）及酸肉。糖酵解相關(guān)底物水平及酶活性是影響能量代謝進(jìn)程的重要因素之一。近年來(lái)，AMPK/SIRT1信號(hào)通路被認(rèn)為是宰后能量代謝的上游調(diào)控因子，能夠?qū)μ窃纸夂吞墙徒猱a(chǎn)生調(diào)控作用，影響pH值的下降。

宰后肌肉向肉的轉(zhuǎn)變過(guò)程中pH值的下降往往影響到肉的最終嫩度。宰后骨骼肌中的蛋白酶對(duì)肌原纖維蛋白的水解是肌肉嫩化的主要原因。肌肉內(nèi)含有多種蛋白水解酶系統(tǒng)，如鈣激活酶系、泛素-蛋白酶體系統(tǒng)、細(xì)胞凋亡酶等。隨著宰后肌肉中內(nèi)環(huán)境的變化，這些內(nèi)源性蛋白酶系活化并水解肌原纖維蛋白，提高肉的嫩度。酶系的作用效果受到肌肉內(nèi)生理環(huán)境變化（如pH值、溫度、離子強(qiáng)度等）的影響。宰后的pH值變化不僅能夠反映出上游能量代謝的速度與程度，還可以通過(guò)改變肌漿和肌纖維蛋白的性質(zhì)從而影響到肉品質(zhì)的形成，尤其是嫩度和保水性。此外，有研究表明在宰后肌肉中AMPK/SIRT1的活化能夠作用于下游內(nèi)源性蛋白酶系，促進(jìn)肌原纖維蛋白水解，提高肉的嫩度。由此看來(lái)，宰后AMPK/SIRT1的活化可作為能量代謝的關(guān)鍵靶點(diǎn)并且具有能夠影響肉嫩度的潛力。

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宰后AMPK/SIRT1對(duì)能量代謝的調(diào)控及其對(duì)肉嫩度的影響機(jī)制

AMPK屬絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，是一種異三聚體酶，由一個(gè)催化亞基α以及兩個(gè)調(diào)節(jié)亞基β和γ組成，被稱(chēng)為真核細(xì)胞的能量感受器和調(diào)節(jié)細(xì)胞能量水平的燃料開(kāi)關(guān)。SIRT1是沉默信息調(diào)節(jié)因子家族的一員，是一類(lèi)煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（ NAD + ）依賴(lài)的蛋白質(zhì)去乙酰化酶，當(dāng)機(jī)體的能量供應(yīng)受到限制時(shí)，NAD + 含量增加，能夠激活SIRT1的活性。細(xì)胞內(nèi)代謝狀態(tài)發(fā)生變化后，活化的AMPK不僅可以直接磷酸化激活SIRT1，還可以提高煙酰胺磷酸核糖轉(zhuǎn)移酶（Nampt）的活性。Nampt是合成NAD + 的限速酶。此酶激活會(huì)增加細(xì)胞內(nèi)NAD+的含量并使NAD + /NADH比值升高，還能夠減少SIRT1抑制劑煙酰胺的含量，促進(jìn)SIRT1的激活。SIRT1可以去乙?；渭っ窧1（LKB1），去乙?；腖KB1進(jìn)一步磷酸化AMPK，促進(jìn)AMPK對(duì)下游代謝的調(diào)控。能量受限時(shí)，兩者相互激活形成正反饋通路，所以又被稱(chēng)為AMPK/SIRT1信號(hào)通路。當(dāng)細(xì)胞內(nèi)能量水平下降、AMP/ATP比率升高時(shí)，AMP可以通過(guò)與AMPK γ亞基結(jié)合，致使其構(gòu)型發(fā)生改變，從而更容易進(jìn)一步被上游一磷酸腺苷活化蛋白激酶激酶（AMPKK）磷酸化。磷酸化AMPK活性增加上千倍，能夠強(qiáng)力地調(diào)控下游糖酵解途徑，抑制糖原、脂質(zhì)、蛋白質(zhì)合成，調(diào)控細(xì)胞凋亡、自噬等過(guò)程，從而影響宰后早期肉嫩度形成。

