淺談脂滴的發(fā)育和動員

劉思延 李紅強(qiáng) 李海玉 鐘潔 張瑾

（河北科技師范學(xué)院生命科技學(xué)院 河北昌黎 066600）

淺談脂滴的發(fā)育和動員

劉思延 李紅強(qiáng) 李海玉 鐘潔 張瑾*

（河北科技師范學(xué)院生命科技學(xué)院 河北昌黎 066600）

長期認(rèn)為脂滴是一種惰性結(jié)構(gòu)，逐漸發(fā)現(xiàn)表明，脂滴是一種動態(tài)結(jié)構(gòu)，負(fù)責(zé)脂質(zhì)儲存和能量代謝。本文對脂滴的發(fā)育、代謝、功能做一綜述。

脂滴 脂滴發(fā)育 脂滴動員 ATGL

脂滴的核心為中性脂,外面包被著一層磷脂單分子層。這種獨特的單分子層可以將細(xì)胞基質(zhì)中的水相和內(nèi)部的疏水相分離開,同時在脂滴表面的有一些脂滴相關(guān)蛋白,其中包括一些結(jié)構(gòu)蛋白、脂合成相關(guān)酶、酯酶以及膜轉(zhuǎn)運蛋白［1］。在脂肪細(xì)胞中,脂滴作為細(xì)胞內(nèi)儲存脂類的重要細(xì)胞器,為能量儲存場所以及提供細(xì)胞膜原料。當(dāng)機(jī)體能量匱乏時,通過分解脂肪來提供能量,即發(fā)生脂解作用。

1 脂滴的發(fā)育

脂滴的形成包括甘油、游離脂肪酸、甘油三酯等小分子轉(zhuǎn)入進(jìn)細(xì)胞；在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成甘油三酯,并以小脂滴的形式分泌到細(xì)胞基質(zhì)中；小的脂滴通過融合過程形成大脂滴,停留在細(xì)胞質(zhì)中,充當(dāng)能量儲存的細(xì)胞器［2］。

1.1 脂類小分子轉(zhuǎn)運

當(dāng)食物進(jìn)入消化道后會在胰蛋白酶和胃蛋白酶的作用下,將脂類食物分解為脂肪酸、二酰甘油、單酰甘油,轉(zhuǎn)送到細(xì)胞中重新合成TAG。之后進(jìn)入內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔,與載脂蛋白B48,載脂蛋白E以及載脂蛋白C II結(jié)合形成乳糜微粒,經(jīng)由血液轉(zhuǎn)送到全身各個組織。中性脂肪會在脂蛋白酶的作用下,分解成FFA,并在脂肪酸轉(zhuǎn)運蛋白酶CD36的作用下,重新進(jìn)入細(xì)胞。而當(dāng)人體攝入過量的脂肪時,這種過量的脂肪酸會被送進(jìn)肝臟中,重新合成TAG,并在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中與載脂蛋白相結(jié)合,形成極低密度脂蛋白（VLDL）,VLDL被肝臟分泌到血液之中后,會被送入肝臟或者肌肉組織之中。FA進(jìn)入肝臟或者肌肉組織之中后被儲存起來或者被氧化利用。FA是具有毒性的,因此進(jìn)入細(xì)胞后,FA是與FA結(jié)合蛋白（FABP）結(jié)合后轉(zhuǎn)運的。FABP家族成員有很多,其中在脂肪細(xì)胞中的種類是FABP4,又叫做A-FABP。FA結(jié)合蛋白對脂肪代謝有十分重要的作用。

1.2 脂滴的生產(chǎn)

脂滴上的中性脂核心是在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上合成的［3］,有三種假設(shè)來說明脂滴在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的形成,首先是出芽假說,指的是脂滴直接在細(xì)胞基質(zhì)之中積累之后,通過出芽的方式離開內(nèi)質(zhì)網(wǎng),之后包裹在脂滴表面的磷脂雙分子層會重新排布,形成磷脂單分子層。第二種假說是脂滴在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中合成后由兩邊的單分子膜縊裂之后形成一個包裹著單分子層膜的脂滴,第三種也是脂滴在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔中形成之后,由一種類似與出芽的方式由外層的質(zhì)膜斷裂而從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上分離出來。

1.3 脂滴的融合

脂滴的大小差異很大,直徑從20納米到100納米不等。那么脂滴的大小是如何有如此大的差別呢。對于脂滴大小的問題,用新的概念----脂滴融合進(jìn)行解釋,小脂滴之間通過相互融合可以形成大脂滴［4-5］。研究表明,供體膜上的synaptobrevin提供一束a螺旋結(jié)構(gòu),受體膜上的sytaxin 和SNSP25分別提供一束和兩束a螺旋結(jié)構(gòu),三者形成四螺旋束,促進(jìn)兩個具有單層磷脂膜結(jié)構(gòu)的脂滴融合,最終完成融合過程。但是這一模型還有待進(jìn)一步的實驗證明［7］。最近研究發(fā)現(xiàn)脂肪細(xì)胞中另一種脂滴結(jié)合蛋白FSP27,在小脂滴融合過程中發(fā)揮重要作用［5,6］。

2 脂滴動員

脂滴通過酯酶水解來為細(xì)胞活動提供能量,激素敏感脂酶HSL被認(rèn)為控制著脂滴內(nèi)脂類的水解。當(dāng)脂解激素刺激Perilipin使HSL

