隨著生活方式的變化，肥胖和相關代謝性疾病已經(jīng)成為全球性的公共健康問題。這些疾病的發(fā)展與不健康的飲食習慣、缺乏運動、遺傳易感性以及慢性應激狀態(tài)等因素有關。這其中，氧化應激是導致肝臟脂肪變性和肥胖的關鍵驅(qū)動因素，它會導致脂質(zhì)積累和細胞損傷。因此，深入了解氧化應激誘導的脂質(zhì)代謝功能障礙的分子機制至關重要。此外，脂滴（LDs）是細胞內(nèi)儲存中性脂質(zhì)的主要細胞器，不僅在脂質(zhì)儲存和動員中發(fā)揮作用，而且是細胞抗氧化系統(tǒng)的重要組成部分。先前研究發(fā)現(xiàn)，氧化應激誘導的脂質(zhì)積累是由脂滴（LDs）穩(wěn)態(tài)介導的，脂滴將脆弱的不飽和甘油三酯（UFA-TG）隔離到LD中以防止進一步過氧化，以維持脂質(zhì)穩(wěn)態(tài)。當氧化應激結束時，它就會消退。然而，氧化應激下UFA-TG的細胞分選機制尚不清楚。

近日，安徽醫(yī)科大學基礎醫(yī)學院方皓舒課題組聯(lián)合中國科大附一院(安徽省立醫(yī)院）內(nèi)分泌科糖尿病研究室鄭茂、葉山東課題組在國際權威期刊Nature communications（IF=16.6）上發(fā)表題為“Lipopolysaccharide binding protein resists hepatic oxidative stress by regulating lipid droplet homeostasis”的最新研究成果。研究指出脂多糖結合蛋白（LBP）作為驅(qū)動氧化應激下脂肪肝脂滴穩(wěn)態(tài)的關鍵分子，分選UFA-TG進入脂滴，誘導脂滴增大的同時也發(fā)揮了抗氧化作用。同時也揭示了壓力誘導脂肪肝的機制。為開發(fā)基于氧化還原的療法提供了重要參考信息。景杰生物為該研究提供了基于質(zhì)譜的4D蛋白質(zhì)組學技術支持及PTM-5630、PTM-5056抗體。

為了研究氧化應激下脂滴的組成和調(diào)控變化，研究人員首先通過對禁食24h的小鼠肝組織進行轉(zhuǎn)錄組測序，并提取肝臟脂滴進行蛋白組學檢測，通過多組學聯(lián)合分析后找到了七種表達水平顯著改變的蛋白質(zhì)，其中作為細胞外脂多糖（LPS）配體的急性期蛋白質(zhì)LBP的表達水平顯著升高，且定位于脂滴。進一步在細胞中使用不同的脂質(zhì)及氧化劑驗證，發(fā)現(xiàn)LBP的表達水平受到氧化應激調(diào)節(jié)，且具有脂滴定位的表型（圖1）。

圖1 氧化應激誘導LBP表達上調(diào)并定位于脂滴

為進一步研究LBP對脂滴的作用，研究者構建了肝臟特異性LBPKI/KI（Alb-LBP-3flag）鼠，發(fā)現(xiàn)具有明顯的脂肪肝表型。通過對肝臟進行脂質(zhì)組檢測，發(fā)現(xiàn)甘油三酯水平顯著升高，磷脂水平顯著降低。進一步研究表明LBPKI/KI鼠肝臟脂質(zhì)積累以長鏈不飽和甘油三酯為主，LBP可以結合長鏈不飽和甘油三酯，且短鏈飽和脂肪酸水平降低。進一步機制研究發(fā)現(xiàn)LBP更傾向于結合氧化的不飽和甘油三酯，并促進了飽和脂肪酸的分解（圖2）。

圖2 LBP結合不飽和脂質(zhì)并促進肝臟脂肪積累

研究人員通過分析高脂喂養(yǎng)16周的WT/LBPKI/KI鼠肝組織的轉(zhuǎn)錄組與蛋白組數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，LBP中表達上調(diào)的基因主要與甘油三酯轉(zhuǎn)運和抗氧化活性相關，而表達下調(diào)的基因主要與脂肪分解有關。之后實驗驗證發(fā)現(xiàn)LBP具有抗氧化作用（圖3）。結合上文介紹，LBP通過結合氧化脂質(zhì)積累于脂滴，防止其進一步氧化分解，保護肝臟免受氧化損傷。