2.1 AMPK/SIRT1與能量代謝

宰后磷酸肌酸體系和無(wú)氧糖酵解分別為初期和中后期的主要供能途徑，其產(chǎn)生ATP含量占總ATP含量的95%左右。宰后肌肉內(nèi)的磷酸肌酸含量是影響AMPK活性的因素之一。畜禽飼養(yǎng)日糧中添加一定含量的肌酸衍生物能夠增強(qiáng)宰后肌肉中磷酸肌酸供能作用，抑制初期A(yíng)TP含量的下降，從而抑制AMPK活性提高，以此減輕宰后pH值快速下降對(duì)肉品質(zhì)的破壞作用。激活的AMPK能夠促進(jìn)糖酵解，從而增加能量產(chǎn)生并加快pH值下降。AMPK對(duì)糖酵解的調(diào)控作用主要是通過(guò)影響糖酵解底物和關(guān)鍵酶活性進(jìn)行。一方面宰后AMPK的活化會(huì)抑制糖原的合成從而減少能量消耗，同時(shí)還會(huì)通過(guò)誘導(dǎo)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)子4轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞膜上并磷酸化其轉(zhuǎn)錄因子從而促進(jìn)機(jī)體對(duì)葡萄糖的吸收、攝取和轉(zhuǎn)運(yùn)，使機(jī)體中葡萄糖向糖酵解方向轉(zhuǎn)化。另一方面，AMPK還會(huì)通過(guò)增加糖酵解關(guān)鍵酶活性從而增加糖酵解速率和通量?；罨腁MPK能夠磷酸化磷酸化酶激酶（PK），增強(qiáng)其活性從而促進(jìn)低活性的GPb向高活性的GPa的轉(zhuǎn)化。也有研究表明活化的AMPK可以磷酸化磷酸果糖激酶（PFK）-2，促進(jìn)2,6-二磷酸果糖的產(chǎn)生，進(jìn)而增強(qiáng)PFK-1的活性。Lan Ruixia等通過(guò)抑制宰后雞胸肉內(nèi)AMPK活性，發(fā)現(xiàn)AMPK被抑制后，己糖激酶（HK）、PFK-1、丙酮酸激酶（PK）和乳酸脫氫酶（LDH）活性顯著降低。高永芳等通過(guò)向宰后牛肉中注射5-氨基咪唑-4-羧酰胺核糖核苷（AICAR）激活A(yù)MPK，結(jié)果顯示，隨著AMPK的激活，肌肉中糖原含量顯著下降而乳酸含量顯著上升。Yang Yayuan等向宰后牦牛肉中添加NAD+，結(jié)果表明NAD+可以通過(guò)激活SIRT1從而促進(jìn)AMPK和糖酵解。也有研究發(fā)現(xiàn)AMPK基因敲除的小鼠在宰后pH值下降非常小。這些研究均表明AMPK是調(diào)控宰后能量代謝的關(guān)鍵靶點(diǎn)。

宰后AMPK/SIRT1的活化還可能會(huì)通過(guò)影響線(xiàn)粒體從而影響能量代謝。近年來(lái)，研究表明線(xiàn)粒體在宰后初期內(nèi)仍具有結(jié)構(gòu)和功能上的完整性，具有進(jìn)行氧化磷酸化的潛力。England等研究了宰后肌肉中氧氣含量和線(xiàn)粒體中代謝物變化，結(jié)果表明宰后肌肉中氧氣含量隨時(shí)間延長(zhǎng)而下降，線(xiàn)粒體中一些三羧酸循環(huán)代謝物也隨時(shí)間延長(zhǎng)而顯著增加或降低。Matarneh等通過(guò)體外實(shí)驗(yàn)?zāi)M宰后生理環(huán)境從而探究線(xiàn)粒體的作用，發(fā)現(xiàn)線(xiàn)粒體能夠與LDH競(jìng)爭(zhēng)丙酮酸，并通過(guò)三羧酸循環(huán)產(chǎn)生能量。Zou Bo等認(rèn)為宰后線(xiàn)粒體能持續(xù)消耗肌肉中殘存的氧氣，其氧氣消耗速率（OCR）隨著貯藏時(shí)間延長(zhǎng)逐漸減小。這些研究表明宰后初期線(xiàn)粒體可以通過(guò)三羧酸循環(huán)和氧化磷酸化供給所需能量。線(xiàn)粒體有氧呼吸的供能效率遠(yuǎn)大于磷酸肌酸和糖酵解。宰后線(xiàn)粒體氧化磷酸化的微小增加也能顯著提高ATP水平。這些由氧化磷酸化產(chǎn)生的ATP水解產(chǎn)生H + ，從而造成更低的極限pH值。過(guò)氧化物酶體增殖物激活受體γ輔助激活因子1α（PGC-1α）是線(xiàn)粒體生物合成的重要調(diào)控因子，主要通過(guò)調(diào)控核呼吸因子1（Nrf-1）和線(xiàn)粒體轉(zhuǎn)錄因子（Tfam）促進(jìn)線(xiàn)粒體DNA/蛋白質(zhì)/ATP的合成和新線(xiàn)粒體產(chǎn)生。大量研究表明AMPK/SIRT1能分別磷酸化或去乙?；疨GC-1α，從而維持線(xiàn)粒體含量、結(jié)構(gòu)、功能上的穩(wěn)態(tài)以及能量產(chǎn)生，進(jìn)而減輕細(xì)胞損傷。Zhu Xijin等研究發(fā)現(xiàn)添加AMPK抑制劑能夠顯著降低宰后牦牛肉線(xiàn)粒體蛋白產(chǎn)量和OCR。在宰后肌細(xì)胞缺血/缺氧的應(yīng)激水平下，AMPK/SIRT1的活化可能會(huì)通過(guò)調(diào)控PGC-1α的活性維持線(xiàn)粒體結(jié)構(gòu)和功能完整性，以此影響初期能量水平和極限pH值。

