肥胖是由于脊椎动物长期营养过剩导致的,伴随其出现的代谢紊乱已成为一个日益紧迫的全球性健康问题(Kivim?ki等人,2022年)。其特征是当能量摄入超过消耗时,脂肪组织中的脂滴(LDs)中甘油三酯(TG)过度积累,导致LDs的数量和大小增加(Li等人,2012年;Sun, Li, Wang, Ma, & Hou,2023年;Cani和Van Hul,2024年)。脂滴是细胞内的细胞器,其特点是具有由脂滴相关蛋白修饰的磷脂单层,内部由TG和胆固醇酯组成的疏水核心(Farese和Walther,2009年)。除了储存脂质外,脂滴还具有代谢活性和动态性,在调节全身脂质代谢和维持能量稳态方面发挥着关键作用(Xie等人,2022年;Xu, Zhang, & Liu,2018年)。了解脂滴功能的调节机制对于研究脂质代谢紊乱至关重要。
脂滴通过调节脂质的合成、动员和氧化来应对营养状态的波动(Renne和Hariri,2021年)。此外,它们还能与线粒体(MT)和内质网等细胞器进行动态相互作用,这些细胞器在调节细胞内脂质代谢中起着关键作用(Xu等人,2018年;Renne和Hariri,2021年)。早期的电子显微镜研究表明,白色脂肪细胞中的脂滴与其他细胞器(尤其是MT)之间存在频繁的相互作用(Blanchette-Mackie等人,1995年;Cinti,2018年;Freyre, Rauher, Ejsing, & Klemm,2019年)。作为脂肪酸β-氧化的主要细胞器,MT在脂质代谢中起着关键作用(Fan和Tan,2024年)。脂滴中的TG被水解成脂肪酸(FAs),随后被运输到MT中用于ATP的产生,从而为细胞提供能量(Wang, Liu等人,2021年;Renne和Hariri,2021年)。最近的研究表明,脂滴通过专门的膜接触位点(MCSs)与线粒体物理结合,这有助于高效的脂质运输并增强脂肪酸的β-氧化(Scorrano等人,2019年;Wang, Fang等人,2021年)。这种相互作用不仅减轻了过量游离脂肪酸引起的脂毒性,还促进了脂质交换并维持了细胞能量稳态(Bosch, Parton, & Pol,2020年;Xie等人,2022年)。此外,这些相互作用由特定蛋白质动态调节,以保持其功能性和稳定性(Kien等人,2022年;Wang, Lai, Luo, Feng, & Song,2024年)。表面蛋白perilipin 5(PLIN5)在棕色脂肪细胞和肌肉细胞中介导脂滴与MT的连接,并促进脂肪酸的转移以进行β-氧化(Benador等人,2018年;Miner等人,2023年)。同样,线粒体融合蛋白mitofusin 2(MFN2)有助于建立脂滴与MT的接触,并调节肝细胞和棕色脂肪细胞中的线粒体动态(Boutant等人,2017年;Wang等人,2024年)。MIGA2是一种线粒体外膜蛋白,在白色脂肪细胞早期分化过程中连接MT、内质网和脂滴(Freyre等人,2019年)。最近的研究表明,白色脂肪细胞也可能表现出类似于棕色脂肪细胞的功能,即脂滴与MT相互作用以促进脂肪酸氧化并减少脂质积累(Benador等人,2018年;Xie等人,2022年)。然而,白色脂肪细胞中这种相互作用的分子机制仍不清楚。
二十二碳六烯酸(C22:6n-3,DHA)是一种n-3长链多不饱和脂肪酸(LC-PUFA),作为一种生物活性营养素,它可以抑制脂质积累,支持神经元活动,维持视网膜完整性,并减轻炎症(Huang, Bian, Ji, Ji, & Sun,2023年;Lin等人,2023年;Tabilo等人,2025年)。DHA可以通过肝脏和大脑中的Δ6-去饱和酶、Δ5-去饱和酶和延长酶催化的α-亚麻酸(ALA)的脱饱和和延长反应获得(Beyer, Videla, Farías, & Valenzuela,2023年;Takic, Pokimica, Petrovic-Oggiano, & Popovic,2022年;Valenzuela等人,2024年;Valenzuela等人,2025年)。先前的研究表明,DHA可以增强脂肪细胞中脂肪甘油三酯脂肪酶(ATGL)和激素敏感性脂肪酶(HSL)的表达,从而促进脂肪细胞的脂解作用(Barber, Sinclair, & Cameron-Smith,2013年;Kim, Della-Fera, Lin, & Baile,2006年;Liu, Li, Huang, & Ji,2014年;Wang等人,2010年)。此外,DHA还可以促进脂肪细胞和肝细胞中的线粒体生物发生,增强脂肪酸的β-氧化,并抑制脂质生成,从而减少脂质积累(Flachs等人,2005年;Calder,2022年)。这些发现表明,LDs和MT在DHA抑制脂质积累的机制中发挥着关键作用。此外,LDs与MT的相互作用是脂质代谢中的关键调节枢纽,并受到脂肪酸、生物活性化合物和营养因素的调节。例如,棕榈酸(Eynaudi等人,2021年)、叶黄素(Xie等人,2022年)、芝麻酚(Yang, Liu等人,2025年)和乙酰胆碱(Wu等人,2021年)已被证明可以促进LDs与MT的连接,从而增强脂肪酸氧化并减轻脂毒性。因此,LDs与MT的相互作用可能在DHA对脂质积累的抑制作用中起着关键作用。然而,DHA对LDs与MT相互作用的调节作用及其潜在机制仍不明确,需要进一步研究。
草鱼(Ctenopharyngodon idellus)主要在腹部脂肪组织中储存脂质,这种模式与人类的脂肪储存方式非常相似(Schlumberger和Lucke,1948年;Oka等人,2010年;Bian等人,2024年;Wei等人,2024年)。这种相似性,加上鱼类和哺乳动物之间脂质代谢的保守性,突显了草鱼作为研究脂质代谢和脂肪沉积营养调节的有效模型的价值(Bian等人,2024年;Oka等人,2010年)。基于此,本研究旨在阐明DHA是否通过增强草鱼脂肪细胞中LDs与MT的相互作用来减轻脂质积累,并探索这一过程的分子机制。研究结果为DHA介导的细胞器间相互作用提供了新的见解,有助于更深入地理解脊椎动物的脂质调节。