ADRP在脂滴形成中的作用

劉陽(yáng)??高士爭(zhēng)??趙素梅

[摘要] 脂肪分化相關(guān)蛋白ADRP位于多種細(xì)胞的脂滴表面，是脂滴的主要成分之一，對(duì)促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)脂滴形成起著重要作用。ADRP是體外脂肪分化過(guò)程中出現(xiàn)的第一個(gè)脂滴蛋白，在激活和貯存脂滴過(guò)程中發(fā)揮重要作用。本文針對(duì)胰島β細(xì)胞、脂肪肝細(xì)胞和泡沫細(xì)胞中ADRP的脂滴沉積功能及促進(jìn)脂滴沉積的機(jī)制進(jìn)行了綜述。

[關(guān)鍵詞] ADRP；胰島β細(xì)胞；脂肪肝；泡沫細(xì)胞

[中圖分類號(hào)] Q591 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A [文章編號(hào)] 2095-0616（2013）08-44-03

近年來(lái)，一系列與脂肪沉積相關(guān)疾病的出現(xiàn)如脂肪肝、心臟血管粥樣斑塊和肥胖，讓人們對(duì)脂肪代謝過(guò)程有了更深入的認(rèn)識(shí)。脂肪因子在脂肪代謝和調(diào)節(jié)過(guò)程中起著重要作用。有研究發(fā)現(xiàn)：脂肪分化相關(guān)蛋白ADRP（adipose differentiation-related protein、Plin2、ADFP、ADPH、Adipophilin）是一種脂肪細(xì)胞因子，主要在分化早期的脂肪細(xì)胞中表達(dá)，對(duì)促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)脂滴形成起著重要作用。本文對(duì)ADRP在胰島β細(xì)胞、脂肪肝細(xì)胞和泡沫細(xì)胞中的脂質(zhì)沉積作用進(jìn)行了綜述。

1 ADRP基因結(jié)構(gòu)與功能

ADRP是從雜交小鼠脂肪細(xì)胞中分離出的425個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì)。該基因位于9p，基因片段總長(zhǎng)為5003 bp，等電點(diǎn)6.72。人類ADRP編碼一條相對(duì)分子質(zhì)量為48.1×103，由437個(gè)氨基酸組成的蛋白質(zhì)[1]。ADRP屬于PAT家族蛋白成員，與PAT家族（perilipin，ADFP，TIP47）成員共定位于脂滴表面，是保守性脂滴涂層蛋白，對(duì)脂滴形成起著重要作用[2]。

ADRP是體外脂肪分化過(guò)程中出現(xiàn)的第一個(gè)脂滴蛋白[3]，在激活和貯存脂滴過(guò)程中發(fā)揮重要作用。ADRP在調(diào)節(jié)脂類代謝的重要性已在最近研究中證實(shí)。有研究證明：ADRP的表達(dá)豐度在脂肪相關(guān)疾病中表達(dá)水平增加，且與脂肪含量成正比[4]。在已經(jīng)報(bào)道ADRP相關(guān)研究中，ADRP可作為鑒定脂肪肝疾病的標(biāo)志蛋白。通過(guò)基因敲除和反義寡核苷酸（ASO）可使ADRP含量降低，從而逆轉(zhuǎn)脂肪肝，改變脂類代謝[5]。在心臟血管粥樣斑塊疾病中，ADRP的上調(diào)增加脂滴積累。此外，ADRP還參與胰島β細(xì)胞的肌內(nèi)脂類代謝。

2 ADRP基因的表達(dá)和調(diào)控

2.1 ADRP在胰島β細(xì)胞中的表達(dá)和調(diào)控

ADRP在許多細(xì)胞脂滴代謝中起著關(guān)鍵作用，卻很少在胰島細(xì)胞中被關(guān)注。在胰島細(xì)胞中，ADRP的主要作用之一是作為儲(chǔ)存脂滴的倉(cāng)庫(kù)[6]。ADRP上調(diào)通常與胞內(nèi)脂滴積累有關(guān)。特別是在食物引起的肥胖患者胰島細(xì)胞中，ADRP與脂滴儲(chǔ)存有著密切關(guān)系。高脂肪飲食的小鼠，其胰島ADRP表達(dá)增加，在禁食后呈現(xiàn)ADRP動(dòng)態(tài)變化。說(shuō)明ADRP可作為非脂肪組織中胞內(nèi)脂滴的標(biāo)記。還有研究證實(shí)：C57Bl/6J肥胖小鼠高脂肪飲食導(dǎo)致脂肪組織和胰島細(xì)胞中額外甘油三酯的積累[7]。

