消化的膳食脂肪被腸上皮細(xì)胞（IECs）吸收，它們在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中組裝成前乳糜微粒，然后運(yùn)輸?shù)礁郀柣w進(jìn)行成熟，隨后分泌到循環(huán)中，而線粒體在膳食脂質(zhì)加工中的作用尚不清楚。近期，由德國研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表在《Nature》上的題為“Mitochondrial dysfunction abrogates dietary lipid processing in enterocytes”的研究為我們解惑線粒體和膳食脂質(zhì)代謝的關(guān)系。

該研究發(fā)現(xiàn)線粒體功能障礙導(dǎo)致乳糜微粒從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)到高爾基體的遷移受損，進(jìn)而導(dǎo)致膳食脂質(zhì)在胞漿中形成大的脂滴。這些結(jié)果揭示了線粒體在腸上皮細(xì)胞膳食脂質(zhì)運(yùn)輸中的作用，這可能有助于了解線粒體疾病患者的腸道缺陷。

1. DARS2缺乏會導(dǎo)致脂質(zhì)聚集在IECs

為了研究線粒體在IECs中的作用，通過Dars2^fl/fl小鼠和Vil1-cre小鼠雜交獲得DARS2在IECs特異性敲除的Dars2^fl/flVil1-cre^tg/wt小鼠，即Dars2^IEC-KO小鼠，該小鼠表現(xiàn)出體重增長不顯著并存活期不會超過4周。DARS2缺失可抑制線粒體DNA（mtDNA）編碼的呼吸鏈亞基的產(chǎn)生，導(dǎo)致嚴(yán)重的線粒體功能障礙。病理染色結(jié)果顯示Dars2^IEC-KO小鼠IECs存在大的胞質(zhì)空泡，證實(shí)了Dars2^IEC-KO小鼠IECs含有大的胞質(zhì)脂滴。電鏡結(jié)果顯示Dars2^IEC-KO小鼠腸上皮細(xì)胞線粒體腫脹，嵴碎片化。質(zhì)譜介導(dǎo)的脂質(zhì)組學(xué)分析顯示Dars2^IEC-KO小鼠腸道脂質(zhì)水平顯著增高，尤其是三?；视停═AG），這表明IECs到肝臟的脂質(zhì)輸送受到了影響。這些結(jié)果說明，IECs中DARS2的缺乏導(dǎo)致膳食脂質(zhì)的運(yùn)輸受損，從而導(dǎo)致脂質(zhì)聚集。Dars2^IEC-KO小鼠IECs脂質(zhì)聚集增加可能與飲食高脂肪含量或胚胎發(fā)生過程中DARS2缺失引起的發(fā)育缺陷有關(guān)。這一結(jié)論在正常飲食（NCD）的成年小鼠用他莫昔芬誘導(dǎo)性的敲除DARS2小鼠（即Dars2^tamIEC-KO小鼠）進(jìn)一步得到驗(yàn)證，DARS2的敲除會導(dǎo)致代謝缺陷、整合性應(yīng)激反應(yīng)的激活以及近端IECs的脂滴積累。

                                                                                                  圖1. DARS2缺乏導(dǎo)致IECs中脂質(zhì)聚集

                                                                                                              （圖片來源于《Nature》）

2. DARS2缺失抑制IECs中膳食脂質(zhì)運(yùn)輸

為了評估膳食脂肪在DARS2缺乏的IECs中脂質(zhì)聚集的作用，通過對比Dars2^tamIEC-KO小鼠喂養(yǎng)FFD（含有<0.5%的脂肪）和NCD（含有3.4%的脂肪）的膳食飼料觀察FFD飲食是否可以阻止脂質(zhì)在IECs的聚集。發(fā)現(xiàn)FFD飲食Dars2^tamIEC-KO小鼠小腸腸上皮細(xì)胞脂質(zhì)聚集顯著減少。為了直接評估DARS2缺乏是否會損害腸細(xì)胞對膳食脂質(zhì)的運(yùn)輸，進(jìn)行了代謝追蹤實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)Dars2^tamIEC-KO小鼠血漿、肝臟等臟器中三油酸、膽固醇和TAG水平顯著降低，說明Dars2^tamIEC-KO小鼠三油酸、膽固醇和TAG向血漿、肝臟等外周組織的運(yùn)輸明顯減少，IECs中DARS2的缺失主要影響了膳食脂質(zhì)的運(yùn)輸。

                                                                                                                  圖2. DARS2缺失抑制IECs中膳食脂質(zhì)運(yùn)輸

                                                                                                                        （圖片來源于《Nature》）

3. DARS2缺失影響乳糜微粒（CM）產(chǎn)生和高爾基體結(jié)構(gòu)

IECs吸收的大多數(shù)膳食脂質(zhì)以CMs的形式運(yùn)輸?shù)侥c道，而CMs的產(chǎn)生需要將微粒體甘油三酸酯轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（MTTP）介導(dǎo)的脂質(zhì)包裝成內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中含有ApoB48的pre-CMs，然后將pre-CMs在囊泡中轉(zhuǎn)移運(yùn)輸?shù)礁郀柣w中進(jìn)行成熟和后期的細(xì)胞外分泌。近端小腸切片的超微結(jié)構(gòu)檢測顯示，在Dars2^tamIEC-KO小鼠的IECs中觀察到CMs分泌途徑的廣泛紊亂，大量缺乏含有CMs的高爾基體囊泡，IECs的胞漿中充滿了非常大的脂滴，IECs的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)出現(xiàn)脂質(zhì)顆粒，研究結(jié)果表明DARS2的缺失影響了CMs產(chǎn)生并發(fā)生了進(jìn)行性高爾基體結(jié)構(gòu)紊亂。

                                                                                                         圖3. DARS2缺失影響乳糜微粒（CM）產(chǎn)生和高爾基體結(jié)構(gòu)

                                                                                                                                     （圖片來源于《Nature》）

以上研究結(jié)果表明，線粒體功能障礙對IECs膳食脂質(zhì)處理至關(guān)重要，線粒體功能的抑制會導(dǎo)致CMs的產(chǎn)生高爾基體的結(jié)構(gòu)紊亂，且這種效應(yīng)在存在高水平的脂質(zhì)時會加劇，該研究對線粒體疾病患者腸道并發(fā)癥的研究具有重要意義。

云克隆開發(fā)了上述研究中涉及相關(guān)指標(biāo)的蛋白、抗體、試劑盒等產(chǎn)品以助力相關(guān)研究，部分指標(biāo)節(jié)選如下，供參考：