浅谈脂滴的发育和动员

刘思延 李红强 李海玉 钟洁 张瑾

（河北科技师范学院生命科技学院 河北昌黎 066600）

浅谈脂滴的发育和动员

刘思延 李红强 李海玉 钟洁 张瑾*

（河北科技师范学院生命科技学院 河北昌黎 066600）

长期认为脂滴是一种惰性结构，逐渐发现表明，脂滴是一种动态结构，负责脂质储存和能量代谢。本文对脂滴的发育、代谢、功能做一综述。

脂滴 脂滴发育 脂滴动员 ATGL

脂滴的核心为中性脂,外面包被着一层磷脂单分子层。这种独特的单分子层可以将细胞基质中的水相和内部的疏水相分离开,同时在脂滴表面的有一些脂滴相关蛋白,其中包括一些结构蛋白、脂合成相关酶、酯酶以及膜转运蛋白［1］。在脂肪细胞中,脂滴作为细胞内储存脂类的重要细胞器,为能量储存场所以及提供细胞膜原料。当机体能量匮乏时,通过分解脂肪来提供能量,即发生脂解作用。

1 脂滴的发育

脂滴的形成包括甘油、游离脂肪酸、甘油三酯等小分子转入进细胞；在内质网上合成甘油三酯,并以小脂滴的形式分泌到细胞基质中；小的脂滴通过融合过程形成大脂滴,停留在细胞质中,充当能量储存的细胞器［2］。

1.1 脂类小分子转运

当食物进入消化道后会在胰蛋白酶和胃蛋白酶的作用下,将脂类食物分解为脂肪酸、二酰甘油、单酰甘油,转送到细胞中重新合成TAG。之后进入内质网腔,与载脂蛋白B48,载脂蛋白E以及载脂蛋白C II结合形成乳糜微粒,经由血液转送到全身各个组织。中性脂肪会在脂蛋白酶的作用下,分解成FFA,并在脂肪酸转运蛋白酶CD36的作用下,重新进入细胞。而当人体摄入过量的脂肪时,这种过量的脂肪酸会被送进肝脏中,重新合成TAG,并在内质网腔中与载脂蛋白相结合,形成极低密度脂蛋白（VLDL）,VLDL被肝脏分泌到血液之中后,会被送入肝脏或者肌肉组织之中。FA进入肝脏或者肌肉组织之中后被储存起来或者被氧化利用。FA是具有毒性的,因此进入细胞后,FA是与FA结合蛋白（FABP）结合后转运的。FABP家族成员有很多,其中在脂肪细胞中的种类是FABP4,又叫做A-FABP。FA结合蛋白对脂肪代谢有十分重要的作用。

1.2 脂滴的生产

脂滴上的中性脂核心是在内质网上合成的［3］,有三种假设来说明脂滴在内质网上的形成,首先是出芽假说,指的是脂滴直接在细胞基质之中积累之后,通过出芽的方式离开内质网,之后包裹在脂滴表面的磷脂双分子层会重新排布,形成磷脂单分子层。第二种假说是脂滴在内质网腔中合成后由两边的单分子膜缢裂之后形成一个包裹着单分子层膜的脂滴,第三种也是脂滴在内质网腔中形成之后,由一种类似与出芽的方式由外层的质膜断裂而从内质网上分离出来。

1.3 脂滴的融合

脂滴的大小差异很大,直径从20纳米到100纳米不等。那么脂滴的大小是如何有如此大的差别呢。对于脂滴大小的问题,用新的概念----脂滴融合进行解释,小脂滴之间通过相互融合可以形成大脂滴［4-5］。研究表明,供体膜上的synaptobrevin提供一束a螺旋结构,受体膜上的sytaxin 和SNSP25分别提供一束和两束a螺旋结构,三者形成四螺旋束,促进两个具有单层磷脂膜结构的脂滴融合,最终完成融合过程。但是这一模型还有待进一步的实验证明［7］。最近研究发现脂肪细胞中另一种脂滴结合蛋白FSP27,在小脂滴融合过程中发挥重要作用［5,6］。

2 脂滴动员

脂滴通过酯酶水解来为细胞活动提供能量,激素敏感脂酶HSL被认为控制着脂滴内脂类的水解。当脂解激素刺激Perilipin使HSL

磷酸化后,HSL转移到细胞质中的小脂滴上。HSL重要功能是分解脂质。HSL活性的重要调节方式是磷酸化,主要有两条途径可以激活HSL。一种为cAMP/PKA途径：脂解信号分子与细胞膜表面相应G蛋白偶联受体结合,然后激活G蛋白,随后是腺苷酸环化酶产生活性,导致促进环磷腺苷（cAMP）的合成,细胞内的cAMP激活PKA,最终使细胞内的HSL磷酸化。另一种为MAPK/ERK途径,途径主要通过激活MAPK以及细胞外信号调节激酶（ERK）,使HSL被磷酸化,促进脂肪的分解代谢,有大约1/3的β肾上腺素是这种方式发挥功能。HSL对脂肪的分解速度起到了阀门作用,主要能水解MD、CE、TG、DG等,产生脂肪酸和甘油。在肝脏中广泛存在,另外在肌肉、肾上腺、胰腺、睾丸等组织中也有一定量的表达［8］。

3 脂滴与其它的细胞结构相互作用

有越来越多证据显示脂滴能够动态的与其它的细胞结构相互作用,由于是内质网,线粒体,过氧化物酶体,质膜,但是有关于这些功能与作用的认识比较缺乏。这些与脂滴联系比较紧密的细胞结构,可能与促进脂滴物质的交换相关。另外脂滴可能会给这些相关的细胞结构提供脂质。最近有研究表明脂滴在生理和病理方面存在其他的作用。越来越多的证据表明脂滴在脂质代谢中有着动态调控。这种动态的特性主要表现在不同的细胞或者在不同的生理时期,脂滴表面的蛋白和脂滴自身的成分都有变化。同时也有证据表明脂滴也可以与其它细胞器相互作用。因此对与脂滴的形成与分解的研究有助于我们对于相关代谢疾病的研究。

4 总结与展望

脂滴在脂类代谢和能量代谢扮演中重要作用。但是最近的研究表明脂滴还和很多的生理与病理特征相联系,影响着许多的代谢相关的疾病。脂滴也不是一般认为的一种惰性的细胞器,他与细胞内其他的细胞器保持着紧密联系,这些细胞器包括线粒体,内质网,以及过氧化物酶体等。这些细胞器代表着大分子的生物合成,能量转化,蛋白转运,信号传递等过程,因此脂滴的功能探索还需更多工作来进一步揭示。

［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］李红强，周磊，舒乐，等.猪FSP27的定位和功能研究［J］.畜牧与兽医，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］李红强.CIDEc在脂滴形成中的功能［D］.华中农业大学，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”人才资助计划 （A201400137）；针灸配合太极拳对腰椎间盘突出症的康复与治疗（201506175）

刘思延（1989—），女，河北人，硕士研究生，助教，研究方向：铜离子在体内的转运、癌症基因。

张瑾（1976—），男，辽宁鞍山人，1995.9-1999.7在沈阳农业大学土地与环境学院攻读农业化学学士学位，1999.9-2002.7在沈阳农业大学土地与环境学院攻读微生物学硕士学位；2002.7—2005.12在中国农业大学攻读生物化学与分子生物学博士学位；2005.12-2006.04在中国科学院广州生物医药与健康研究院分子医学中心工作。2011.03-2011.09美国科罗拉多大学健康医学中心，访问副教授。