炎症上调NPC1加重高脂负荷下HMCs胆固醇积聚致细胞损伤机制

该研究观察炎症因子IL1-β对高脂负荷下人肾脏系膜细胞(human glomerular mesangial cells, HMCs)C型尼曼匹克蛋白1(Niemann-pick protein c1, NPC1)表达水平的影响,并初步探讨NPC1介导的胆固醇积聚致细胞损伤的作用机制。体外培养HMCs分为正常对照组、高脂组、高脂+炎症组。Western blot测NPC1蛋白含量;酶法测细胞及内质网胆固醇水平; CCK8法测细胞增殖;流式细胞术测细胞周期;荧光定量PCR测NPC1、GRP78、PERK、ATF6、FN、Col IV mRNA;免疫荧光技术测GRP78、FN的表达水平。予U-18666A干预NPC1的功能,观察内质网胆固醇水平、细胞增殖能力、GRP78、FN、Col IV mRNA水平的变化。结果显示,高脂促进NPC1蛋白及mRNA的表达水平,同时细胞总胆固醇及内质网胆固醇浓度增加,增殖加快、S期比例增加、内质网应激相关分子—GRP78、PERK、ATF6 mRNA及系膜基质成分—FN、Col IV mRNA水平均增加, GRP78、FN的荧光强度也增加;炎症进一步上调高脂负荷下上述各指标水平。U-18666A干预后可减轻高脂和炎症导致的内质网胆固醇积聚及细胞损伤。综上,炎症可通过上调NPC1的表达水平,加重高脂负荷下肾系膜细胞及内质网胆固醇积聚,诱发细胞损伤。     

膜转运蛋白ABCA1与2型糖尿病

胰岛β细胞机能失调是2型糖尿病发病机理的关键所在,而细胞内胆固醇积聚是2型糖尿病β细胞机能失调的发生机制.胆固醇转运体———三磷酸腺苷结合盒转运子A1(ABCA1)缺乏,导致胰岛内胆固醇增加及胰岛素分泌受损,这表明胆固醇流出受损导致β细胞发生功能障碍.     

ATP结合夹转录子A1研究进展

ATP结合夹转录子A1(ATP-bind ing cassette transporter A1,ABCA1)是1999年发现的极其重要的脂质转运蛋白,它是一种将过量胆固醇从细胞内向细胞外输送到载脂蛋白并包装成高密度脂蛋白(HDL)的膜蛋白。由于增加ABCA1的表达,可促进胆固醇的逆转运,减少了动脉粥样硬化的发生。该蛋白的研究是近年来脂代谢领域的研究热点。本文结合作者实验室近年来的研究以及国外的研究现状,从作用机制、蛋白调节、转基因模型、病理生理学意义等方面对ABCA1的研究进展进行概要介绍。     

酪氨酸蛋白激酶抑制剂genistein对PMA处理后A类清道夫受体表达的抑制

为研究清道夫受体与细胞内酷不氨酸蛋白激酶的关系,用酪氨酸蛋白激酶抑制剂genistein处理人U937细胞。分别测定对照组和处理组细胞对碘标记的氧化低密度脂蛋白[^125I]ox-LDL的结合、降解以及细胞内脂质蓄积的程度;并利用放射自显影的方法观察药物对细胞表面受体数目的影响,利用RT－PCR法进一步探讨药物作用的分子机制。结果发现genistein可以抑制细胞表达结合[^125I]ox-LDL,抑制细胞表面受全的表达以及细胞内降解[^125I]ox-LDL,抑制细胞内胆固醇脂的蓄积,并且抑制SR－A mRNA的转录,提示清道夫受体的活性可能与细胞内蛋白质酪氨酸磷酸化水平密切相关,genistein所引起的酪氨酸磷酸化水平下降可影响SR－A基因转录和翻译。     