線(xiàn)粒體攝取Ca 2+ 和消耗ATP的作用也是影響宰后初期能量代謝速率的重要因素。Ca 2+ 是細(xì)胞內(nèi)的第二信使，可以通過(guò)調(diào)節(jié)鈣/鈣調(diào)蛋白依賴(lài)性蛋白激酶激酶β（CaMKKβ）-AMPK上游激酶的活性從而調(diào)控能量代謝。線(xiàn)粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是儲(chǔ)存Ca 2+ 的重要細(xì)胞器。線(xiàn)粒體-內(nèi)質(zhì)網(wǎng)接觸點(diǎn)（MERCs）是指由多種功能性蛋白相互連接于線(xiàn)粒體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)之間形成的動(dòng)態(tài)物理結(jié)構(gòu)，其中的離子通道蛋白1,4,5-三磷酸肌醇受體（IP3R）和電壓依賴(lài)性陰離子通道（VDAC）在調(diào)控線(xiàn)粒體-內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca 2+ 轉(zhuǎn)運(yùn)具有重要作用。宰后氧化應(yīng)激和pH值下降導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca 2+ 通道蛋白I型蘭尼定受體（RyR1）和肌漿網(wǎng)鈣泵（SERCA）及MERC蛋白結(jié)構(gòu)的破壞，大量Ca 2+ 被釋放到胞漿中，線(xiàn)粒體為了維持胞漿穩(wěn)態(tài)攝取大量Ca 2+ 造成膜內(nèi)Ca 2+ 含量過(guò)載，導(dǎo)致線(xiàn)粒體超微結(jié)構(gòu)破壞和酶活性變化，活性氧大量產(chǎn)生并攻擊線(xiàn)粒體膜結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致質(zhì)子電勢(shì)梯度下降以及膜通透性轉(zhuǎn)換孔（mPTP）的打開(kāi)及各種死亡因子的釋放，受損后的線(xiàn)粒體為了維持質(zhì)子電勢(shì)梯度，消耗ATP從而加快pH的下降。宰后線(xiàn)粒體結(jié)構(gòu)和功能的完整性與pH值的下降有關(guān)，pH值下降速度越快，程度越大，線(xiàn)粒體受損越嚴(yán)重。Ma Jibing等探究了宰后pH值的下降速度對(duì)細(xì)胞凋亡酶活化的影響，發(fā)現(xiàn)pH值快速下降對(duì)線(xiàn)粒體結(jié)構(gòu)和功能破壞作用更大，從而導(dǎo)致細(xì)胞凋亡酶-3的快速活化。近年也有相關(guān)醫(yī)學(xué)研究表明在器官損傷下AMPK可以通過(guò)與線(xiàn)粒體自噬受體1（FUNDC1）和動(dòng)力相關(guān)蛋白1（DRP1）相互作用調(diào)控MERC從而影響線(xiàn)粒體穩(wěn)態(tài)?？偟貋?lái) 說(shuō)，宰后AMPK/SIRT1的活化加快糖酵解，提高pH值的下降速率，可能會(huì)間接增大pH值下降對(duì)線(xiàn)粒體酶活性和電 子傳遞鏈破壞程度，或者直接作用于多種線(xiàn)粒體穩(wěn)態(tài)相關(guān)蛋白影響線(xiàn)粒體穩(wěn)態(tài)，從而影響能量代謝速度和程度。

