骨骼肌線粒體與脂滴動(dòng)態(tài)變化及相互聯(lián)系研究進(jìn)展

鄭 義，徐曉陽(yáng)，薄 海，張 勇

骨骼肌是人體最大的運(yùn)動(dòng)器官，其重量約占總體重的40%。線粒體是骨骼肌纖維的主要能源工廠，主要通過(guò)TCA循環(huán)及β氧化分解糖類(lèi)與脂類(lèi)產(chǎn)生能量。脂滴是中性脂質(zhì)（主要為甘油三酯）、磷脂及膽固醇的主要貯存細(xì)胞器，廣泛分布于真核細(xì)胞中。骨骼肌纖維的脂滴直徑在0.04～100μm左右[1]，由磷脂單分子層包裹。線粒體與脂滴由于其生物學(xué)特性都存在十分活躍的動(dòng)態(tài)變化，多項(xiàng)研究均表明線粒體與脂滴可以通過(guò)融合分裂的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行相互接觸，且兩細(xì)胞器之間的動(dòng)態(tài)接觸可以隨外界環(huán)境及干預(yù)方式的改變發(fā)生相應(yīng)的變化。線粒體與脂滴的相互接觸聯(lián)系在脂質(zhì)代謝與能量底物轉(zhuǎn)換方面起著十分重要的作用，因此揭示骨骼肌線粒體與脂滴之間的相互聯(lián)系有助于人們更深層次的發(fā)現(xiàn)與了解兩細(xì)胞器間相互作用的生理與生化意義。本綜述嘗試從線粒體融合分裂與脂滴相關(guān)研究中總結(jié)出兩細(xì)胞器的動(dòng)態(tài)變化及相互聯(lián)系，為更好的理解骨骼肌線粒體與脂滴之間的相互聯(lián)系及變化提供實(shí)驗(yàn)與理論依據(jù)。

1 線粒體概述

線粒體是真核細(xì)胞中制造生命所必需能量的重要細(xì)胞器。目前認(rèn)為，線粒體來(lái)源于其他細(xì)胞生物，且線粒體是除細(xì)胞核以外唯一具有DNA的細(xì)胞器，即“線粒體伴隨內(nèi)共生進(jìn)化”理論。線粒體由線粒體外膜（OMM）、膜間隙（IMS）、線粒體內(nèi)膜（IMM）和可溶性基質(zhì)（Matrix）組成。線粒體外膜參與線粒體與胞質(zhì)之間進(jìn)行的代謝交換，并與其他細(xì)胞器產(chǎn)生物理接觸，穩(wěn)定線粒體形態(tài)；線粒體內(nèi)膜由邊界膜（Boundary）和嵴（Cristae）構(gòu)成，邊界膜平行于線粒體外膜并允許蛋白在線粒體內(nèi)膜和基質(zhì)之間進(jìn)行交換；線粒體嵴是線粒體內(nèi)膜進(jìn)入基質(zhì)的突起，擴(kuò)大了線粒體內(nèi)膜的表面積，同時(shí)也是發(fā)生氧化磷酸化（OXPHOS）的電子傳遞鏈復(fù)合體的關(guān)鍵位置。線粒體是一種高度動(dòng)態(tài)變化的細(xì)胞器，線粒體持續(xù)不斷地發(fā)生融合與分裂的動(dòng)力學(xué)變化對(duì)于線粒體生物合成、自噬、凋亡乃至細(xì)胞生物遺傳與功能維持都至關(guān)重要。