巨噬细胞胆固醇转运相关蛋白研究进展

动脉粥样斑块中泡沫细胞的形成与巨噬细胞胆固醇的转运密切相关,巨噬细胞胆固醇转运是胆固醇逆转运中的一个重要过程,它可清除外周组织过多的胆固醇,对维持细胞内胆固醇稳定、延缓动脉粥样硬化的发生发展有着重要意义.这个过程涉及到许多转运相关蛋白的作用,如三磷酸腺苷结合盒转运体A1/G1、载脂蛋白A-Ⅰ、胆固醇脂转运蛋白、卵磷脂胆固醇酰基转移酶等.本文就巨噬细胞胆固醇转运过程中相关蛋白的作用做一综述,以期为动脉粥样硬化相关疾病的防治研究提供新的思路.     

古菌ESCRT系统研究进展

内体分拣转运复合体（ESCRT,endosomal sorting complex required for transport）曾被认为是真核生物特有的系统,涉及膜重塑、泛素化蛋白质分拣等重要细胞生命过程。近年的研究显示,TACK（包括Thaumarchaeota、Aigarchaeota、Crenarchaeota和Korarchaeota门）古菌超门中存在着一类与分泌膜囊泡、古菌病毒出胞以及细胞分裂过程等膜重塑过程相关的细胞分裂（Cdv,cell division）系统,该系统中的CdvB和CdvC是真核生物ESCRT-III和Vps4的同源蛋白,提示真核生物ESCRT系统可能起源自古菌。然而,由于TACK古菌中缺少真核生物ESCRT系统的其他关键成分,这一假设仍有争议。最近发现的阿斯加德（Asgard）古菌是一类被认为与真核生物最近缘的古菌,其基因组具有较完整的ESCRT相关蛋白的编码基因,提示真核生物的ESCRT很可能起源于阿斯加德古菌。本文首先简要介绍真核生物ESCRT系统的组成及生物学功能,然后分别总结TACK古菌的Cdv系统和阿斯加德古菌的ESCRT系统的研究进展,重点讨论它们的组成及生物学功能,为进一步了解古菌ESCRT系统与真核生物起源的关系提供参考。     

干扰素-γ对THP-1巨噬细胞源性泡沫细胞胆固醇流出和ABCA1表达的影响

以THP-1巨噬细胞源性泡沫细胞为研究对象,观察干扰素-γ(IFN-γ)对THP-1巨噬细胞源性泡沫细胞胆固醇流出和三磷酸腺苷结合盒转运体A1(ABCA1)表达的影响.以便探讨IFN-γ在动脉粥样硬化发生发展中的作用.采用液体闪烁计数器检测细胞内胆固醇流出, 高效液相色谱分析细胞内总胆固醇、游离胆固醇和胆固醇酯含量.运用逆转录-多聚酶链反应和蛋白质印迹分别检测ABCA1 mRNA与ABCA1蛋白质的表达, 采用流式细胞术检测细胞平均ABCA1荧光强度.发现IFN-γ引起THP-1巨噬细胞源性泡沫细胞总胆固醇、游离胆固醇与胆固醇酯呈时间依赖性增加, 而ABCA1 mRNA和蛋白质表达、细胞平均ABCA1荧光强度以及apoA-1介导的胆固醇流出呈时间依赖性减少, 细胞内胆固醇增多.结果表明IFN-γ抑制THP-1巨噬细胞源性泡沫细胞ABCA1表达及细胞内胆固醇流出,同时增加细胞内胆固醇聚积.     

细胞内胆固醇运输

作为生物膜的重要成分,细胞内不同膜上胆固醇含量的高低直接影响生物膜的生物物理特性和细胞信号的传递,与细胞正常的生理功能密切相关。外源内吞的胆固醇和内源合成的胆固醇通过囊泡介导和非囊泡介导的胆固醇运输途径在不同细胞膜之间转运,从而维持了不同细胞器上胆固醇的浓度梯度。一系列胆固醇结合和转运蛋白在细胞内胆固醇的运输中发挥了重要作用。本文旨在总结细胞内胆固醇运输途径与参与胆固醇运输的重要分子及相关作用机制。     