2.2 AMPK/SIRT1與能量代謝

早在20世紀(jì)60年代，Davey等就提出了肌原纖維蛋白和骨架蛋白在多種內(nèi)源水解酶的共同作用下會(huì)產(chǎn)生不同程度降解，這對(duì)肉嫩度的形成具有重要意義?，F(xiàn)今大量研究表明鈣激活酶系、蛋白酶體、細(xì)胞凋亡酶被認(rèn)為是宰后主要嫩化酶，在肌肉向肉的轉(zhuǎn)化和隨后的低溫貯藏過(guò)程中，這些水解酶系共同作用，其水解酶活性和持續(xù)時(shí)間能夠顯著影響肉最終嫩度。AMPK/SIRT1信號(hào)通路是大分子物質(zhì)如蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等合成分解代謝的上游調(diào)控因子，在醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域很多研究表明在細(xì)胞失穩(wěn)下，AMPK/SIRT1活化能調(diào)控泛素-蛋白酶體、細(xì)胞自噬、細(xì)胞凋亡等內(nèi)源酶系促進(jìn)分解代謝來(lái)維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)。在肉品科學(xué)領(lǐng)域，有研究表明宰后AMPK/SIRT1信號(hào)通路的活化能夠通過(guò)影響線(xiàn)粒體穩(wěn)態(tài)，介導(dǎo)細(xì)胞自噬和細(xì)胞凋亡加快肌原纖維蛋白降解、改善肉品嫩度。但目前宰后AMPK/SIRT1活化對(duì)內(nèi)源蛋白酶系影響研究還較少，其具體影響機(jī)制尚不清楚。

2.2.1 AMPK/SIRT1信號(hào)軸對(duì)鈣激活酶系的影響

鈣蛋白酶是一種依賴(lài)于鈣激活的半胱氨酸蛋白酶，在中性pH值條件下發(fā)揮最大水解活性。鈣蛋白酶主要包括μ-鈣蛋白酶和m-鈣蛋白酶，其分別在在3～50 μmol/L和400～800 μmol/L胞漿Ca2+水平下達(dá)到半最大活性。當(dāng)Ca2+結(jié)合到酶分子眾多結(jié)合位點(diǎn)上，鈣蛋白酶被活化，其構(gòu)象發(fā)生改變并伴隨著自溶。自溶為鈣蛋白酶的活化所必需，但是過(guò)度的自溶會(huì)導(dǎo)致酶的失活。在宰后肌肉向肉的轉(zhuǎn)變過(guò)程中，由于受到生理環(huán)境的限制（pH值-溫度、Ca2+水平等），主要發(fā)揮水解活性的是

-鈣蛋白酶。

-鈣蛋白酶能水解肌聯(lián)蛋白、肌間線(xiàn)蛋白、肌鈣蛋白-T等骨架蛋白和肌纖維蛋白，從而顯著改善肉的嫩度。

宰后早期pH值-溫度是影響

-鈣蛋白酶自溶和活化的重要因素。Koohmaraie等 研究表明

鈣蛋白酶的自溶速率隨著pH值的下降顯著增加，而隨著溫度的下降顯著減小。Hwang等 發(fā)現(xiàn)宰后初期牛肌肉快速糖酵解或慢速冷卻會(huì)造成 μ -鈣蛋白酶活性顯著下降。Ramos等 通過(guò)對(duì)比具有不同嫩度的兩個(gè)品種牛肉，發(fā)現(xiàn)肉質(zhì)較硬的牛肌肉宰后能量水平高，對(duì)能量水平和pH值下降有更好的抵抗能力，并與較慢的