圖3 LBP減輕肝臟氧化應激

精神壓力是誘導氧化應激的重要因素之一。研究者通過4周的晝夜節(jié)律顛倒實驗以及強迫游泳實驗發(fā)現(xiàn)，小鼠體內(nèi)血清和肝臟LBP水平顯著升高，血脂和肝臟甘油三酯水平顯著升高。飲食水平?jīng)]有顯著差異的情況下，小鼠體重顯著顯著升高（圖4）。這些證據(jù)表明LBP可能介導了壓力誘導氧化應激下的肝臟脂質(zhì)積累與肥胖癥。

圖4 慢性應激誘導LBP水平升高并造成脂肪肝與肥胖癥

研究人員進一步研究了WT/LBP-/-/LBPKI/KI鼠的代謝水平差異。結果表明高LBP水平誘導小鼠肥胖，空腹血糖和血胰島素水平顯著升高，小鼠出現(xiàn)顯著的胰島素抵抗和葡萄糖耐受表型。而抗氧化劑NAC處理顯著降低了小鼠的體重、體脂率及血脂水平（圖5）。

圖5 LBP誘導胰島素抵抗與肥胖且抗氧化劑可以逆轉(zhuǎn)LBP介導的肥胖

綜上，本研究運用蛋白質(zhì)組學和轉(zhuǎn)錄組學技術，鑒定并發(fā)現(xiàn)LBP的表達水平受到氧化應激調(diào)節(jié)，首次揭示了LBP在細胞內(nèi)的新功能，并闡明了氧化應激狀態(tài)下細胞通過分選UFA-TG進入脂滴降低脂毒性的分子機制。本研究為理解細胞如何應對氧化應激提供了新見解，為對緩解氧化應激引起的代謝功能障礙及基于氧化還原平衡調(diào)控的新治療策略開發(fā)提供了新思路，也為代謝性疾病的預防和治療提供了新方向。

值得一提的是，除了本研究用到的蛋白質(zhì)組學技術之外，翻譯后修飾組學也已被廣大科研工作者認可，并出現(xiàn)在代謝性疾病的研究中，如：丙二?；揎椊M學揭示了生酮飲食改善脂肪肝背后的新機制（點擊鏈接閱讀：Cell Rep | 中山大學徐芬組報道丙二?；瘏⑴c脂肪肝改善的新機制）；中國科學技術大學翁建平組發(fā)表了蛋白質(zhì)翻譯后修飾與代謝性疾病發(fā)生重磅綜述（點擊鏈接閱讀：STTT | 中國科學技術大學翁建平組綜述蛋白質(zhì)翻譯后修飾與代謝性疾病發(fā)生）；生酮飲食可以通過促進組蛋白H3多位點賴氨酸發(fā)生3-羥基丁?；?/strong>進而發(fā)揮其代謝作用（點擊鏈接閱讀：Mol Metab | 生酮飲食中3-羥基丁?；揎梾⑴c調(diào)控肥胖治療）。上述案例可以看出，翻譯后修飾的研究在包括代謝性疾病在內(nèi)多種疾病機制研究中發(fā)揮著不可替代的作用，也必將成為未來的研究趨勢。

中科大附一院內(nèi)分泌科糖尿病研究室博士研究生張啟倫、安徽醫(yī)科大學基礎醫(yī)學院博士研究生沈徐婷、碩士研究生袁欣為本文的共同第一作者；中科大附一院內(nèi)分泌科糖尿病研究室葉山東教授、鄭茂主任，安徽醫(yī)科大學基礎醫(yī)學院方皓舒教授為本文的共同通訊作者。來自華中科技大學同濟醫(yī)院、中國科學技術大學、國家蛋白質(zhì)中心的多位專家教授也為該項目研究做出了重要貢獻。該研究獲得國家自然科學基金、安徽省地方科技發(fā)展專項基金、科大新醫(yī)學基金等經(jīng)費支持。

文中所用景杰抗體產(chǎn)品列表如下：

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