内吞体分选转运复合体 (ESCRT) 及其在包膜病毒出芽中的作用

内吞体分选转运复合体(Endosomal sorting complex required for transport,ESCRT)主要识别泛素化修饰的膜蛋白,介导内吞小泡出芽和多泡体(Multivesicular bodies,MVBs)的形成。此外,以类似的拓扑方式,ESCRT也参与胞质分裂、自体吞噬、以及包膜病毒的出芽等过程。已有的研究表明,大量的反转录病毒和RNA病毒含有晚期结构域(Late-domains),该结构域与ESCRT组分相互作用,将ESCRT-Ⅲ和VPS4等募集在病毒组装与出芽区域,并利用ESCRT-Ⅲ使病毒粒子得以释放。最近,有研究发现,一些DNA包膜病毒、如乙肝病毒、疱疹病毒和杆状病毒等的出芽释放也依赖于宿主细胞ESCRT系统,但其机理尚需深入研究。     

灌喂氧化鱼油使草鱼肠道黏膜胆固醇胆汁酸合成基因通路表达上调

以草鱼(Ctenopharyngodon idella)为试验对象, 灌喂氧化鱼油7d后, 采集肠道黏膜组织并提取总RNA, 采用RNA-seq方法, 进行氧化鱼油组和正常鱼油组草鱼肠道黏膜基因差异表达水平、基因注释和IPA基因通路分析, 并测定了血清中胆固醇、甘油三酯、高密度脂蛋白和低密度脂蛋白含量. 研究结果显示, 草鱼肠道黏膜在受到氧化鱼油损伤后, 胆固醇和胆汁酸生物合成通路代谢酶、调节胆固醇和胆汁酸合成或转运的代谢酶或蛋白基因差异表达, 部分基因差异表达达到显著性上调水平. 实验结果表明, 草鱼肠道黏膜具备完整的乙酰辅酶A胆固醇胆汁酸的合成代谢基因通路. 肠道黏膜在受到氧化鱼油损伤后, 以乙酰辅酶A为原料的胆固醇生物合成代谢通路基因表达增强, 胆固醇由细胞外转运到细胞内的逆转运途径基因通路表达下调, 胆固醇由细胞内向细胞外转运基因通路表达上调; 以胆固醇为原料的胆汁酸经典合成代谢途径基因通路表达上调, 而胆汁酸的补充合成途径基因表达下调. 在灌喂氧化鱼油后, 血清胆固醇、低密度脂蛋白、甘油三酯含量分别增加了28.84%、29.56%和12.13%, 而高密度脂蛋白含量下降了8.15%.       

NADPH氧化酶活性不影响主动脉平滑肌细胞负荷胆固醇

NADPH氧化酶产生的活性氧促进血管平滑肌细胞的增殖和迁移,与动脉粥样硬化的发生密切相关.为了观察NADPH氧化酶的亚基p47phox对血管平滑肌细胞胆固醇代谢的影响,把p47phox基因敲除小鼠的主动脉血管平滑肌细胞与10 mg/L水溶性胆固醇共孵育72 h,然后用0.3 mg/L凝血酶处理10 min,采用免疫组织化学和油红O染色、实时定量逆转录PCR、免疫蛋白印迹、细胞内胆固醇测定等方法,观察细胞内胆固醇的改变,与平滑肌细胞、巨噬细胞、炎症反应细胞内胆固醇代谢相关蛋白的表达.结果显示,与未孵育的对照组相比,水溶性胆固醇孵育过的主动脉血管平滑肌细胞内胆固醇明显增加,差别有显著性意义:细胞内中性脂滴明显增加;α-肌动蛋白的表达下降,半乳糖凝集素3表达升高,单核细胞趋化蛋白1及血管细胞黏附分子1的表达不变;ATP结合盒转运体A1、酰基辅酶A:胆固醇酰基转移酶1及脂肪分化相关蛋白的表达增加.但是,与野生型血管平滑肌细胞相比,敲除p47phox基因并不能使所测定的指标发生变化.结果提示,负荷胆固醇后,p47phox依赖的NADPH氧化酶并不能改变血管平滑肌细胞向泡沫细胞的转变.单纯敲除p47phox基因不能改变细胞内胆固醇代谢的状态.     