1.1 骨骼肌線粒體融合機(jī)制

骨骼肌纖維中線粒體的形態(tài)與結(jié)構(gòu)是不斷變化的，線粒體需要不斷的通過(guò)融合與分裂以來(lái)保持其形態(tài)與功能的完整性[2]。當(dāng)骨骼肌纖維線粒體的融合程度大于分裂時(shí)，線粒體則多呈現(xiàn)“管狀”（tubular）結(jié)構(gòu)；而當(dāng)分裂大于融合時(shí)，線粒體則呈現(xiàn)“碎片化”（fragment）顆粒結(jié)構(gòu)[3]。由于線粒體的雙層膜結(jié)構(gòu)，線粒體的融合與分裂則需要完成線粒體外膜與內(nèi)膜的融合與分裂。一般認(rèn)為線粒體融合需要線粒體外膜的融合與內(nèi)膜的融合，兩者調(diào)控機(jī)制略有不同。線粒體外膜融合在線粒體融合蛋白1（MFN1）及融合蛋白2（MFN2）的調(diào)控下進(jìn)行，雖然有研究[4]表明，MFN1在線粒體融合功能方面更加專(zhuān)一且似乎更強(qiáng)于MFN2，但MFN1與MFN2兩者作用具有一定的互補(bǔ)性。MFN1和MFN2經(jīng)由高度相似的卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域（HR2結(jié)構(gòu)域）相互作用形成同源（即MFN1-MFN1或MFN2-MFN2）或異源（MFN1-MFN2）二聚體，并依賴(lài)于GTPase水解從而介導(dǎo)線粒體外膜的融合[5]。線粒體內(nèi)膜融合在視神經(jīng)萎縮蛋白1（OPA1）的介導(dǎo)下進(jìn)行。人類(lèi)OPA1的mRNA有8種構(gòu)型，由于來(lái)自外顯子4、4b與5b的選擇性剪切，mRNA可以編碼924到1 014種氨基酸的8種OPA1蛋白。OPA1蛋白N端均包括一個(gè)線粒體靶向序列，后接一個(gè)跨膜結(jié)構(gòu)域（TM），此結(jié)構(gòu)域嵌入IMM及一個(gè)螺旋結(jié)構(gòu)域中[6]。通過(guò)OMM和IMM轉(zhuǎn)位酶導(dǎo)入OPA1前體蛋白后，線粒體靶向裂解產(chǎn)生內(nèi)膜錨定的OPA1長(zhǎng)型（L型），L-OPA1可在N端進(jìn)一步蛋白水解處理，產(chǎn)生可溶于線粒體膜間隙的OPA1短型（S型）[7]。迄今發(fā)現(xiàn)2種IMM肽酶參與了OPA1的剪切：OMA1與YME1L。正常通常情況下，YME1L保持激活狀態(tài)；但在壓力、線粒體功能障礙（ATP合成下降、膜電位下降等）及凋亡等情況下，OMA1持續(xù)激活并與YME1L產(chǎn)生拮抗作用，使YME1L失活[8]。通常認(rèn)為細(xì)胞可通過(guò)L-OPA1與SOPA1的比例調(diào)控線粒體融合及線粒體嵴結(jié)構(gòu)等功能。線粒體融合對(duì)于線粒體動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性具有十分重要的意義，MFN2缺陷成纖維細(xì)胞雖然內(nèi)源耦合呼吸未發(fā)生變化，但表現(xiàn)為線粒體膜電位的顯著下降。線粒體膜融合使不同的線粒體膜與線粒體基質(zhì)進(jìn)行物質(zhì)交換，減少mt DNA的突變，促進(jìn)線粒體間的相互協(xié)同與網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的形成，從而有助于恢復(fù)因應(yīng)激導(dǎo)致的局部線粒體缺失、減少脂溶性代謝物與氧擴(kuò)散時(shí)間，進(jìn)而維持線粒體的基本功能[9]。