ADRP是胰島素分泌細(xì)胞中脂肪酸利用的關(guān)鍵，ADRP的減少與脂肪酸攝取和脂肪分解減少有關(guān)。ADRP主動(dòng)參與脂滴代謝調(diào)控，調(diào)節(jié)胰島素分泌中脂肪酸的急性作用，對(duì)維持脂滴營(yíng)養(yǎng)作用和研究脂毒性至關(guān)重要。人胰島細(xì)胞中的額外脂肪酸可增加ADRP的表達(dá)。ADRP下調(diào)可降低脂肪酸的攝取、氧化和分解能力，破壞棕櫚酸酯，從而增加胰島素的分泌。因此，胰島分泌細(xì)胞中ADRP下調(diào)，可減少甘油三酯含量、脂肪酸利用、脂解作用，促進(jìn)胰島素分泌。

2.2 ADRP在脂肪肝中的表達(dá)

有關(guān)脂肪肝中Plin2的表達(dá)已有許多研究報(bào)道。2006年，有研究采用免疫組織化學(xué)驗(yàn)證法檢測(cè)人肝臟組織中Plin2蛋白[8]。肝臟樣品分別采用正常肝臟和脂肪肝患者的肝臟。與正常肝臟相比，脂肪肝患者的肝臟中Plin2蛋白表達(dá)效果較強(qiáng)。在肝細(xì)胞中脂滴表面可檢測(cè)出Plin2蛋白。2008年Straub等[9]和2009年Fujii等[10]發(fā)現(xiàn)：脂肪肝患者的肝臟組織中Plin2蛋白的表達(dá)增加。因此，脂肪肝疾病中，肝細(xì)胞內(nèi)脂滴的表面Plin2的表達(dá)是一種病態(tài)生理性的改變。

小鼠高脂肪飲食和缺乏瘦素的ob/ob小鼠中可產(chǎn)生脂肪肝。Plin2的表達(dá)也存在這些動(dòng)物模型的肝臟中。與對(duì)照組小鼠相比，在ob/ob小鼠的肝細(xì)胞中的脂滴表面，Plin2蛋白的表達(dá)量更高[11]。實(shí)時(shí)聚合酶鏈反應(yīng)顯示：在ob/ob小鼠肝臟中Plin2 mRNA的表達(dá)量增加，這說(shuō)明Plin2重新進(jìn)行表達(dá)。通過(guò)高脂肪飲食，肝臟中Plin2 mRNA和蛋白表達(dá)也相應(yīng)的增加。早在前兩周內(nèi)可見(jiàn)：高脂肪飲食小鼠的肝細(xì)胞內(nèi)Plin2的表達(dá)水平更高。高脂肪飲食后2周內(nèi)，通過(guò)顯微鏡可檢測(cè)到肝臟中脂滴的積累[12]，高脂肪飲食促進(jìn)肝細(xì)胞中Plin2表達(dá)增加，促進(jìn)脂滴積累。Plin2的超表達(dá)與脂滴聚集的膨脹有關(guān)系，當(dāng)細(xì)胞在去酯化的血清中培養(yǎng)時(shí)，Plin2超表達(dá)增加了細(xì)胞內(nèi)甘油三酯的聚集，通過(guò)Plin2表達(dá)增加可誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)脂滴積累。Chang等[13]證實(shí)：缺乏Plin2的小鼠肝內(nèi)甘油三酯減少60%，對(duì)飲食誘導(dǎo)的脂肪肝有抵抗力，Imai等[14]報(bào)道：Plin2反義寡核苷酸減少了在的ob/ob小鼠中和飲食有道肥胖小鼠中的脂肪肝，說(shuō)明在飲食誘導(dǎo)的脂肪肝生長(zhǎng)中，Plin2起著重要作用。通過(guò)高脂肪飲食，Plin2的表達(dá)與肝細(xì)胞中脂滴形成有關(guān)。