-鈣蛋白酶自溶相關(guān)。AMPK/SIRT1信號(hào)軸的活化加快糖酵解從而維持能量水平的同時(shí)造成pH值的下降。肌肉中的Ca 2+ 儲(chǔ)存在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中，宰后隨著肌肉內(nèi)ATP水平的下降，肌漿網(wǎng)上的鈣泵功能失效，Ca 2+ 釋放到肌漿中并激活鈣蛋白酶。ATP水平越低，鈣泵受損越嚴(yán)重，釋放到肌漿中的Ca 2+ 含量也越多 。馬紀(jì)兵 研究表明宰后早期A(yíng)MPK的活化會(huì)維持細(xì)胞內(nèi)ATP水平，從而維持肌漿網(wǎng)鈣泵功能，減少Ca 2+ 的釋放，對(duì)

-鈣蛋白酶的自溶產(chǎn)生影響。早期pH值的快速下降會(huì)導(dǎo)致肌漿蛋白的變性，這會(huì)減小

-鈣蛋白酶的催化活性和其對(duì)肌原纖維蛋白的水解作用。由此可見(jiàn)，宰后AMPK的活化可能通過(guò)介導(dǎo)pH值下降和胞漿Ca 2+ 水平從而影響鈣蛋白酶系的自溶和活化，影響宰后肉的嫩度形成（圖1）。

2.2.2 AMPK/SIRT1信號(hào)軸對(duì)泛素-蛋白酶體的影響

蛋白酶體是一種蛋白復(fù)合體，由多個(gè)具有完全不同酶活性亞基單位組成，具有重要的生理功能，已有研究表明泛素-蛋白酶體系統(tǒng)與細(xì)胞凋亡、腫瘤和肌肉萎縮方面具有密切聯(lián)系。在活體骨骼肌中，泛素-蛋白酶體途徑是主要的蛋白降解/周轉(zhuǎn)途徑，大約有40%～50%蛋白質(zhì)通過(guò)此途徑被降解，是實(shí)現(xiàn)氨基酸循環(huán)的重要通路。蛋白酶體通過(guò)極其嚴(yán)格的調(diào)控機(jī)制從而識(shí)別并降解細(xì)胞中損傷的、未折疊的以及不需要的蛋白質(zhì)。需降解的蛋白質(zhì)要被標(biāo)記才能被蛋白酶體識(shí)別。在骨骼肌中主要通過(guò)將可識(shí)別的聚泛素鏈與需要降解的蛋白質(zhì)連接的標(biāo)記方式，這種標(biāo)記方式又被稱(chēng)為泛素化修飾。蛋白酶體由兩個(gè)19S調(diào)節(jié)亞基和一個(gè)20S催化亞基組成。兩個(gè)19S亞基分別連接在圓柱型結(jié)構(gòu)的多催化活性20S亞基的兩端，構(gòu)成了26S蛋白酶體。只有經(jīng)過(guò)泛素化修飾的蛋白質(zhì)才能被蛋白酶體識(shí)別并帶入酶體內(nèi)部降解。泛素是一種大小約8 kDa的小單位蛋白質(zhì)，將蛋白質(zhì)和泛素連接是一個(gè)依賴(lài)于A(yíng)TP的耗能過(guò)程，所以一般認(rèn)為泛素-蛋白酶體途徑在宰后早期，即ATP存在的情況下發(fā)揮作用。當(dāng)ATP耗盡后，26S蛋白酶體解離成19S和20S蛋白酶體兩部分，而20S蛋白酶體的底物不需要再被泛素化，這樣其降解作用便可不再被限制在宰后早期。

蛋白質(zhì)的泛素化需要多種酶的共同作用，這些酶按照其功能可以分為激活酶、連接酶、綴合酶等。其中部分E3泛素連接酶十分重要，是泛素化的限速酶。而AMPK/SIRT1信號(hào)軸就是通過(guò)幾種E3泛素連接酶調(diào)控泛素-蛋白酶體途徑（圖1）。兩種與肌肉萎縮相關(guān)的E3泛素連接酶，分別是肌肉環(huán)狀指蛋白1（MuRF1）和肌萎縮F-box蛋白（MAFbx）。AMPK可以通過(guò)在絲氨酸413和588號(hào)位磷酸化叉頭轉(zhuǎn)錄因子（FOXO3a），磷酸化后的FOXO3a能夠調(diào)控這兩種E3泛素連接酶基因轉(zhuǎn)錄，從而促進(jìn)蛋白降解。但是宰后泛素-蛋白酶體的研究主要集中在20S蛋白酶體，宰后20S蛋白酶體能夠?qū)≡w維蛋白和超微結(jié)構(gòu)起到降解作用。有研究表明宰后初期A(yíng)TP還未完全耗盡，此時(shí)泛素化可以繼續(xù)發(fā)揮作用，能夠通過(guò)消耗能量物質(zhì)分解代謝蛋白質(zhì)，泛素以及泛素化蛋白質(zhì)隨著時(shí)間延長(zhǎng)會(huì)被降解。AMPK/SIRT1信號(hào)軸在宰后早期對(duì)泛素-蛋白酶體是否有調(diào)控作用以及具體調(diào)控機(jī)制仍需進(jìn)一步研究。