病毒劫持ESCRT系统促进自身复制的研究进展

内吞体分选转运复合体（endosomal sorting complex required for transport，ESCRT）系统驱动细胞的不同生命进程，包括内体分选、细胞器生物发生、囊泡运输、维持质膜完整性、细胞质分裂期间的膜裂变、有丝分裂后的核膜重组、自噬过程中吞噬孔的封闭以及包膜病毒出芽等。越来越多的证据表明，ESCRT系统能够被不同家族病毒劫持用于自身增殖。在病毒生命周期的不同阶段，病毒可以通过各种方式干扰或利用ESCRT系统介导的生理过程，最大限度地提高感染宿主的机会。此外，许多逆转录病毒和RNA病毒蛋白具有“晚期结构域”基序，可招募宿主ESCRT亚基蛋白帮助病毒内吞、运输、复制、出芽以及外排。因此，病毒“晚期结构域”基序和ESCRT亚基蛋白可能是病毒感染治疗中具有广泛应用前景的药物靶点。本文重点综述了ESCRT系统的组成及功能，ESCRT亚基和病毒“晚期结构域”基序对病毒复制的影响以及ESCRT介导的抗病毒作用，以期为抗病毒药物的开发和利用提供参考。     

植物ESCRT复合体的功能研究进展

真核细胞中,功能高度保守的内体蛋白分选转运装置ESCRT在胞吞途径和蛋白分泌途径中均扮演重要角色。植物细胞中,该装置包含ESCRT-Ⅰ、ESCRT-Ⅱ、ESCRT-Ⅲ和VPS4/SKD1复合体4个亚基,但缺乏ESCRT-0亚基。ESCRT的每个亚基均由多个蛋白构成。目前,针对ESCRT的研究已经证实,其在泛素化的膜蛋白进入多囊泡体/液泡前体(MVB/PVC)内腔过程中发挥重要调控作用;同时在自噬途径以及应对环境胁迫等方面也具有重要的调节功能。该文首先介绍了植物中ESCRT复合体的组成及生物学功能,然后总结了植物中特有ESCRT复合体组分蛋白的最新研究进展,最后探讨了有关ESCRT复合体研究中尚未解决的重要科学问题。     

氧化低密度脂蛋白诱导主动脉平滑肌细胞胆固醇酯聚集和凋亡(英)

细胞内胆固醇代谢的失衡和细胞凋亡都与动脉粥样硬化的发生有关.为了研究两者之间的关系,我们把猪的主动脉平滑肌细胞与15 mg／L氧化低密度脂蛋白共同孵育72 h,发现细胞内胆固醇酯与总胆固醇的比值由26.2%增加到64.1%,并且细胞内胆固醇酯的积聚有剂量依赖关系,表明细胞已经转化为平滑肌源性的泡沫细胞.另外,使用荧光显微镜、激光共聚焦显微镜和流式细胞仪分别发现,与氧化低密度脂蛋白共孵育的细胞有典型的凋亡形态改变.从实验可以推测,由氧化低密度脂蛋白诱导的平滑肌细胞凋亡,除了低密度脂蛋白氧化的因素外,也可能与细胞内胆固醇酯与总胆固醇的比值升高有关.     