有研究表明：小鼠腹腔內(nèi)瞬時(shí)注射脂多糖（LPS）可誘導(dǎo)肝臟內(nèi)脂滴積累[15]。LPS注射12 h，可見(jiàn)脂滴積累和ADRP上調(diào)。這說(shuō)明：LPS不能增加PPARγ表達(dá)，LPS抑制PPARα表達(dá)和參與脂肪酸氧化的靶基因，通過(guò)抑制脂肪酸氧化作用，使肝臟中LPS誘導(dǎo)脂滴積累，因此PPARα起著重要作用。這個(gè)結(jié)果表明：在肝臟脂滴積累過(guò)程中，常見(jiàn)ADRP表達(dá)上調(diào)。此外，有研究證實(shí)：其他原子核受體如肝臟X受體（LXR）[16]，調(diào)控脂滴蛋白表達(dá)。Kotokorpi等[17]已證明，在人的肝細(xì)胞中，ADRP基因作為L(zhǎng)XR靶基因和LXR激動(dòng)劑，GW3965誘導(dǎo)初期肝細(xì)胞內(nèi)ADRP表達(dá)，說(shuō)明LXR參與肝內(nèi)ADRP表達(dá)。PPARs和LXR轉(zhuǎn)錄因子在脂滴蛋白表達(dá)中起著重要作用。Grefhorst等[18]通小鼠配位體藥物激活LXR，導(dǎo)致脂肪肝。由于ADRP表達(dá)與肝內(nèi)脂肪儲(chǔ)存有一定關(guān)系，這些研究說(shuō)明：通過(guò)增加肝內(nèi)ADRP表達(dá)，LXR可參與脂滴積累過(guò)程。

2.3 ADRP在泡沫細(xì)胞形成中的表達(dá)

ADRP在泡沫細(xì)胞形成和動(dòng)脈硬化發(fā)病過(guò)程中起著重要作用。人類單核細(xì)胞、巰乙酸小鼠腹膜巨噬細(xì)胞及巨噬細(xì)胞/單核細(xì)胞系中ADRP表達(dá)增強(qiáng)誘導(dǎo)不同形式脂滴的積累[19]，ADRP超表達(dá)增加THP-1巨噬細(xì)胞LDL孵育脂滴的積累，RNA干擾技術(shù)減少脂質(zhì)積累。從ADRP缺陷小鼠中分離出腹膜巨噬細(xì)胞，可見(jiàn)脂滴大量減少。通過(guò)RT-PCR反應(yīng)和原位雜交方法，對(duì)頸動(dòng)脈內(nèi)膜切除術(shù)標(biāo)本和冠狀動(dòng)脈研究，證明ADRP在脂滴豐富的巨噬細(xì)胞中高表達(dá)[20]。此外，頸動(dòng)脈內(nèi)膜切除術(shù)標(biāo)本的RT-PCR分析得出：在相同動(dòng)脈中，ADRP在動(dòng)脈硬化斑塊中的表達(dá)量是健康部位表達(dá)量的3.5倍[21]?；蛉笔У腃57BL/6J小鼠動(dòng)脈粥樣硬化中ADRP表達(dá)量是野生型C57BL/6J中的3.5倍[22]?；蛉笔У男∈笾校珹DRP失活顯著降低粥樣硬化病變泡沫細(xì)胞中脂滴的數(shù)量，ADRP失活和骨髓細(xì)胞特定失活可抑制動(dòng)脈硬化[22]。在沒(méi)有動(dòng)脈硬化病變的情況下，通過(guò)減少脂滴中的膽固醇酯（cholesterol ester，CE），ADRP可阻止膽固醇的反向運(yùn)輸。

