压力诱导脂肪肝原因找到！蛋白组揭示脂滴稳态抗氧化应激机制

随着生活方式的变化，肥胖和相关代谢性疾病已经成为全球性的公共健康问题。这些疾病的发展与不健康的饮食习惯、缺乏运动、遗传易感性以及慢性应激状态等因素有关。这其中，氧化应激是导致肝脏脂肪变性和肥胖的关键驱动因素，它会导致脂质积累和细胞损伤。因此，深入了解氧化应激诱导的脂质代谢功能障碍的分子机制至关重要。此外，脂滴（LDs）是细胞内储存中性脂质的主要细胞器，不仅在脂质储存和动员中发挥作用，而且是细胞抗氧化系统的重要组成部分。先前研究发现，氧化应激诱导的脂质积累是由脂滴（LDs）稳态介导的，脂滴将脆弱的不饱和甘油三酯（UFA-TG）隔离到LD中以防止进一步过氧化，以维持脂质稳态。当氧化应激结束时，它就会消退。然而，氧化应激下UFA-TG的细胞分选机制尚不清楚。

近日，安徽医科大学基础医学院方皓舒课题组联合中国科大附一院(安徽省立医院）内分泌科糖尿病研究室郑茂、叶山东课题组在国际权威期刊Nature communications（IF=16.6）上发表题为“Lipopolysaccharide binding protein resists hepatic oxidative stress by regulating lipid droplet homeostasis”的最新研究成果。研究指出脂多糖结合蛋白（LBP）作为驱动氧化应激下脂肪肝脂滴稳态的关键分子，分选UFA-TG进入脂滴，诱导脂滴增大的同时也发挥了抗氧化作用。同时也揭示了压力诱导脂肪肝的机制。为开发基于氧化还原的疗法提供了重要参考信息。景杰生物为该研究提供了基于质谱的4D蛋白质组学技术支持及PTM-5630、PTM-5056抗体。

为了研究氧化应激下脂滴的组成和调控变化，研究人员首先通过对禁食24h的小鼠肝组织进行转录组测序，并提取肝脏脂滴进行蛋白组学检测，通过多组学联合分析后找到了七种表达水平显著改变的蛋白质，其中作为细胞外脂多糖（LPS）配体的急性期蛋白质LBP的表达水平显著升高，且定位于脂滴。进一步在细胞中使用不同的脂质及氧化剂验证，发现LBP的表达水平受到氧化应激调节，且具有脂滴定位的表型（图1）。

图1 氧化应激诱导LBP表达上调并定位于脂滴

为进一步研究LBP对脂滴的作用，研究者构建了肝脏特异性LBPKI/KI（Alb-LBP-3flag）鼠，发现具有明显的脂肪肝表型。通过对肝脏进行脂质组检测，发现甘油三酯水平显著升高，磷脂水平显著降低。进一步研究表明LBPKI/KI鼠肝脏脂质积累以长链不饱和甘油三酯为主，LBP可以结合长链不饱和甘油三酯，且短链饱和脂肪酸水平降低。进一步机制研究发现LBP更倾向于结合氧化的不饱和甘油三酯，并促进了饱和脂肪酸的分解（图2）。

图2 LBP结合不饱和脂质并促进肝脏脂肪积累

研究人员通过分析高脂喂养16周的WT/LBPKI/KI鼠肝组织的转录组与蛋白组数据发现，LBP中表达上调的基因主要与甘油三酯转运和抗氧化活性相关，而表达下调的基因主要与脂肪分解有关。之后实验验证发现LBP具有抗氧化作用（图3）。结合上文介绍，LBP通过结合氧化脂质积累于脂滴，防止其进一步氧化分解，保护肝脏免受氧化损伤。

图3 LBP减轻肝脏氧化应激

精神压力是诱导氧化应激的重要因素之一。研究者通过4周的昼夜节律颠倒实验以及强迫游泳实验发现，小鼠体内血清和肝脏LBP水平显著升高，血脂和肝脏甘油三酯水平显著升高。饮食水平没有显著差异的情况下，小鼠体重显著显著升高（图4）。这些证据表明LBP可能介导了压力诱导氧化应激下的肝脏脂质积累与肥胖症。

图4 慢性应激诱导LBP水平升高并造成脂肪肝与肥胖症

研究人员进一步研究了WT/LBP-/-/LBPKI/KI鼠的代谢水平差异。结果表明高LBP水平诱导小鼠肥胖，空腹血糖和血胰岛素水平显著升高，小鼠出现显著的胰岛素抵抗和葡萄糖耐受表型。而抗氧化剂NAC处理显著降低了小鼠的体重、体脂率及血脂水平（图5）。

图5 LBP诱导胰岛素抵抗与肥胖且抗氧化剂可以逆转LBP介导的肥胖

综上，本研究运用蛋白质组学和转录组学技术，鉴定并发现LBP的表达水平受到氧化应激调节，首次揭示了LBP在细胞内的新功能，并阐明了氧化应激状态下细胞通过分选UFA-TG进入脂滴降低脂毒性的分子机制。本研究为理解细胞如何应对氧化应激提供了新见解，为对缓解氧化应激引起的代谢功能障碍及基于氧化还原平衡调控的新治疗策略开发提供了新思路，也为代谢性疾病的预防和治疗提供了新方向。

值得一提的是，除了本研究用到的蛋白质组学技术之外，翻译后修饰组学也已被广大科研工作者认可，并出现在代谢性疾病的研究中，如：丙二酰化修饰组学揭示了生酮饮食改善脂肪肝背后的新机制（点击链接阅读：Cell Rep | 中山大学徐芬组报道丙二酰化参与脂肪肝改善的新机制）；中国科学技术大学翁建平组发表了蛋白质翻译后修饰与代谢性疾病发生重磅综述（点击链接阅读：STTT | 中国科学技术大学翁建平组综述蛋白质翻译后修饰与代谢性疾病发生）；生酮饮食可以通过促进组蛋白H3多位点赖氨酸发生3-羟基丁酰化进而发挥其代谢作用（点击链接阅读：Mol Metab | 生酮饮食中3-羟基丁酰化修饰参与调控肥胖治疗）。上述案例可以看出，翻译后修饰的研究在包括代谢性疾病在内多种疾病机制研究中发挥着不可替代的作用，也必将成为未来的研究趋势。

中科大附一院内分泌科糖尿病研究室博士研究生张启伦、安徽医科大学基础医学院博士研究生沈徐婷、硕士研究生袁欣为本文的共同第一作者；中科大附一院内分泌科糖尿病研究室叶山东教授、郑茂主任，安徽医科大学基础医学院方皓舒教授为本文的共同通讯作者。来自华中科技大学同济医院、中国科学技术大学、国家蛋白质中心的多位专家教授也为该项目研究做出了重要贡献。该研究获得国家自然科学基金、安徽省地方科技发展专项基金、科大新医学基金等经费支持。

文中所用景杰抗体产品列表如下：

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