哺乳动物的心肌细胞以脂肪酸为主要能量来源,而脂肪酸在细胞内主要以甘油三酯的形式储存于脂滴中。脂滴是一种重要的细胞器,其表面具有多种脂滴蛋白,但目前对很多脂滴蛋白的功能尚不十分明确。LSDP5是PAT家族的重要成员,主要分布于心肌、肝脏、骨骼肌等,但其在脂滴和脂肪代谢过程中的具体作用和机制尚不清楚。我们研究发现LSDP5能够定位到脂滴表面,并影响心肌细胞内脂滴的数量和大小。同时,我们建立了基因敲除小鼠模型,发现其心肌中脂肪含量明显降低。在已有的研究基础上,本研究将进一步分析LSDP5的脂滴定位特性,确定LSDP5对心肌脂肪代谢的影响;利用LSDP5基因敲除小鼠,研究LSDP5对小鼠心功能、脂肪代谢、以及相关分子的影响;确定TGH/Ces3和LSDP5的相互作用,阐明在心肌脂肪代谢过程中的分子机制。本研究结果对脂滴形成和代谢研究具有重要的理论意义,对改善心肌的能量代谢也具有重大的实际意义。
LSDP5;PAT family;Knockout;Cardiomyocyte;Lipid metabolism
本研究确定了LSDP5的脂滴定位特性,分析LSDP5与心肌脂肪和脂滴代谢的关系;明确LSDP5敲除对心功能及心肌脂肪代谢的影响;并确定LSDP5对心肌脂肪代谢影响的分子机制。本实验在LSDP5敲除小鼠模型的基础上,通过升主动脉缩窄术(TAC),建立心衰动物模型,研究LSDP5在心衰发生过程中的作用及可能的分子机制。研究结果显示,LSDP5缺失加剧TAC诱发的小鼠心肌肥厚程度以及左心室收缩末期心室腔的扩张,导致心脏功能下降。进一步研究发现,LSDP5缺失降低了心脏中脂滴的储存,并激活PPARα活性,增加线粒体数量,使脂肪酸的氧化速率加快。脂肪酸氧化速度的增加导致心肌细胞内产生过量的ROS,从而导致心肌的脂毒性损伤,加快了TAC导致的小鼠心衰程度。这些结果提示,LSDP5缺失小鼠心肌中脂滴含量明显减少,刺激PGC-1α以及PPARα表达水平升高,从而调节脂肪酸氧化中的关键分子,使线粒体增殖,脂肪酸氧化速度加快,产生大量的ROS,进而引发心肌细胞的氧化损伤,加重TAC导致的心脏损伤。最终阐明了LSDP5在心肌脂肪代谢过程中的作用与机制,进一步丰富了我们对脂滴代谢过程的认识,对改善心肌能量代谢、提高心肌功能具有重要的意义。