1.2 骨骼肌線粒體分裂機(jī)制

調(diào)控骨骼肌線粒體分裂的蛋白有DRP1（又被稱(chēng)為DNM1L）、FIS1、MFF等，其中DRP1是真核生物參與線粒體分裂的最主要蛋白。DRP1介導(dǎo)線粒體分裂的過(guò)程如下：分裂開(kāi)始時(shí)，線粒體外膜的DRP1受體（MFF、FIS1以及MID49/51等）將DRP1募集于于線粒體周?chē)?，DRP1可形成多聚體并形成環(huán)狀螺旋，成環(huán)而繞在線粒體表面，其進(jìn)而通過(guò)水解GTP為分子構(gòu)象改變提供能量，DRP1環(huán)收縮從而使線粒體分裂成兩個(gè)子線粒體[10]。分裂完成后，蛋白激酶A（PKA）通過(guò)磷酸化DRP1 656位絲氨酸殘基介導(dǎo)了DRP1磷酸化，將P-DRP1后從OMM轉(zhuǎn)位至胞質(zhì)中，隨后降解失活[11-12]（見(jiàn)圖1）。有研究[13]表明，在使用mdivi-1（DRP1抑制劑）干預(yù)C2C12細(xì)胞后，線粒體趨于融合態(tài)且氧化能力有所增加。也有文獻(xiàn)[14]表明，S-OPA1參與了線粒體分裂。線粒體分裂可以通過(guò)分裂功能失調(diào)的部分線粒體從而減輕線粒體損傷，減輕線粒體損傷所帶來(lái)的負(fù)面效果。

圖1 線粒體融合與分裂調(diào)控模式圖[12]Figure1 Regulation of MitochondrialFusion and Fission[12]

1.3 運(yùn)動(dòng)與營(yíng)養(yǎng)對(duì)線粒體融合與分裂的影響

正常情況下，骨骼肌線粒體處于高度動(dòng)態(tài)平衡中。但是在高脂、高糖營(yíng)養(yǎng)狀況下，胰島素抵抗（IR）、二型糖尿?。═2DM）情況下，骨骼肌線粒體融合分裂平衡則有可能會(huì)被打破。不同形式的運(yùn)動(dòng)對(duì)骨骼肌線粒體融合與分裂的作用也不盡相同。早期的研究[15]表明，隨著有氧運(yùn)動(dòng)時(shí)間的增加線粒體數(shù)量明顯增加，體積變大，線粒體嵴成管狀；但力竭運(yùn)動(dòng)后線粒體膜與線粒體嵴均出現(xiàn)了不同程度的溶解。H.DING等[16]報(bào)道隨著一次大強(qiáng)度急性運(yùn)動(dòng)時(shí)間的增加，骨骼肌mfn1/mfn2 mRNA的表達(dá)逐漸下降，同時(shí)骨骼肌MFN1蛋白水平下降，而骨骼肌fis1 mRNA表達(dá)和FIS1蛋白含量顯著升高，上述結(jié)果提示一過(guò)性大強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)后骨骼肌線粒體趨向于分裂。研究表明一次大負(fù)荷離心運(yùn)動(dòng)后骨骼肌線粒體分裂蛋白表達(dá)也顯著增加。此外有研究[17]表明離心運(yùn)動(dòng)后即刻針刺可以顯著降低線粒體Cyt-C濃度并提高線粒體膜電位水平，通過(guò)抑制線粒體自噬蛋白FNDC1的表達(dá)抑制線粒體分裂。錢(qián)帥偉等[18]報(bào)道急性跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)后骨骼肌MDA含量顯著上升，SOD活性下降，自由基（reactive oxygen species，ROS）水平顯著升高，提示急性運(yùn)動(dòng)后ROS大量增加可能是線粒體分裂的誘導(dǎo)因素之一。N.P.GREENE等人[19]研究發(fā)現(xiàn)高脂飲食降低了骨骼肌MFN2、OPA1的蛋白表達(dá)量，但對(duì)DRP1的表達(dá)并未產(chǎn)生顯著影響，而隨后4周中等強(qiáng)度耐力運(yùn)動(dòng)干預(yù)則顯著提高了骨骼肌OPA1的表達(dá)。上述幾項(xiàng)研究的實(shí)驗(yàn)對(duì)象均為成年個(gè)體，而L.GAUDET等人[20]的研究表明表面年輕個(gè)體短時(shí)間內(nèi)高脂飲食干預(yù)并未損傷趾長(zhǎng)伸?。‥DL）的線粒體融合分裂蛋白表達(dá)，但比目魚(yú)肌（SOL）DRP1的表達(dá)量則顯著增加了4倍，提示線粒體融合分裂能力與個(gè)體年齡、暴露時(shí)間及肌肉類(lèi)型分型均存在一定關(guān)系。而最新的一項(xiàng)研究中，S.PATTANAKUHAR等人[21]發(fā)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)與熱量限制節(jié)食（Caloric Restriction，CR）均可在一定程度上減輕高脂干預(yù)對(duì)骨骼肌線粒體造成的損傷，即增加骨骼肌MFN2表達(dá)并降低DRP1的表達(dá)。

