內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在糖脂代謝中的作用研究進(jìn)展

文慶華魏守海

（1.四川省廣元市農(nóng)業(yè)局，四川廣元 628017；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，四川雅安 625014）

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在糖脂代謝中的作用研究進(jìn)展

文慶華1魏守海2

（1.四川省廣元市農(nóng)業(yè)局，四川廣元 628017；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，四川雅安 625014）

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激已被證實(shí)參與多種疾病的分子機(jī)制，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激通過(guò)影響代謝通路在糖脂代謝紊亂的發(fā)生發(fā)展中扮演重要的角色。本文主要從脂質(zhì)代謝和糖代謝兩個(gè)方面討論內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)與糖脂代謝的關(guān)系及其調(diào)控機(jī)制。

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激 脂類代謝 糖代謝 調(diào)控機(jī)制

在真核細(xì)胞中，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是蛋白質(zhì)合成、折疊、加工及其質(zhì)量監(jiān)控的重要場(chǎng)所。在正常的生理狀態(tài)下，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)蛋白質(zhì)的合成正確折疊、運(yùn)輸與錯(cuò)誤蛋白的降解有序進(jìn)行[1]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激（ER stress）是指未折疊的蛋白質(zhì)在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)聚集和細(xì)胞內(nèi)鈣離子自我平衡的失衡狀態(tài)。發(fā)生內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激時(shí)，激活非折疊蛋白反應(yīng)（UPR），三個(gè)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)跨膜蛋白ATF6、PERK和IRE1介導(dǎo)的三條極為關(guān)鍵的UPR信號(hào)通路隨之被激活，調(diào)控下游相關(guān)基因的表達(dá)，以增強(qiáng)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)對(duì)蛋白折疊的處理能力[2]。氧化應(yīng)激、化學(xué)性毒物損害、肝細(xì)胞病毒感染、代謝失衡以及濫用藥物和酗酒都可以導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的發(fā)生[3，4]。當(dāng)肝細(xì)胞處于內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激時(shí)會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞發(fā)生病理變化，引起如脂肪堆積、炎癥和肝細(xì)胞凋亡等變化，并最終導(dǎo)致一系列肝疾病[5]。近來(lái)大量研究表明，在哺乳動(dòng)物中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與機(jī)體糖脂代謝的調(diào)控過(guò)程密切相關(guān)。本文將對(duì)近年來(lái)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在糖脂代謝中的作用研究進(jìn)展作一綜述。

1 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激與脂質(zhì)代謝

有文獻(xiàn)證實(shí)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)的功能紊亂和脂質(zhì)代謝的調(diào)節(jié)有直接聯(lián)系，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激是肝細(xì)胞脂肪變性發(fā)展中的促進(jìn)因素[6]。高飽和脂肪酸喂養(yǎng)的W istar大鼠發(fā)生肝脂肪變性，ALT、AST 增高，ERS標(biāo)志蛋白CHOP、Grp78 / B ip、XBP-1表達(dá)增加，以及與細(xì)胞凋亡密切相關(guān)的caspase3活性增強(qiáng)，這些結(jié)果與高不飽和脂肪酸喂養(yǎng)組對(duì)比顯著增加[7]，而多n-3不飽和脂肪酸缺乏飲食引起小鼠肝臟發(fā)生脂肪變性，同時(shí)伴隨UPR 標(biāo)志物表達(dá)減少[8]。有研究發(fā)現(xiàn)在化合物衣霉素誘導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激下，在基因敲除內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)通路中不同蛋白（ATF6a、eIF2a、IRE1a）的小鼠模型中，都表現(xiàn)出內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激失調(diào)，肝細(xì)胞脂肪變性，提示ERS可能是引起脂肪肝的基礎(chǔ)[6]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在脂肪代謝過(guò)程中的參與機(jī)制包括：通過(guò)調(diào)節(jié)與脂肪代謝相關(guān)因子的轉(zhuǎn)錄影響脂類代謝；通過(guò)影響ApoB調(diào)節(jié)VLDL-TG的分泌；通過(guò)調(diào)節(jié)SREBP影響脂肪酸合成。此外，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)信號(hào)通路還可以通過(guò)影響胰島素信號(hào)通路來(lái)調(diào)控脂質(zhì)代謝。高熱量飲食、胰島素抵抗、酒精等因素引起肝細(xì)胞內(nèi)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的發(fā)生，通過(guò)誘導(dǎo)脂肪堆積導(dǎo)致肝脂肪變性，而肝脂肪變性反過(guò)來(lái)又能進(jìn)一步加劇內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激[9]。