ADRP對(duì)促進(jìn)巨噬細(xì)胞脂滴積累和泡沫細(xì)胞發(fā)展起著重要作用。非巨噬細(xì)胞中，甘油三酯分解研究顯示：ADRP的表達(dá)是抑制甘油三酯水解，促進(jìn)甘油三酯積累的過(guò)程，與小鼠甘油三酯脂肪酶、脂肪甘油三酯脂肪酶（ATGL）和脂滴減少有關(guān)[23]。有研究表明：通過(guò)刺激結(jié)合酯酰CoA進(jìn)入甘油三酯和抑制脂肪酸氧化，ADRP超表達(dá)增加THP-1巨噬細(xì)胞中甘油三酯含量[24]。有個(gè)別研究認(rèn)為并非perilipin在泡沫細(xì)胞形成中起重要作用或取代ADRP。與巨噬細(xì)胞ADRP表達(dá)相比，perilipin表達(dá)不受ADRP敲除應(yīng)答的影響[25]。此外，小鼠巨噬細(xì)胞中檢測(cè)不出圍脂滴蛋白的存在，也不表達(dá)ADRP[22]。

3 ADRP促進(jìn)脂類積累的機(jī)制

ADRP通過(guò)抑制胞內(nèi)帶有中性脂滴的脂肪酶的活性，促進(jìn)中性脂滴的積累，但ADRP阻止脂肪酶定位脂滴的機(jī)理尚不清楚。ADRP超表達(dá)與脂滴池膨脹有關(guān)，增加胞內(nèi)甘油三酯含量，如Swiss-3T3細(xì)胞的綠色熒光蛋白（GFP）-ADRP的超表達(dá)增加甘油三酯含量[26]。同樣在人胚胎腎（HEK）293細(xì)胞中ADRP穩(wěn)定的異源過(guò)表達(dá)，導(dǎo)致胞內(nèi)甘油三酯的積累[27]。

有研究已證實(shí)：ADRP對(duì)胞內(nèi)甘油三酯的作用是通過(guò)減少脂滴中甘油三酯的代謝實(shí)現(xiàn)的。研究通過(guò)抑制乙酰CoA合成酶，利用Triacsin C的活性來(lái)阻礙甘油三酯合成。當(dāng)細(xì)胞補(bǔ)充油酸劑，再用Triacsin C處理，胞內(nèi)甘油三酯含量可反映甘油三酯脂解速率[28]。與野生型HEK293細(xì)胞相比，補(bǔ)充油酸的HEK293細(xì)胞中ADRP的表達(dá)增加，具有較高甘油三酯含量[27]。通過(guò)顯微鏡和免疫印跡證實(shí)：ADRP通過(guò)減少甘油三酯酶、甘油三酯脂酶的定位，減少甘油三酯脂解作用[27]。

Listenberger等[27]研究證實(shí)：ADRP是如何從脂滴中排除其他蛋白的機(jī)理，即通過(guò)疏水作用與中性脂滴核心結(jié)合來(lái)結(jié)合脂滴，ADRP聚集磷脂，使每個(gè)脂滴周圍形成單分子層。當(dāng)與較低親和力脂滴相結(jié)合時(shí)，其他蛋白則不能進(jìn)入。因此，許多與人中性脂滴儲(chǔ)存疾病相關(guān)的ATGL自然突變體，導(dǎo)致來(lái)自于ATGL羧基末端的200個(gè)氨基酸末端缺失，其中包括所有預(yù)測(cè)的45個(gè)氨基酸疏水區(qū)域[29]。這些ATGL缺失突變體增加甘油三酯的脂解活性，減少脂滴結(jié)合能力。這可能是因?yàn)橹紊螦DRP抑制ATGL疏水區(qū)域進(jìn)入脂滴核心，但ATGL在脂滴結(jié)合的疏水模體的研究還未證實(shí)。

4 結(jié)論

ADRP是脂肪細(xì)胞分化和脂質(zhì)蓄積的標(biāo)志物，對(duì)促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)形成發(fā)揮著重要的作用。雖然已有許多研究對(duì)ADRP在脂滴形成過(guò)程中的作用進(jìn)行報(bào)道，但有關(guān)ADRP缺陷小鼠中肝臟甘油三酯減少的機(jī)制尚不清楚，ATGL在脂滴結(jié)合的疏水模體的研究還未被證實(shí)。通過(guò)對(duì)ADRP的研究，提高了對(duì)ADRP的生物學(xué)性質(zhì)及脂質(zhì)積累機(jī)制的認(rèn)識(shí)，為脂肪肝、動(dòng)脈粥樣硬化和肥胖等與脂質(zhì)代謝異常相關(guān)疾病的預(yù)防與治療帶來(lái)廣闊的前景。

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（收稿日期：2013-03-06）