脂质代谢如何入手,看看Cell子刊怎么讲,这个思路融入进自己的课题也能拿高分文章!

文摘   2024-10-09 14:02   上海  
非酒精性脂肪肝病(NAFLD)简单来说,就是从肝脏脂肪积累到非酒精性肝炎的转变,最终可能会肝硬化和癌变。目前来看,这类疾病同日常中越来越多的2型糖尿病、肥胖症等密切相关,但其中的机制仍知之甚少。如何从脂肪代谢入手,做一篇好文章,我们不妨来看看下面这篇发表在Cell Metabolism杂志上的文章,看看大家是否会得到一些启发。

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文章题目:DGAT2 inhibition blocks SREBP-1 cleavage and improves hepatic steatosis by increasing phosphatidylethanolamine in the ER.
 图源:Pubmed

主要研究内容

研究发现二酰甘油酰基转移酶2DGAT2)(关键分子)不仅能阻断肝脏中甘油三酯的合成,还能通过增加内质网(ER)(亚细胞定位)中的磷脂酰乙醇胺(PE)浓度来抑制SREBP-1的切割(具体通路),从而减少脂肪酸合成和降低肝脏甘油三酯的积累(具体生物学效应)。

科学问题

1、如何想到在MASLD中选择研究DGAT2分子的?

DGAT2是催化甘油三酯(TG)合成的最后一步的酶,在肝脏中的表达又很高,TGMASLD中的作用不言而喻,自然是一个潜在的靶点,等待去验证。

已有研究确实表明DGAT2的表达与肝脏脂肪变性的发展有关,其缺失能够改变疾病进展(分子实验)。已有的临床试验表明DGAT2抑制剂可改善MASLD患者的肝脏脂肪变性和肝功能(临床试验)。因此,目前要做的工作就是尽可能详细的解释DGAT2发挥功能的机制是什么,也是大家比较期待与好奇的问题,这类问题自然也会受到杂志社编辑的关注。

2、作者如何将DGAT2SREBP-1c 联系起来的?

在这里,作者考虑到DGAT2是负责甘油三酯合成的关键酶,而SREBP-1c是肝脏中调控脂肪酸合成的主要转录因子。作者做了一个大胆的假设:DGAT2的抑制是否会通过影响SREBP-1c来减少脂肪酸合成和肝脏TG的积累呢?

为此,作者就使用DGAT2抑制剂处理小鼠,并测定了肝脏中的甘油三酯和胆固醇水平,以及SREBP-1cmRNA和蛋白质水平,确实也发现了DGAT2抑制后,甘油三酯水平降低, SREBP-1c的活性形式(即切割后进入细胞核的形式)也减少了(这一步证实了二者之间的关联性,下一步就是要深入一下到底是如何影响的)。

为了挖掘进一步的机制,作者进一步使用了一种特殊的大鼠模型——TghSREBP-1c大鼠,该大鼠在肝脏中特异性表达人类SREBP-1c(一个好的模型可以让实验少走很多弯路,也可见实验设计是多么的关键)。通过给这些大鼠喂养含有DGAT2抑制剂的食物,发现SREBP-1c的前体蛋白和mRNA水平没有变化,但其活性形式却显著减少,这说明DGAT2的抑制直接影响了SREBP-1c的切割。

 

图注:DGAT2 抑制可减少SREBP-1调控的脂质合成和分泌

3、作者是如何联系到内质网中的PE的?如何验证PEDGAT2之间相关机制的?

在这里,作者观察到了一个现象,即抑制DGAT2导致二酰甘油(DAG)的积累。在这里,作者再一次的做出了一个假设:这些DAG可能被重定向到PE合成途径,导致ERPE水平的增加。(当然大家会看着作者一个个假设为什么这么精准,事实上,实验的过程中所作出的假设绝非这一种,而是多种假设并行或者有先后的去验证,最后所展现出来的也只是作者发现的最为重要的结果,很多阴性的数据只是作者没放上来而已)。

随后,作者就通过质谱技术对DGAT2抑制后的小鼠肝脏ER提取物中的脂质成分进行分析,发现PE水平显著上升,而其他磷脂则没有显著变化(这一步就实锤了PE在其中的关键作用,但是机制还是得深入挖)。

更进一步的,作者在体外实验中使用含有不同PE浓度的脂质体处理肝细胞,发现增加ER中的PE含量可以减少SREBP-1的切割,而减少PE含量则会增加SREBP-1的切割。此外,通过向培养基中添加乙醇胺来直接增加PE的合成,也得到了类似的结果,即SREBP-1的活性形式减少。

 

图注:内质网中PE的体外富集可抑制SREBP-1的激活

关键实验技术

由于本文涉及到了内质网,作者通过密度梯度离心的方法从肝脏组织中分离内质网,来进一步分析其中的脂质成分和蛋白质。随后通过液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)来定量分析ER中的磷脂和胆固醇水平,包括PE和其他磷脂种类。此外,在动物模型方面,作者使用DGAT2抑制剂(iDgat2)对C57BL/6J小鼠和TghSREBP-1c大鼠进行喂养实验,以研究DGAT2抑制对肝脏脂质代谢的影响。 

研究亮点

1揭开降低肝脏脂质全新机制:通过抑制DGAT2,可以减少肝脏中的甘油三酯合成,并增加内质网中的PE水平,从而抑制SREBP-1的剪切和活化。(一条机制做得好,说的明白是一篇文章最基本的、也是最重要的使命

2为临床带来新思考:作者使用DGAT2抑制剂、肝脏特异性DGAT2敲除小鼠模型以及PE含量调控等,阐述了治疗脂肪肝病的新方法,这也为未来研究DGAT2抑制剂在降低肝脏甘油三酯和胆固醇水平方面的转化做了很大的铺垫。

思路拓展

让我们不妨再来看一篇有关DGAT2的文章,由于DGAT2在代谢中的关键作用,这篇文章中提到了肥胖(同上文提到TG有类似的地方)。

文章题目:Obesity facilitated colon cancer progression is mediated by increased diacylglycerol o-acyltransferases 1 and 2 (DGAT1/2) levels.

 图源:Pubmed

作者就发现了DGAT2的表达在结肠癌组织中相对于正常组织显著增加,特别是在肥胖的结肠癌患者中(关键现象,类比一下,换一种疾病,其中的肥胖患者与正常体重患者也是可以拿来做研究的)。

进一步的作者发现在结肠癌细胞中DGAT2的表达水平较高,且在模拟肥胖环境的脂肪酸(如油酸和棕榈酸)的刺激下进一步增加(进一步验证肥胖在其中所起到的作用)。DGAT2的表达增加是通过MYC转录因子介导的,CUT&RUN分析显示在油酸刺激的HT29细胞中,约25%的基因包括DGAT2的启动子区域有MYC的结合(阐明了其中具体的机制,这条机制当然与上文的大不一样)。

最后,作者就通过抑制DGAT1/2的表达,发现可以通过FOXO3/p27kip1信号通路,减少了细胞的增殖和肿瘤的形成(最终也在肿瘤领域有所转化,这也是每一篇paper所想做到的)。

参考文献:

Rong S, Xia M, McDonald JG, Radhakrishnan A, Horton JD. DGAT2 inhibition blocks SREBP-1 cleavage and improves hepatic steatosis by increasing phosphatidylethanolamine in the ER. Cell Metab. 2024 Mar.

Ghimire J, Collins ME, Flemington EF, Crawford SE, Savkovic SD. Obesity facilitated colon cancer progression is mediated by increased diacylglycerol o-acyltransferases 1 and 2 (DGAT1/2) levels. Gastroenterology. 2024 Sep.

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