2 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激調(diào)控脂質(zhì)代謝的分子機(jī)制

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可以調(diào)控脂質(zhì)代謝相關(guān)因子的轉(zhuǎn)錄調(diào)控脂質(zhì)代謝。有研究顯示，用衣霉素處理導(dǎo)致的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激能夠引起肝組織中脂質(zhì)代謝通路相關(guān)基因表達(dá)水平降低，如Fas、Srebp1、PGC-1α、CEBPα及PPARα等；在缺乏ATF6、IRE1或者表達(dá)eIF2α突變蛋白的小鼠中，衣霉素處理導(dǎo)致的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激同樣顯著降低肝臟脂質(zhì)代謝相關(guān)基因的表達(dá)水平。當(dāng)PERK 通路被激活后誘導(dǎo)eIF2α的磷酸化，磷酸化的eIF2α將誘導(dǎo)c/EBP 蛋白的表達(dá)，進(jìn)而增加調(diào)節(jié)脂肪代謝的核受體PPARγ的表達(dá)[10]。肝細(xì)胞中與脂肪酸合成的相關(guān)基因如Scd-1、Acc2和Dgat2的轉(zhuǎn)錄可以被XBP-1s 調(diào)節(jié)[11]。實(shí)驗(yàn)證明，敲除肝臟了XBP-1 的動(dòng)物模型中，血清中甘油三酯和膽固醇與正常的動(dòng)物模型相比呈現(xiàn)下降，在高熱量食物喂食條件下不會(huì)導(dǎo)致脂肪肝的發(fā)生[6]。對(duì)于ATF6 通路，有研究發(fā)現(xiàn)ATF6 缺陷的小鼠中發(fā)生內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激時(shí)，肝臟脂肪代謝相關(guān)基因的表達(dá)呈現(xiàn)顯著的降低。此外，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)通路上的關(guān)鍵蛋白CHOP 也可能介入肝細(xì)胞的脂肪代謝中，其可能是介導(dǎo)劇烈內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激導(dǎo)致脂肪代謝基因表達(dá)下降的關(guān)鍵因子[6]。亦有報(bào)道證實(shí)，CHOP缺陷性的小鼠在受到衣霉素刺激時(shí)，肝臟脂肪代謝基因的表達(dá)沒(méi)有改變[12]。另外，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激還可以通過(guò)SREBP 來(lái)調(diào)控脂質(zhì)代謝[13]。SREBP 前體與脂肪合成的負(fù)調(diào)節(jié)物Insig-1和SCAP以SREBP-SCAP 復(fù)合體的形式存在，因?yàn)槟懝檀紝?dǎo)致SCAP 的構(gòu)象變化而駐留在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可以干擾膽固醇的抑制作用。同時(shí)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激還可以通過(guò)間接途徑對(duì)SREBP 進(jìn)行調(diào)節(jié)，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的胰島素抵抗亦可誘導(dǎo)SREBP 的表達(dá)[14]。眾多的研究表明，在原代培養(yǎng)的肝細(xì)胞中過(guò)表達(dá)Bip可以阻止胰島素誘導(dǎo)SREBP1c 的激活[15]。在ob/ob小鼠也觀察到了Bip的過(guò)表達(dá)抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)和SREBP 的激活[15]，由此猜測(cè)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的Bip可能參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中SRENBP-SCAP 復(fù)合體的形成，在維持復(fù)合體形態(tài)中承擔(dān)一定功能。

Apo B 是在脂質(zhì)分泌過(guò)程中起重要調(diào)控作用的蛋白，介導(dǎo)的VLDL分泌可以將脂質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)出細(xì)胞。當(dāng)PERK 激活時(shí)，全面下調(diào)蛋白質(zhì)的翻譯，同時(shí)會(huì)增加由IRE-1/JNK介導(dǎo)的ERAD，導(dǎo)致ApoB水平的下降，干擾VLDL的分泌。在過(guò)表達(dá)Apo B的轉(zhuǎn)基因小鼠中也發(fā)現(xiàn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激被激活，通過(guò)IRE-1/JNK介導(dǎo)IRS-1的磷酸化影響與脂肪代謝有密切關(guān)系的胰島素的活動(dòng)，展示出更低的AKT 水平和GSK-3a/b（ser21/9）的磷酸化水平[16，17]。此外，敲除Apo B 亦可以導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)，升高Akt和GSK-3 的磷酸化水平[17]。