2 脂滴及脂滴動(dòng)力學(xué)

早期的研究認(rèn)為，脂滴僅僅是儲(chǔ)存脂質(zhì)的細(xì)胞器。在營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩的情況下，底物以脂質(zhì)特別是甘油三酯的形式被儲(chǔ)存在脂滴中；當(dāng)機(jī)體處于饑餓或運(yùn)動(dòng)等應(yīng)激狀態(tài)下，細(xì)胞便可通過(guò)β氧化釋放游離脂肪酸滿足機(jī)體的能量需求。然而直到最近幾十年脂滴關(guān)于代謝、調(diào)節(jié)等的重要作用才被重新認(rèn)知。脂滴的形成機(jī)制迄今為止尚無(wú)明確的定論，經(jīng)典的“出芽”（Budding Off）模型指出內(nèi)質(zhì)網(wǎng)內(nèi)的球形結(jié)構(gòu)脂醇通過(guò)“出芽”方式形成了脂滴[22]，這一模型也解釋了圍脂滴蛋白與載脂蛋白同源性的原因。近年來(lái)另一種脂滴生成模型也有所發(fā)展，即脂質(zhì)積累于在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)小囊泡膜一側(cè)，最終壓迫形成脂滴并釋放至胞質(zhì)[23]。上述兩種模型雖然不相互排斥，但這兩種假說(shuō)者均缺乏足夠的實(shí)驗(yàn)證據(jù)。

由于脂滴和線粒體都是高度動(dòng)態(tài)的細(xì)胞器，近些年的研究中已有人比照線粒體動(dòng)力學(xué)提出了脂滴動(dòng)力學(xué)的概念。由于脂滴主要儲(chǔ)存中性脂質(zhì)即甘油三酯（Triglyceride，TAG），故脂滴的合成與增長(zhǎng)則與細(xì)胞內(nèi)TAG的轉(zhuǎn)運(yùn)與合成密不可分。外源性TAG無(wú)法直接進(jìn)入骨骼肌，在被分解為游離脂肪酸（FFA）后通過(guò)細(xì)胞膜上CD36、FADP及FATP等轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白進(jìn)入胞質(zhì)[24]，并在胞質(zhì)中以磷酸甘油酯（glycerolphosphate）為底物合成TAG。二酯酰甘油酰基轉(zhuǎn)移酶（DGAT）與脂質(zhì)蛋白1（Lipin1）等是TAG合成的關(guān)鍵酶并定位于脂滴上[25]，故脂滴在一定程度上參與并加速了胞內(nèi)TAG的合成。TAG被分解為FFA參與β氧化，但過(guò)多的FFA則會(huì)破壞細(xì)胞膜的完整性，進(jìn)而導(dǎo)致線粒體功能失調(diào)，使線粒體產(chǎn)生并積累過(guò)多的ROS與有毒脂類(lèi)（如丙二醛Malondialdehyde，MDA），進(jìn)而引發(fā)炎癥反應(yīng)乃至凋亡，即脂毒性。