磷酸化后,HSL轉(zhuǎn)移到細(xì)胞質(zhì)中的小脂滴上。HSL重要功能是分解脂質(zhì)。HSL活性的重要調(diào)節(jié)方式是磷酸化,主要有兩條途徑可以激活HSL。一種為cAMP/PKA途徑：脂解信號分子與細(xì)胞膜表面相應(yīng)G蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合,然后激活G蛋白,隨后是腺苷酸環(huán)化酶產(chǎn)生活性,導(dǎo)致促進(jìn)環(huán)磷腺苷（cAMP）的合成,細(xì)胞內(nèi)的cAMP激活PKA,最終使細(xì)胞內(nèi)的HSL磷酸化。另一種為MAPK/ERK途徑,途徑主要通過激活MAPK以及細(xì)胞外信號調(diào)節(jié)激酶（ERK）,使HSL被磷酸化,促進(jìn)脂肪的分解代謝,有大約1/3的β腎上腺素是這種方式發(fā)揮功能。HSL對脂肪的分解速度起到了閥門作用,主要能水解MD、CE、TG、DG等,產(chǎn)生脂肪酸和甘油。在肝臟中廣泛存在,另外在肌肉、腎上腺、胰腺、睪丸等組織中也有一定量的表達(dá)［8］。

3 脂滴與其它的細(xì)胞結(jié)構(gòu)相互作用

有越來越多證據(jù)顯示脂滴能夠動態(tài)的與其它的細(xì)胞結(jié)構(gòu)相互作用,由于是內(nèi)質(zhì)網(wǎng),線粒體,過氧化物酶體,質(zhì)膜,但是有關(guān)于這些功能與作用的認(rèn)識比較缺乏。這些與脂滴聯(lián)系比較緊密的細(xì)胞結(jié)構(gòu),可能與促進(jìn)脂滴物質(zhì)的交換相關(guān)。另外脂滴可能會給這些相關(guān)的細(xì)胞結(jié)構(gòu)提供脂質(zhì)。最近有研究表明脂滴在生理和病理方面存在其他的作用。越來越多的證據(jù)表明脂滴在脂質(zhì)代謝中有著動態(tài)調(diào)控。這種動態(tài)的特性主要表現(xiàn)在不同的細(xì)胞或者在不同的生理時期,脂滴表面的蛋白和脂滴自身的成分都有變化。同時也有證據(jù)表明脂滴也可以與其它細(xì)胞器相互作用。因此對與脂滴的形成與分解的研究有助于我們對于相關(guān)代謝疾病的研究。

4 總結(jié)與展望

脂滴在脂類代謝和能量代謝扮演中重要作用。但是最近的研究表明脂滴還和很多的生理與病理特征相聯(lián)系,影響著許多的代謝相關(guān)的疾病。脂滴也不是一般認(rèn)為的一種惰性的細(xì)胞器,他與細(xì)胞內(nèi)其他的細(xì)胞器保持著緊密聯(lián)系,這些細(xì)胞器包括線粒體,內(nèi)質(zhì)網(wǎng),以及過氧化物酶體等。這些細(xì)胞器代表著大分子的生物合成,能量轉(zhuǎn)化,蛋白轉(zhuǎn)運,信號傳遞等過程,因此脂滴的功能探索還需更多工作來進(jìn)一步揭示。

［1］Na H，Zhang P，Chen Y，et al.Identification of lipid droplet structure-like/resident proteins in Caenorhabditis elegans［J］. Biochim Biophys Acta，2015.

［2］Wang C W.Lipid droplet dynamics in budding yeast［J］.Cell Mol Life Sci，2015.

［3］Wilfling F，Haas J T，Walther T C，et al. Lipid droplet biogenesis［J］.Curr Opin Cell Biol，2014（29）：39-45.

［5］李紅強(qiáng)，周磊，舒樂，等.豬FSP27的定位和功能研究［J］.畜牧與獸醫(yī)，2012（S1）：301.

［7］Zhao L，Dai J，Wu Q.Autophagy-like processes are involved in lipid droplet degradation in Auxenochlorella protothecoides during the heterotrophy-autotrophy transition［J］.Front Plant Sci，2014（5）：400.

［8］李紅強(qiáng).CIDEc在脂滴形成中的功能［D］.華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

Lipid-droplet development and Lipiddroplet development

Liu Siyan，Li Hongqiang，Li Haiyu，Zhong Jie，Zhang Jin
（College of Life Sciences， Hebei Normal University of Science & Technology，Changli Hebei Province， 066600，China）

Long considered to be inert， LDs have recently attracted great interest as dynamic structures at the hub of lipid and energy metabolism. The discovery of differences in protein and lipid compositions of LDs in different cell types and physiological states. This review highlights fundamental aspects of LD biogenesis，catabolism， and functional activities in cells.

Lipid droplet； Lipid-droplet development； Lipid-droplet development

S641.2

A

1674-2060（2016）03-0022-01

河北省自然基金杰出青年基金（C2014407083）；河北省“三三三”人才資助計劃 （A201400137）；針灸配合太極拳對腰椎間盤突出癥的康復(fù)與治療（201506175）

劉思延（1989—），女，河北人，碩士研究生，助教，研究方向：銅離子在體內(nèi)的轉(zhuǎn)運、癌癥基因。

張瑾（1976—），男，遼寧鞍山人，1995.9-1999.7在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)土地與環(huán)境學(xué)院攻讀農(nóng)業(yè)化學(xué)學(xué)士學(xué)位，1999.9-2002.7在沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)土地與環(huán)境學(xué)院攻讀微生物學(xué)碩士學(xué)位；2002.7—2005.12在中國農(nóng)業(yè)大學(xué)攻讀生物化學(xué)與分子生物學(xué)博士學(xué)位；2005.12-2006.04在中國科學(xué)院廣州生物醫(yī)藥與健康研究院分子醫(yī)學(xué)中心工作。2011.03-2011.09美國科羅拉多大學(xué)健康醫(yī)學(xué)中心，訪問副教授。