论文部分内容阅读
脂肪肝是围产期高产奶牛常见的营养代谢病,该病主要发生在分娩后的前四周,超过50%的奶牛存在不同程度的甘油三酯(triacylglycerol,TAG)蓄积。脂肪肝奶牛的重要病理特征是肝脂蓄积和高非酯化脂肪酸(non-esterified fatty acid,NEFA)血症。由于围产期奶牛干物质摄入减少,而泌乳等能量支出增加,导致能量负平衡,引发脂肪动员,导致高NEFA血症,大量的NEFA进入肝脏,在肝脏内重新酯化,形成甘油三酯,并以脂滴(lipid droplet,LD)的形式沉积下来,导致脂肪肝的发生。LD表面镶嵌着多种LD蛋白,其对LD的稳定性和代谢过程均具有非常重要的作用。Perilipin 5(PLIN5)是一种LD蛋白,在小鼠和人类肝脏脂肪变性的发展中起着重要作用。目前,PLIN5是否介导围产期奶牛脂肪肝的形成过程及分子机制尚不清楚。本研究通过检测健康奶牛和脂肪肝奶牛肝脏中调节脂质合成、脂肪酸氧化及极低密度脂蛋白(very low-density lipoprotein,VLDL)组装和转运等脂代谢分子及PLIN5的表达变化。结果表明,脂肪肝奶牛血液NEFA和β-羟丁酸(β-hydroxybutyrate,BHB)浓度较高,而产奶量和血液葡萄糖浓度较低,说明脂肪肝奶牛存在能量负平衡并启动脂肪动员。脂肪肝奶牛肝脏中的脂肪酸和TAG合成相关蛋白:包括甾醇调节元件结合蛋白-1(sterol regulatory element binding protein-1,SREBP-1)、脂肪酸合成酶(fatty acid synthase,FAS)、乙酰辅酶A羧化酶1(acetyl-coA carboxylase 1,ACC1)、二酰基甘油酰基转移酶1(diacylglycerol acyltransferase 1,DGAT1)和二酰基甘油酰基转移酶2(diacylglycerol acyltransferase 2,DGAT2)表达显著升高;而脂肪酸氧化相关蛋白:肉毒碱棕榈酰转移酶I(carnitine palmitoyltransferase-I,CPT-I)、肉毒碱棕榈酰转移酶II(carnitine palmitoyltransferase-II,CPT-II)和β-羟酰基辅酶A-DH(β-hydroxyacyl-CoA-DH,HADH)和VLDL组装相关脂蛋白:微粒体甘油三脂转运蛋白(microsomal triglyceride transfer protein,MTP)、载脂蛋白B100(apolipoprotein B100,ApoB100)和载脂蛋白E(apolipoprotein E,ApoE)表达显著降低。以上的研究结果证实,脂肪肝奶牛肝脏脂质合成增加,但脂肪酸氧化能力降低以及VLDL组装减少。此外PLIN5在脂肪肝奶牛肝脏中高表达,表明PLIN5可能在奶牛肝脏脂肪变性的过程中起重要作用。通过培养奶牛原代肝细胞,转染过表达PLIN5腺病毒,结果发现,PLIN5过表达显著增加脂合成相关分子SREBP-1、FAS、ACC1、DGAT1和DGAT2的表达,抑制脂肪酸氧化相关分子CPT-I、CPT-II、HADH和VLDL组装相关分子MTP、ApoB100和ApoE的表达,诱导肝细胞TAG蓄积。表明,PLIN5可以调控奶牛肝细胞中脂合成、脂肪酸氧化和VLDL组装过程。采用不同浓度的NEFA处理体外培养的奶牛肝细胞,结果显示NEFA可增加肝细胞中PLIN5的表达,此外NEFA增加脂合成相关分子SREBP-1、FAS、ACC1、DGAT1和DGAT2的表达,高浓度NEFA抑制脂肪酸氧化相关分子CPT-I、CPT-II、HADH和VLDL组装相关分子MTP、ApoB100和ApoE的表达,诱导肝细胞TAG蓄积。转染PLIN5敲低腺病毒后,添加NEFA,结果发现,PLIN5敲低可以缓解NEFA对脂质合成分子、脂肪酸氧化分子和VLDL组装分子表达的影响,并缓解NEFA诱导肝细胞的TAG蓄积。表明,NEFA激活PLIN5的表达,随后促进脂肪酸与TAG合成,减少脂肪酸氧化和VLDL组装,诱导肝细胞TAG蓄积。在肝细胞中共转染PLIN5过表达腺病毒和SREBP-1敲低腺病毒,结果发现,敲低SREBP-1可以通过降低脂合成相关分子SREBP-1、FAS、ACC1、DGAT1和DGAT2的表达,增加脂肪酸氧化相关分子CPT-I、CPT-II和HADH以及VLDL组装相关分子MTP、ApoB100和ApoE的表达,从而缓解PLIN5过表达诱导的肝细胞TAG蓄积。表明,PLIN5通过SREBP-1调控奶牛肝细胞中脂质合成、脂肪酸氧化和VLDL组装过程。综上所述,能量负平衡诱导的高浓度脂肪酸进入肝脏后激活PLIN5,其通过促进SREBP-1的表达,继而增加肝脏中脂质合成,并抑制脂肪酸氧化以及VLDL组装,从而诱导奶牛肝脏肝脂蓄积,导致脂肪肝的形成。