2.1 圍脂滴蛋白（PLIN）簡(jiǎn)介

圍脂滴蛋白（PLIN）是與脂滴相關(guān)的蛋白，最初由Greenburg從脂肪細(xì)胞中分離并發(fā)現(xiàn)。2002年Miura按照圍脂滴蛋白被發(fā)現(xiàn)的先后順序?qū)⑵涿麨镻LIN1（perilipin）、PLIN2（ADRP、ADFP）、PLIN3（Tip47）、PLIN4（S3-12）與PLIN5（OXPAT、LSDP5）[26-27]。其中PLIN1僅在脂肪組織中表達(dá)，PLIN5在氧化型組織（心臟、骨骼肌、肝臟等）中廣泛表達(dá)，其它3種PLIN蛋白均在組織中廣泛表達(dá)。研究表明骨骼肌PLIN蛋白中PLIN2僅定位于脂滴上[28]，PLIN4雖然表達(dá)量較高但僅定位于胞質(zhì)中，而PLIN3與PLIN5可定位于脂滴、胞質(zhì)與線粒體中。細(xì)胞中特異敲除PLIN2后PLIN3替代了PLIN2的部分功能[29]，所以推測(cè)PlIN家族蛋白在某種程度上有可能存在功能的互補(bǔ)。

2.2 脂滴融合機(jī)制

脂滴是高度動(dòng)態(tài)的細(xì)胞器，其融合與分裂機(jī)制在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)不為人知。脂滴融合機(jī)制又可分為兩種：CIDE蛋白介導(dǎo)的脂滴融合與快速脂滴融合（Lipid droplet coalescence，LDC）[30]?？焖僦稳诤夏壳把芯枯^少，本文僅討論CIDE蛋白介導(dǎo)的脂滴融合。CIDE蛋白介導(dǎo)的脂滴融合由J.YU等近年來(lái)所發(fā)現(xiàn)，是一種非典型（atypical）融合[31]，其具體步驟可被概括為：（1）不同脂滴在胞質(zhì)中通過(guò)微管快速移動(dòng)至相同位置；（2）脂肪特異蛋白27（Fsp27，別名CIDEc）和細(xì)胞死亡誘導(dǎo)DNA片段化因子α樣效應(yīng)子a（CIDEa）在脂滴間的接觸位點(diǎn)處高度富集[32-33]，上述過(guò)程受到CIDE蛋白家族及Rab8a[34]的調(diào)控；（3）融合孔洞形成并在PLIN1的幫助下穩(wěn)定化[35]，脂質(zhì)交換同時(shí)脂質(zhì)從小脂滴向大脂滴定向移動(dòng)，脂滴實(shí)現(xiàn)了融合與生長(zhǎng)；（4）融合結(jié)束后，參與上述過(guò)程的融合蛋白復(fù)合體被拆散，CIDE蛋白等在脂滴表面進(jìn)行重新分配（見(jiàn)圖2）。脂滴融合可在不同組織脂質(zhì)儲(chǔ)存的不同生理?xiàng)l件與階段發(fā)生，但其主要目的是促進(jìn)直至積累與能量物質(zhì)的有效儲(chǔ)存，并降低因脂質(zhì)積累所造成的脂肪變性與脂毒性。由于PLIN1僅表達(dá)于脂肪組織且在骨骼肌中不表達(dá)，所以骨骼肌中上述脂滴融合過(guò)程是否由其他PLIN蛋白進(jìn)行調(diào)控尚需進(jìn)一步研究。

