綜述:肝細胞脂滴中的神經酰胺穩態

《Biochemical Society Transactions》:Ceramide homeostasis in hepatic lipid droplets

【字體: 時間:2025年05月06日 來源:Biochemical Society Transactions 3.8

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  這篇綜述系統闡述了肝細胞脂滴(LDs)在代謝應激下調控神經酰胺(Ceramide)穩態的最新進展,揭示了LDs作為動態細胞器通過隔離毒性神經酰胺、參與非酒精性脂肪肝(NAFLD)發病的關鍵機制,涉及鞘脂代謝酶(如nSMase2、DGAT1/2)的亞細胞定位及LD-線粒體互作等前沿發現。

  

引言

肝細胞作為能量代謝的中樞,通過脂滴(LDs)存儲過量脂肪酸(FAs)形成三酰甘油(TAG)。傳統觀點認為LDs僅是惰性脂肪儲庫,但近年研究發現其通過隔離游離FA、膽固醇和神經酰胺等毒性脂質,成為調控代謝應激的關鍵角色。非酒精性脂肪肝(NAFLD)作為代謝綜合征的典型表現,與LDs功能紊亂密切相關,而神經酰胺的異常積累更被證實與胰島素抵抗、線粒體損傷等病理過程直接關聯。

鞘脂結構的獨特性決定其在LDs中的功能

與甘油磷脂不同,鞘脂(如神經酰胺)的;溚ㄟ^酰胺鍵與鞘氨醇堿基結合,僅能被神經酰胺酶(Ceramidase)水解,導致其無法快速供能。這種結構特性暗示LDs中的鞘脂可能主要發揮結構性或調控性作用。例如,C16:0神經酰胺(棕櫚酸衍生)是de novo合成途徑的主要底物,而C20-二氫神經酰胺在LDs中異常富集,可能通過逃避DES1介導的去飽和反應被選擇性隔離。

LDs中鞘脂的來源與代謝

  1. ER-LD界面合成:神經酰胺可通過DGAT2/ACSL5依賴的O-;纬甚;窠涻0罚ˋcylCer),存儲于LD疏水核心。
  2. 膜接觸位點轉移:線粒體相關膜(MAMs)含鞘脂代謝酶(如鞘磷脂酶、神經酰胺酶),可能通過LD-線粒體接觸調控局部鞘脂組成。
  3. 自噬途徑:饑餓誘導的自噬溶酶體可釋放鞘脂前體,驅動DGAT1介導的LD生成。

值得注意的是,鞘磷脂(SM)僅占LD磷脂單層的2.7%,其合成依賴高爾基體定位的SM合成酶(SMS1/2),而ER定位的SMSr可能通過生成神經酰胺磷酸乙醇胺(CPE)并經PEMT甲基化參與LD表面SM形成。

LDs中的鞘脂代謝酶

蛋白質組學研究發現,多種鞘脂代謝酶在LDs中低豐度存在,如中性鞘磷脂酶2(nSMase2)在肥胖模型中富集于LD表面,通過水解SM生成神經酰胺,限制LD擴張。此外,酸神經酰胺酶(ASAH1)和葡萄糖神經酰胺酶(GBA)等酶也可能參與LD鞘脂重塑。

功能意義與挑戰

  1. 毒性緩沖:LDs通過隔離ER來源的神經酰胺減輕脂毒性,但過度激活nSMase2可能導致LD表面神經酰胺積累,抑制其與線粒體的互作。
  2. 結構調控:神經酰胺的剛性結構可能促進LD膜相變,影響PLIN家族蛋白(如PLIN2/5)的錨定。
  3. 代謝悖論:鞘脂雖非理想能量儲備,但其穩態與NAFLD進展深度關聯,提示其可能作為細胞代謝應答的“微調開關”。

結論與展望

肝細胞LDs的鞘脂代謝研究仍面臨技術挑戰,包括LD異質性、蛋白動態關聯等問題。未來需整合亞細胞脂質組學與活體成像技術,揭示鞘脂在LD動態中的精確調控機制,為NAFLD治療提供新靶點。

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