2.2.3 AMPK/SIRT1信號(hào)軸對(duì)細(xì)胞凋亡和細(xì)胞自噬的影響

細(xì)胞程序性死亡（PCD）是指在發(fā)育或者維持組織穩(wěn)態(tài)期間為了移除多余的細(xì)胞而發(fā)生的細(xì)胞死亡。PCD的方式包括細(xì)胞凋亡、壞死以及特殊的自噬性死亡。目前研究表明內(nèi)源性線(xiàn)粒體細(xì)胞凋亡是宰后骨骼肌細(xì)胞死亡的主要方式，細(xì)胞凋亡酶（Caspase）在宰后早期肌肉嫩化中發(fā)揮重要作用。由于宰后生理環(huán)境劇烈改變，肌細(xì)胞中線(xiàn)粒體的結(jié)構(gòu)和功能遭到損壞。隨著宰后時(shí)間的延長(zhǎng)，線(xiàn)粒體損壞程度加大并伴隨著一系列形態(tài)學(xué)和生化改變。Liu Chunmei等通過(guò)原子力顯微鏡技術(shù)研究宰后肌細(xì)胞中線(xiàn)粒體形態(tài)學(xué)變化，確定了宰后線(xiàn)粒體外膜溶脹、嵴結(jié)構(gòu)破壞以及不平衡的融合/裂解可作為重要的形態(tài)學(xué)特征并會(huì)導(dǎo)致線(xiàn)粒體損傷。線(xiàn)粒體損傷導(dǎo)致內(nèi)膜上的通透性轉(zhuǎn)換孔開(kāi)放及外膜通透化導(dǎo)致細(xì)胞色素c、第二線(xiàn)粒體來(lái)源細(xì)胞凋亡酶激活因子等凋亡誘導(dǎo)因子的釋放，進(jìn)一步通過(guò)凋亡級(jí)聯(lián)反應(yīng)活化Caspase，從而促進(jìn)肌纖維蛋白水解和細(xì)胞凋亡。細(xì)胞自噬是指細(xì)胞在自噬相關(guān)基因的調(diào)控下利用溶酶體降解自身細(xì)胞質(zhì)蛋白和受損細(xì)胞器的過(guò)程。細(xì)胞自噬主要有3 種形式，分別為巨自噬、微自噬以及分子伴侶介導(dǎo)的自噬。其中巨自噬形式在細(xì)胞自噬過(guò)程中最為常見(jiàn)，受到廣泛關(guān)注。巨自噬過(guò)程包括肌漿內(nèi)自噬底物（如蛋白質(zhì)、細(xì)胞器等）被包裹在具有雙層膜結(jié)構(gòu)的自噬體中，隨后自噬體與溶酶體融合形成自溶酶體，其內(nèi)容物被溶酶體酶降解。自噬是一種細(xì)胞在應(yīng)激下（如缺氧/缺血、氧化應(yīng)激、營(yíng)養(yǎng)不足）的適應(yīng)性機(jī)制，起到維持細(xì)胞存活的保護(hù)作用。

近年來(lái)大量研究表明在宰后肌肉中細(xì)胞自噬和細(xì)胞凋亡同時(shí)出現(xiàn)，但是自噬和凋亡進(jìn)程共同對(duì)肉品質(zhì)的影響卻尚不明確。Wang Tongting等認(rèn)為自噬能夠促進(jìn)凋亡，自噬程度高的肌肉具有較好的嫩度，其發(fā)現(xiàn)檞皮素可以通過(guò)分別促進(jìn)自噬和凋亡的發(fā)生從而提高肌肉嫩度。García-Macia等通過(guò)對(duì)比不同品種的肉牛，發(fā)現(xiàn)具有較高自噬水平的牛肉嫩化速率較慢。細(xì)胞自噬和細(xì)胞凋亡均受到高度調(diào)控，宰后細(xì)胞自噬和凋亡之間的關(guān)系和轉(zhuǎn)換可能能夠解釋肉品嫩度的差異，并為肉品嫩度改善提供新理論、新方法。