2.3 脂滴分解（lipolysis）與脂噬（lipophagy）機(jī)制

脂滴可通過(guò)脂解（lipolysis）作用釋放FFA進(jìn)入胞質(zhì)，在肉毒堿（Carnitine）幫助下通過(guò)肉堿棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶1b（Carnitine Palmitoyltransferase 1 beta，CPT1b）[36]穿越骨骼肌線粒體外膜進(jìn)行β-氧化。其具體機(jī)制為：TAG在脂肪甘油三酯脂肪酶（Adipose triglyceride lipase，ATGL）作用下分解為二?；视王ィ―iacyl glycerol，DAG）及一分子游離脂肪酸（Free fatty acid，F(xiàn)FA）。ATGL的活性受到a/β水解酶結(jié)構(gòu)域蛋白（Comparative Gene Identification-58，CGI58；，別名Abhydrolase domain containing 5，ABHD5）與G0/G1開(kāi)關(guān)基因2（G0/G1 switch protein 2，G0S2）的正向與負(fù)向調(diào)控[37]。骨骼肌脂滴表面Plin5與CGI58相結(jié)合，當(dāng)PLIN5磷酸化后，CGI58與PLIN5分離并與ATGL結(jié)合，使其活性提高數(shù)十倍并錨定ATGL于脂滴表面進(jìn)行脂解[38]。G0S2則可通過(guò)抑制ATGL活性抑制脂解[39]。激素敏感性脂肪酶（Hormone-sensitive Lipase，HSL）參與后續(xù)的脂解過(guò)程。HSL有6個(gè)磷酸化位點(diǎn)，可被AMPK與PKA磷酸化。P-HSL具有生物活性，可將DAG水解為單?；视王ィ∕onoglyceride，MAG），釋放1分子FFA[40]。通常認(rèn)為可分解MAG的單酰甘油酯酶（Monoacylglycerol lipase，MAGL）在腦、白色脂肪組織與肝臟中高表達(dá)，在骨骼肌中不表達(dá)或表達(dá)量過(guò)低。但S.K.JIANG等[41]研究表明MAGL在骨骼肌受傷愈合過(guò)程中表達(dá)增加，提示其參與了炎癥反應(yīng)。

2009年R.SINGH等人[42]發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間禁食狀態(tài)下，脂肪細(xì)胞中的脂滴可以和自噬小體結(jié)合并被轉(zhuǎn)運(yùn)至溶酶體分解，釋放游離脂肪酸FFA進(jìn)行后續(xù)的β氧化，上述異于脂解釋放FFA的過(guò)程被定義為稱(chēng)為脂噬（lipophagy）。T.LAM等人[43]報(bào)道在慢性脂質(zhì)積累情況下，脂噬通過(guò)P62介導(dǎo)的非溶酶體途徑促進(jìn)L6細(xì)胞脂質(zhì)分解，但具體機(jī)制尚不清楚。已有大量的研究表明，運(yùn)動(dòng)可以提高骨骼肌脂質(zhì)分解能力。楊毅[44]報(bào)道抗阻運(yùn)動(dòng)、耐力運(yùn)動(dòng)及混合運(yùn)動(dòng)均可提高ATGL與HSL的mRNA表達(dá)水平。特異性敲除ATGL基因后，大鼠骨骼肌糖攝入增多但未影響胰島素敏感性[45]，提示脂質(zhì)分解過(guò)程中不同脂肪分解酶存在協(xié)同與互補(bǔ)作用。

3 骨骼肌線粒體與脂滴相互聯(lián)系

骨骼肌線粒體與脂滴都是高度高動(dòng)態(tài)的細(xì)胞器，兩者在數(shù)目、形態(tài)上維持著微妙的平衡，而這種平衡會(huì)隨著一方或雙方的急劇變化受到可逆或不可逆的破壞。T2DM個(gè)體中，當(dāng)脂肪攝入增加而能耗不變時(shí)，骨骼肌肌內(nèi)脂質(zhì)（Intramyocelluar lipid，IMCL）增加，脂滴趨向于融合巨大化，線粒體趨向于分裂碎片化，骨骼肌出現(xiàn)脂肪的異常積累（異位脂肪積累）或脂肪變性，且骨骼肌異位脂肪積累或脂肪變性與機(jī)體IR程度呈正相關(guān)，IR患者骨骼?、蛐图±w維肌膜下區(qū)域脂滴出現(xiàn)大量積累；Y.TACHI等人[46]的研究表明在慢性肝病患者中骨骼肌脂肪變性患者占總調(diào)查人數(shù)的82%，93%的具有骨骼肌減少癥狀的患者同時(shí)存在骨骼肌脂肪變性，趙斐[47]的電鏡實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，高脂喂養(yǎng)組大鼠腓腸肌中呈現(xiàn)數(shù)目較多且形態(tài)較大的脂滴，線粒體體積小且數(shù)量稀少；而高脂喂養(yǎng)+運(yùn)動(dòng)組大鼠腓腸肌脂滴較少且形態(tài)較小，線粒體體積變大，數(shù)量增多。上述形態(tài)學(xué)結(jié)果提示運(yùn)動(dòng)可以在一定程度上抑制因脂肪過(guò)多攝入而導(dǎo)致的骨骼肌脂肪變性；而在運(yùn)動(dòng)員特別是耐力運(yùn)動(dòng)員個(gè)體中，骨骼肌IMCL增加的同時(shí)骨骼肌線粒體數(shù)量也同時(shí)增加，且運(yùn)動(dòng)員骨骼肌IMCL與IR的發(fā)生不相關(guān)，這種與T2DM病人所不同的現(xiàn)象被稱(chēng)為“運(yùn)動(dòng)員悖論”（Athlete Paradox）[48-49]。雖然運(yùn)動(dòng)員悖論現(xiàn)今尚無(wú)可以全面解釋的學(xué)說(shuō)出現(xiàn)，但這種現(xiàn)象提示與線粒體及與脂滴動(dòng)力學(xué)間的相互作用可能有著十分重要的關(guān)聯(lián)。