油酸对THP-1巨噬细胞源性泡沫细胞三磷酸腺苷结合盒转运体A1表达和胆固醇流出的影响

以THP 1巨噬细胞源性泡沫细胞为研究对象 ,观察油酸对THP 1巨噬细胞源性泡沫细胞胆固醇流出和三磷酸腺苷结合盒转运体A1(ABCA1)表达的影响 ,以探讨油酸对动脉粥样硬化发生发展的影响。用液体闪烁计数器检测细胞内胆固醇流出 ,高效液相色谱分析细胞内总胆固醇、游离胆固醇和胆固醇酯含量 ,运用逆转录多聚酶链反应和Western印迹分别检测ABCA1mRNA与ABCA1蛋白的表达 ,采用流式细胞术检测细胞平均ABCA1荧光强度。实验显示油酸引起THP 1巨噬细胞源性泡沫细胞总胆固醇、游离胆固醇与胆固醇酯呈时间依赖性增加 ,而ABCA1蛋白水平、细胞平均ABCA1荧光强度以及apoA I介导的胆固醇流出呈时间依赖性减少 ,细胞内胆固醇增多 ,但ABCA1mRNA没有明显变化。结果表明 ,油酸减少THP 1巨噬细胞源性泡沫细胞ABCA1蛋白水平 ,降低细胞内胆固醇流出 ,增加细胞内胆固醇聚积。     

锰离子转运蛋白的发现及功能机制研究进展

锰是维持人体健康的必需微量元素。锰缺乏或过量均可促发系列重大疾病发生。机体或细胞锰离子的稳态维持受多个锰离子转运蛋白的调控。近年,三个关键的锰离子转运蛋白SLC39A8、SLC39A14和SLC30A10相继被发现,这些基因突变可直接导致锰代谢异常所致的人类遗传病;同时,相关基因敲除或转基因模式动物模型不仅能够模拟人类锰代谢异常的症状,而且可深入研究这些锰离子转运蛋白在器官和细胞内的功能及其分子调控机制,从而开启了锰稳态调控研究的崭新征程。此外,有研究提示二价金属转运蛋白1(DMT1)、膜铁转运蛋白(FPN)、转铁蛋白/转铁蛋白受体系统(TF/Tf R)、TMEM165、分泌型Ca2+通道1(SPCA1)及ATP13A2等膜蛋白也可能参与细胞锰离子转运,使得锰离子的稳态调控变得更为复杂。现就锰转运蛋白的发现及功能机制研究的国内外进展作系统性综述,为后续研究提供新思路。     

内体分拣转运复合体的组成及其功能研究

内体分拣转运复合体(endosomal sorting complex required for transport,ESCRT)是一种能够识别并分拣泛素化蛋白质货物的蛋白复合体,由四个亚复合体(ESCRT-0、ESCRT-Ⅰ、ESCRT-Ⅱ、ESCRT-Ⅲ)和一些辅助成分构成。研究表明,ESCRT途径能参与病毒的出芽过程、调控细胞自噬,并且与包括肿瘤和神经退行性疾病在内的重要疾病有关。因此,ESCRT复合体结构与功能研究对未来新型治疗药物的开发具有重要意义。该文综述了ESCRT的结构、各成员在多种生命活动中的功能、组装因子之间的互作关系以及ESCRT复合体的功能,旨在为日后深入研究ESCRT的作用机制开辟更科学的研究方向。     