AMPK/SIRT1作為上游調(diào)控因子，可以作用于各種信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路從而調(diào)控細(xì)胞自噬和細(xì)胞凋亡的轉(zhuǎn)換。當(dāng)細(xì)胞受到應(yīng)激時(shí)（缺氧、缺血、營(yíng)養(yǎng)匱乏），AMPK/SIRT1的活化主要表現(xiàn)為促進(jìn)自噬，有利于細(xì)胞存活。很多研究表明抑制AMPK/SIRT1的活性會(huì)促進(jìn)腫瘤細(xì)胞凋亡，是治療一些疾病的重要靶點(diǎn)。AMPK/SIRT1激活直接抑制哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合體的活性以及直接磷酸化Unc-51樣激酶1（ULK1）來(lái)誘導(dǎo)自噬前體的形成。還原型煙酰胺腺苷酸磷酸（NADPH）參與到抗氧化劑-谷胱甘肽的產(chǎn)生。在應(yīng)激條件下，NADPH含量下降，造成氧化應(yīng)激加劇。She Chang等發(fā)現(xiàn)AMPK活化可以誘導(dǎo)自噬和維持NADPH水平，從而抑制過(guò)氧化氫導(dǎo)致的細(xì)胞凋亡。AMPK可以通過(guò)磷酸化乙酰輔酶A羧化酶（ACC）從而促進(jìn)脂質(zhì)分解、抑制脂質(zhì)合成，維持NADPH水平。線(xiàn)粒體自噬是巨自噬下的細(xì)胞器特異性自噬，是阻斷凋亡信號(hào)最主要的機(jī)制之一。研究表明AMPK活性降低會(huì)導(dǎo)致異常的自噬效應(yīng)蛋白-泛素結(jié)合蛋白（p62）和有缺陷的線(xiàn)粒體積累。p62會(huì)與線(xiàn)粒體結(jié)合并靶向于線(xiàn)粒體自噬，參與線(xiàn)粒體聚集與清除。AMPK還可以磷酸化ULK1在絲氨酸555號(hào)位，磷酸化后的ULK1可以轉(zhuǎn)移至線(xiàn)粒體表面誘導(dǎo)自噬。在線(xiàn)粒體表面的ULK1能夠磷酸化線(xiàn)粒體自噬受體蛋白（FUNDC1），促進(jìn)其與微管相關(guān)蛋白1-輕鏈3（LC3）的相互作用，進(jìn)而促進(jìn)自噬體形成。除了誘導(dǎo)自噬外，AMPK/SIRT1也可以作為促凋亡因子誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。AMPK能夠磷酸化腫瘤抑制蛋白53（p53），穩(wěn)定并活化p53，導(dǎo)致細(xì)胞循環(huán)終止在G1期，隨后可能誘導(dǎo)凋亡發(fā)生。AMPK能夠直接上調(diào)促凋亡蛋白-唯BH3域蛋白蛋白的表達(dá)，也可以通過(guò)磷酸化FOXO3a誘導(dǎo)一些促凋亡蛋白轉(zhuǎn)移至線(xiàn)粒體表面。細(xì)胞周期蛋白依賴(lài)激酶抑制劑1B（protein 27，p27 kip1 ）在細(xì)胞周期、自噬和凋亡調(diào)控中起到重要作用。White等研究發(fā)現(xiàn)活化的AMPK可以通過(guò)磷酸化p27 kip1 調(diào)控細(xì)胞向自噬和凋亡的轉(zhuǎn)化。p27 kip1 在細(xì)胞中位置不同，其發(fā)揮自噬或凋亡的功能也不同。經(jīng)AMPK不同位點(diǎn)磷酸化后的p27 kip1 可以轉(zhuǎn)移到胞漿或細(xì)胞核中，從而發(fā)揮促自噬/凋亡功能。由此可見(jiàn)，AMPK/SIRT1信號(hào)軸可作為細(xì)胞自噬-凋亡轉(zhuǎn)導(dǎo)信號(hào)的重要上游調(diào)控因子（圖2）。