運(yùn)動(dòng)應(yīng)激狀態(tài)下骨骼肌線粒體融合與分裂狀態(tài)都較為活躍，此種活躍的狀態(tài)可能允許骨骼肌纖維容納更多較為“活躍”的脂滴。M.ROGNE等人[50]在其2011年的研究基礎(chǔ)上利用鄰位連接技術(shù)（Proximity Ligation Assay，PLA）證明了在白色脂肪組織（White adipose tissue，WAT）中S-OPA1作為激酶錨定蛋白（A-kinase-anchoring protein，AKAP）引導(dǎo)PKA磷酸化PLIN1的S497與S522位點(diǎn)，P-PLIN1從脂滴轉(zhuǎn)位到胞質(zhì)從而促進(jìn)脂滴分解的過(guò)程，而當(dāng)人為的干擾OMA1后，LOPA1則不能作為AKAP介導(dǎo)PKA磷酸化PLIN1，提示由OMA1切割L-OPA1形成的S-OPA1參與了WAT脂滴的脂解過(guò)程。此外同時(shí)間M.BOUTANT等人[51]的研究發(fā)現(xiàn)BAT中線粒體MFN2蛋白可以與脂滴PLIN1蛋白產(chǎn)生免疫沉淀。當(dāng)特異性敲除BAT的MFN2蛋白后可以觀察到BAT線粒體與脂滴之間相互接觸變少且兩者相互分離，脂滴變大增多而線粒體趨向于分裂。但有意思的是，將BAT特異性敲除MFN2的大鼠卻可以在一定程度上保護(hù)機(jī)體抵抗由HFD引起的IR，而這種保護(hù)作用卻正是以犧牲細(xì)胞脂肪酸氧化能并增加無(wú)氧氧化為代價(jià)，提示線粒體與脂滴間的相互聯(lián)系作用有助于脂肪酸的氧化代謝。上述研究表明，線粒體融合與分裂很可能與脂滴具有直接相互聯(lián)系作用。