3 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在糖代謝中的作用

內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激激活的轉(zhuǎn)錄因子能夠與糖代謝相關(guān)的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子發(fā)生作用，從而控制代謝調(diào)控的信號(hào)網(wǎng)絡(luò)與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)功能的整合。這表現(xiàn)在活化的ATF6能夠與調(diào)控肝臟糖異生過(guò)程的轉(zhuǎn)錄因子CRTC2 發(fā)生相互作用[18]、XBP1s與PI3K的p85α和p85β亞基[19-20]、糖異生轉(zhuǎn)錄因子FoxO1之間的相互作用[21]。在Wang等[18]的研究中，短期的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激觸發(fā)CRTC2的去磷酸化和轉(zhuǎn)位入核，通過(guò)與活化的ATF6相互作用，直接作用于XBP1的啟動(dòng)子，促進(jìn)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)質(zhì)量控制相關(guān)的基因表達(dá)。而ATF6激活后能破壞CREBCRTC2的結(jié)合，以此抑制CRTC2結(jié)合到糖異生相關(guān)基因的啟動(dòng)子上，從而減少肝臟糖的產(chǎn)生。同時(shí)，ATF6與CRTC2的相互作用可能是在肥胖與糖尿病中抑制糖異生的重要靶點(diǎn)，因?yàn)樵诜逝謩?dòng)物中過(guò)量表達(dá)ATF6能有益的逆轉(zhuǎn)CRTC2對(duì)糖異生相關(guān)基因的作用。最新報(bào)道的研究[21]還發(fā)現(xiàn)，剪切形式的XBP1s能與FoxO1相互作用，促進(jìn)蛋白酶體介導(dǎo)發(fā)生的FoxO1降解；在胰島素缺陷或胰島素抵抗的動(dòng)物模型中，XBP1s的過(guò)表達(dá)能改善高血糖癥狀，而且這種改善與胰島素信號(hào)通路活性或內(nèi)質(zhì)網(wǎng)折疊能力無(wú)關(guān)；而過(guò)表達(dá)無(wú)DNA結(jié)合活性的突變體XBP1s仍然可以降低ob/ob小鼠的血糖水平、提升葡萄糖的耐受性，進(jìn)一步證明了XBP1s的代謝效應(yīng)獨(dú)立于其在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)中的作用。對(duì)另一個(gè)分子伴侶蛋白ORP15的表達(dá)操作研究同樣證明內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激在葡萄糖代謝中的重

要作用[22]。肝臟中過(guò)量表達(dá)ORP150顯著改善胰島素抵抗和葡萄糖耐受性，糖異生中的關(guān)鍵酶PEPCK和G6Pase的表達(dá)水平都伴隨ORP150的過(guò)表達(dá)發(fā)生相應(yīng)的變化。這些結(jié)果進(jìn)一步證明了內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激參與糖代謝平衡。與此結(jié)論相一致的是，研究發(fā)現(xiàn)[2，4]若將2型糖尿病模型Akita小鼠和表達(dá)ORP150的小鼠雜交，胰島素耐受試驗(yàn)和高胰島素-正常葡萄糖鉗夾實(shí)驗(yàn)都顯示ORP150能增加肝臟對(duì)血液中葡萄糖的吸收。因此，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)分子參與了肝臟糖代謝的調(diào)節(jié)網(wǎng)絡(luò)，在代謝性疾病的發(fā)生發(fā)展中扮演不容忽視的重要角色。綜上所述，內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)急與體內(nèi)糖脂代謝緊密相關(guān)，體內(nèi)和體外研究均發(fā)現(xiàn)，非酒精性脂肪肝疾病（NAFLD）的發(fā)生不僅伴隨著糖脂代謝的紊亂，并有內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)急反應(yīng)的參與[23]。因此，弄清內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)急在糖脂代謝中的調(diào)控機(jī)制，有助于全面解析肝臟脂質(zhì)代謝中內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)的機(jī)制，為脂肪肝的治療提供新的干預(yù)途徑。

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文慶華（1981—），女，四川廣元人，農(nóng)學(xué)學(xué)士，主要從事動(dòng)物遺傳育種與養(yǎng)殖技術(shù)推廣。