《Lipids in Health and Disease》:Free fatty acids may regulate the expression of 11β-hydroxysteroid dehydrogenase type 1 in the liver of high-fat diet golden hamsters through the ERS-CHOP-C/EBPα signaling pathway
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为探究游离脂肪酸(FFA)对 11β- 羟类固醇脱氢酶 1(11β-HSD1)表达的影响机制,研究人员以金黄地鼠为对象开展研究。结果发现 FFA 可能经内质网应激(ERS)-C/EBP 同源蛋白(CHOP)-C/EBPα 信号通路调节 11β-HSD1 表达,该成果为代谢疾病防治提供新靶点。
在人体的健康调控网络中,糖皮质激素(GCs)扮演着极为重要的角色,它的释放主要受下丘脑 - 垂体 - 肾上腺轴调节。不过,能发挥生物学活性的游离 GCs 仅占循环中 GCs 的约 4%,其余大多与蛋白质结合而暂时 “沉默”。细胞和组织对 GCs 的响应,很大程度上取决于其局部浓度,而 11β - 羟类固醇脱氢酶 1(11β - HSD1)就像是一把 “调控钥匙”,掌控着 GCs 的局部浓度变化。11β - HSD1 是 GCs 的代谢酶,能在无活性和有活性的 GCs 之间 “切换”,尤其是将无活性形式转化为有活性形式,进而调节组织中 GCs 的局部浓度,堪称 GCs 的 “局部放大器”,在肝脏、脂肪组织和大脑等器官中高度表达。
已有研究表明,GCs 在脂质代谢的多条路径中都有着复杂且关键的作用,过多的 GCs 会引发血脂异常。那么,反过来脂质代谢紊乱会不会影响 GCs 水平呢?一些针对人体和动物的研究发现,局部饱和脂肪酸与 11β - HSD1 基因及蛋白表达的增加存在关联,但 FFA 影响 11β - HSD1 表达的具体机制仍是未解之谜。正是在这样的背景下,河北医科大学、河北总医院等研究机构的研究人员开展了此项研究,希望能揭开这一谜团。该研究成果发表在《Lipids in Health and Disease》上,为相关领域的研究提供了新的思路和方向。
研究人员为了深入探究 FFA 对 11β - HSD1 表达的影响机制,采用了多种关键技术方法。首先,通过构建高脂血症金黄地鼠模型,模拟体内脂质代谢紊乱的状态。实验选用 24 只 8 周龄的雄性叙利亚金黄地鼠(SPF 级),随机分为对照组(Con)和高脂饮食组(HF),HF 组经过 12 周高脂饮食喂养成功建模后,再细分为 HF 组和非诺贝特干预组(Feno)。其次,利用口服脂肪耐量试验(OFTT),在不同时间点采集血液样本,检测血脂和 FFA 水平,评估机体对脂肪的代谢能力。然后,运用蛋白质免疫印迹法(Western blot)和逆转录聚合酶链反应(RT - PCR),分析内质网应激(ERS)标记物葡萄糖调节蛋白 78(GRP78)、下游关键分子 CHOP、C/EBPα 、11β - HSD1 等的表达水平变化,从蛋白质和基因层面探究其内在机制。
1. 高脂血症金黄地鼠模型建立阶段两组指标比较 在模型建立阶段,随着地鼠生长,两组地鼠的日平均热量摄入并无显著差异。起初,Con 组和 HF 组地鼠体重相当,但从第二周起,HF 组地鼠体重开始显著高于 Con 组。同时,造模开始时,两组地鼠的总胆固醇(TC)、甘油三酯(TG)、FFA、高密度脂蛋白胆固醇(HDL - C)和低密度脂蛋白胆固醇(LDL - C)水平相近;12 周高脂饮食喂养后,HF 组这些指标均显著高于 Con 组,这表明高脂血症金黄地鼠模型成功建立。
2. 非诺贝特干预阶段三组地鼠指标比较 在 12 周的非诺贝特干预阶段,三组地鼠日平均热量摄入差异不明显。HF 组和 Feno 组地鼠体重始终显著高于 Con 组,不过 Feno 组地鼠体重从第 14 周起略低于 HF 组,但差异不具有统计学意义。通过肝脏 H&E 染色发现,Con 组地鼠肝细胞结构完整,HF 组肝细胞大小不一且有大量脂质空泡,肝索和肝窦排列紊乱,而 Feno 组肝细胞结构较 HF 组有所改善,脂质空泡减少,肝索和肝窦排列更有序。
在 OFTT 后的血脂变化方面,HF 组的 TC、TG、HDL - C 和 LDL - C 水平高于 Con 组;非诺贝特干预后,Feno 组的 TC、TG 和 LDL - C 水平显著低于 HF 组,HDL - C 水平则更高。TG 水平在三组间变化显著,Con 组在 OFTT 后 2 小时达到峰值,4 小时恢复至空腹水平;HF 组持续上升至 4 小时;Feno 组在 3 小时达到峰值,4 小时有所下降但仍高于空腹水平。FFA 水平在三组地鼠进食后均先降后升,HF 组在各时间点的 FFA 水平均高于 Con 组和 Feno 组,Con 组和 Feno 组之间则无显著差异。
进一步比较三组地鼠肝脏中 11β - HSD1、皮质酮和 FFA 水平发现,HF 组这三项指标均最高,Con 组和 Feno 组之间无显著差异。相关性分析显示,肝脏 11β - HSD1 与皮质酮、11β - HSD1 与 FFA、皮质酮与 FFA 之间均呈显著正相关。
在蛋白质和基因表达层面,Western blot 和 RT - PCR 结果表明,HF 组肝脏中 PPARα 、GRP78、CHOP、C/EBPα 和 11β - HSD1 的蛋白及 mRNA 表达水平高于 Con 组;非诺贝特干预后,Feno 组 PPARα 表达显著增加,GRP78、CHOP、C/EBPα 和 11β - HSD1 的表达则明显降低。
综合研究结果,研究人员得出结论:FFA 可能通过 ERS - CHOP - C/EBPα 信号通路调节高脂饮食金黄地鼠肝脏中 11β - HSD1 的表达,进而影响局部皮质酮水平。非诺贝特可通过降低 FFA 水平,下调局部组织中 11β - HSD1 和皮质酮的水平。
该研究意义重大,为 FFA 影响 11β - HSD1 表达的分子机制提供了新的见解,也为非诺贝特在降低局部组织 11β - HSD1 和 GC 水平方面的应用提供了理论依据,有助于探索代谢疾病防治的新靶点。不过,研究也存在一定局限性,主要聚焦于 FFA 通过 ERS - CHOP - C/EBPα 信号通路对 11β - HSD1 基因表达的调控,未利用基因敲除或 ERS 抑制剂在金黄地鼠中进一步验证,未来研究可在此基础上深入探索,为代谢疾病的防治开辟更广阔的道路。**<
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