早期研究已觀察到線粒體與脂滴間存在緊密抑或短暫的相互作用，而這種相互作用會(huì)在機(jī)體饑餓的條件下增加，也從另一方面說(shuō)明線粒體與脂滴的相互作用是一種脂滴配合線粒體增加脂肪酸氧化的機(jī)制。但I(xiàn).Y.BENADOR等人[52]在最近的研究中發(fā)現(xiàn)通過(guò)物理方法從BAT中分離的部分線粒體與脂滴上存在線粒體且兩者連接緊密，為區(qū)別存在于胞質(zhì)線粒體（Cytoplasmic mitochondria，CM）他們將其命名為圍脂滴線粒體（Peridroplet mitochondria，PDM）。PDM對(duì)于丙酮酸和蘋(píng)果酸的氧化能力高于CM，但對(duì)脂肪的氧化能力較低。同時(shí)PDM被證明具有更高的ATP合成能力及更高的ATP合酶表達(dá)水平。PDM中ATP的合成增加使脂滴中脂質(zhì)酯化并增加脂滴的體積。L.CUI等人[53]更進(jìn)一步證明此種連接并非物理連接且十分緊密（無(wú)法用物理離心方法分開(kāi)），同時(shí)證明了這種線粒體與脂滴的緊密接觸并非依賴(lài)于圍脂滴蛋白PLIN2與PLIN5，并延伸出脂滴錨定化線粒體（LD-anchored mitochondria，LDM）的概念。PDM或LDM相較于CM似乎并非專(zhuān)門(mén)進(jìn)行脂肪酸氧化，其作用可能為專(zhuān)門(mén)幫助BAT脂滴的脂質(zhì)儲(chǔ)存；雖然PDM中MFN2表達(dá)量較高，與CM相比PDM似乎十分“惰性”，PDM與CM不相互融合且不共享線粒體內(nèi)容物。盡管PDM附著于脂滴上，PDM的運(yùn)動(dòng)能力明顯降低。這種新發(fā)現(xiàn)使線粒體的傳統(tǒng)功能即能量代謝開(kāi)始受到一定程度的質(zhì)疑。從上述幾項(xiàng)研究可推測(cè)線粒體與脂滴間的聯(lián)系作用可能存在兩種形式，即永久接觸聯(lián)系及動(dòng)態(tài)接觸聯(lián)系，其中只有動(dòng)態(tài)接觸聯(lián)系似乎可由線粒體與脂滴動(dòng)力學(xué)解釋?zhuān)谰媒佑|聯(lián)系尚未具有可靠的理論支撐。L.CUI等人[53]也證實(shí)這種永久接觸聯(lián)系是在BAT分化末期才形成的，BAT未分化前尚不存在線粒體與脂滴的永久接觸聯(lián)系，提示PDM與LDM與CM具有同源性，但其分化機(jī)制未知。值得注意的是，受過(guò)運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的個(gè)體骨骼肌具有較高的PLIN5水平，且有更多的PLIN5包覆的脂滴[54]。盡管上述幾項(xiàng)研究的立足點(diǎn)與出發(fā)點(diǎn)不盡相同（線粒體-脂滴或脂滴-線粒體），且均聚焦于脂滴豐富的脂肪組織中，而且并未詳細(xì)討論運(yùn)動(dòng)或疾病模型對(duì)于線粒體與脂滴動(dòng)力學(xué)互作程度的干預(yù)作用。雖然有形態(tài)學(xué)證據(jù)證明PLIN5與線粒體標(biāo)志蛋白TOM20共定位于線粒體外膜[55]，但是骨骼肌中線粒體與脂滴的直接作用或骨骼肌線粒體是否也存在PDM或LDM尚未見(jiàn)諸報(bào)道。

4 結(jié)論與展望

骨骼肌線粒體與脂滴都是高度動(dòng)態(tài)化的細(xì)胞器，其動(dòng)態(tài)膜結(jié)構(gòu)是兩細(xì)胞器相互聯(lián)系的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)。現(xiàn)有的研究結(jié)果提示骨骼肌線粒體與脂滴動(dòng)態(tài)變化間很可能存在著重要的相互聯(lián)系，并在骨骼肌的物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)和脂質(zhì)代謝方面發(fā)揮著不可忽視的作用；運(yùn)動(dòng)可能會(huì)通過(guò)改變線粒體融合與分裂能力進(jìn)而影響脂滴改變能量代謝，從而在一定程度上改善因高脂飲食及T2DM引起的骨骼肌線粒體與脂滴功能紊亂。但骨骼肌線粒體融合分裂與脂滴之間如何間接或直接相互聯(lián)系？此種聯(lián)系是動(dòng)態(tài)接觸聯(lián)系還是永久接觸聯(lián)系？上述問(wèn)題還有待進(jìn)一步研究探索與解決。