宰后AMPK/SIRT1活化對(duì)肌細(xì)胞自噬/凋亡也具有調(diào)控作用，然而其具體影響機(jī)制尚不清楚。Gao Yongfang等研究表明宰后早期A(yíng)MPK的活化會(huì)促進(jìn)細(xì)胞凋亡發(fā)生，使肌原纖維蛋白降解增加，肉嫩度提高。馬紀(jì)兵研究表明宰后牛肉中AMPK的活化可以通過(guò)增加自噬發(fā)生促進(jìn)溶酶體膜失穩(wěn)，增加組織蛋白酶D活性，從而介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的發(fā)生。李葉等研究發(fā)現(xiàn)宰后牛肉成熟過(guò)程中AMPK-ULK1通路激活，通過(guò)調(diào)控細(xì)胞自噬從而調(diào)控肉品質(zhì)。Zhai Chaoyu等認(rèn)為宰后早期不同類(lèi)型的肌肉嫩度不同與不同類(lèi)型肌肉中抗凋亡/促凋亡蛋白含量不同有關(guān)，抗凋亡蛋白含量高的肌肉中宰后早期會(huì)發(fā)生細(xì)胞自噬，延緩了細(xì)胞凋亡。此外，也有部分研究發(fā)現(xiàn)宰后PI3K/AKT/mTOR通路能夠?qū)?xì)胞自噬/凋亡起到調(diào)控作用，而AMPK/SIRT1與此通路密切相關(guān)，可能起到潛在調(diào)控作用。綜上所述，宰后肌肉中細(xì)胞自噬和凋亡相互依賴(lài)、相互關(guān)聯(lián)，其上游分子調(diào)控機(jī)制和交互作用以及對(duì)肉質(zhì)的影響仍需進(jìn)一步研究。

3

結(jié) 語(yǔ)

宰后能量代謝對(duì)肉嫩度的影響是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，其在生理生化水平上受到多種信號(hào)分子的調(diào)控。AMPK/SIRT1信號(hào)軸通路是調(diào)控宰后能量代謝的關(guān)鍵靶點(diǎn)，AMPK/SIRT1活化通過(guò)促進(jìn)分解代謝、抑制合成代謝維持機(jī)體能量水平。在宰后初期，AMPK/SIRT1活化調(diào)控線(xiàn)粒體穩(wěn)態(tài)和糖酵解過(guò)程來(lái)維持機(jī)體的能量水平，通過(guò)影響胞漿Ca2+水平和pH值下降調(diào)控鈣蛋白酶系關(guān)鍵酶活性。在宰后細(xì)胞不同應(yīng)激水平下，AMPK/SIRT1通過(guò)促進(jìn)泛素-蛋白酶體對(duì)未折疊及不需要的蛋白質(zhì)進(jìn)行降解，作為促自噬/促凋亡因子與關(guān)鍵細(xì)胞器相互作用以此決定肌細(xì)胞向存活/死亡的轉(zhuǎn)換，維持機(jī)體穩(wěn)態(tài)的同時(shí)促進(jìn)多種大分子分解代謝，從而影響肉的嫩度。宰后AMPK/SIRT1活化對(duì)影響內(nèi)源蛋白酶系的機(jī)制尚不明確，細(xì)胞自噬和凋亡共同作用對(duì)肉嫩度的影響還不清楚，因此還需進(jìn)一步的探索。

引文格式：

安宇凡, 毛衍偉, 楊嘯吟, 等. 宰后肌肉能量代謝相關(guān)信號(hào)通路對(duì)肉嫩度的影響及機(jī)制研究進(jìn)展[J]. 食品科學(xué), 2025, 46(5): 310-318. DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240423-208.

AN Yufan, MAO Yanwei, YANG Xiaoyin, et al. Research progress on the impact and mechanism of energy metabolism-related signaling pathways in postmortem muscle on meat tenderness[J]. Food Science, 2025, 46(5): 310-318. (in Chinese with English abstract) DOI:10.7506/spkx1002-6630-20240423-208.

實(shí)習(xí)編輯：楊倩；責(zé)任編輯：張睿梅。點(diǎn)擊下方閱讀原文即可查看全文。圖片來(lái)源于文章原文及攝圖網(wǎng)

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