小分子药物BNTA通过上调Insig1缓解高胆固醇引起的骨关节炎

骨关节炎(osteoarthritis,OA)是运动系统常见的退行性疾病,具有高发病率和高致残率。骨关节炎的发病机制目前尚不明确,既往研究认为骨关节炎发病主要与创伤因素相关,而近期研究表明,以胆固醇代谢异常为主的代谢性因素同样与骨关节炎密切相关,骨关节炎的治疗以早期对症治疗和晚期手术治疗为主,尚无针对病因的特效药物。既往研究中发现,有一种具有软骨保护作用的小分子药物BNTA,其在创伤引起的骨关节炎中具有较好的疗效,但其对高胆固醇引起的骨关节炎的作用尚不明确。本研究为探究BNTA对高胆固醇引起的骨关节炎的治疗作用及其机制,采用高胆固醇饮食构建了大鼠骨关节炎模型,取膝关节石蜡切片进行组织学评估,使用油红O染色评估大鼠软骨细胞内的脂质积聚情况,使用RT-qPCR、免疫荧光和免疫组化评估软骨细胞合成代谢、分解代谢及胆固醇代谢相关基因和蛋白质的表达。结果显示,BNTA可缓解高胆固醇大鼠骨关节炎模型中的病理表现,改善OARSI评分。在大鼠软骨细胞中,BNTA可促进合成代谢相关基因col2、sox9、acan的表达,抑制分解代谢相关基因mmp13、adamts5的表达,可改善高胆固醇引起的大鼠软骨细胞脂质积聚。在大鼠软骨细胞和高胆固醇大鼠骨关节炎模型中BNTA均可上调Insig1表达。本研究证实,高胆固醇可在体内和体外实验中加重骨关节炎,可引起大鼠软骨细胞脂质积聚增加。在体内和体外实验中BNTA均能缓解高胆固醇引起的骨关节炎表型,改善软骨细胞内的异常脂质积聚,其作用可能为通过上调Insig1抑制细胞内的胆固醇生物合成,从而缓解脂质异常积聚。     

ATF6调节ABCA1基因的表达

ATP结合盒式运载蛋白A1(ATP-binding cassette transporter A1,ABCA1)是近年来发现的极其重要的脂质转运大分子膜蛋白,它可将过量胆固醇从细胞内向细胞外输送到载脂蛋白并包装成高密度脂蛋白(HDL)的膜蛋白,促进胆固醇的逆转运.初步研究转录因子ATF6对ABCA1的表达调控,结果发现,ATF6在人胚胎肾细胞HEK293内剂量依赖性地调节ABCA1基因转录及蛋白质表达. ATF6调节ABCA1与内质网应激信号通路无关. 启动子序列缺失与突变分析表明ATF6作用区位于ABCA1启动子上游-156～-928bp之间, 可能需要E-box的参与,但不需要DR4元件.进而,动物试验结果显示用腺病毒在C57小鼠肝脏过表达ATF6,在mRNA水平上调ABCA1. 本文的研究发现了ATF6新的功能以及调控ABCA1的新机制.     

灌喂氧化鱼油对黄颡鱼胃肠道黏膜胆固醇和胆汁酸合成途径基因差异表达的影响

分别提取灌喂氧化鱼油以及鱼油的黄颡鱼胃肠道肠道黏膜的总RNA。将氧化鱼油组、鱼油组总RNA等量混合后,采用RNA-Seq测序,用Trinity进行de novo拼接、组装,对单一基因进行功能注释;再将氧化鱼油组、鱼油组总RNA分别测序、注释后进行基因表达量分析,并计算氧化鱼油组对鱼油组单一基因的差异表达定量分析,以log_2(OFH/FH)值代表氧化鱼油组相对于鱼油组基因的差异表达量。基因差异表达显示,氧化鱼油导致黄颡鱼胃肠道黏膜组织中胆固醇、胆汁酸生物合成代谢途径的酶以及涉及胆固醇和胆汁酸吸收转运蛋白基因差异表达。黄颡鱼胃肠道黏膜中以乙酰辅酶A为原料的胆固醇生物合成途径关键酶基因差异表达显著下调,从细胞外吸收转运胆固醇的主要蛋白基因差异表达下调,显示灌喂氧化鱼油导致黄颡鱼胃肠道黏膜胆固醇合成能力下降、从其他组织吸收胆固醇的能力下降,血清胆固醇含量下降4.06%。灌喂氧化鱼油后,黄颡鱼胃肠道黏膜以胆固醇为原料的初级胆汁酸合成代谢的关键酶差异表达显著上调,而胆汁酸转运到细胞外和转运到肠腔的载体蛋白基因差异表达下调,肠道再吸收胆汁酸的转运载体蛋白基因差异表达下调及肝细胞从血液吸收转运的载体蛋白基因差异表达上调,而血清胆汁酸含量下降了20.00%。结果表明,胆汁酸的肠肝循环发生障碍,肠腔和血清胆汁酸含量下降、胆汁酸在细胞出现淤积的趋势。