斑马鱼幼鱼的脂质吸收代谢和运输

发育中的斑马鱼是研究能量代谢的一个成熟的模型系统,并可用于遗传学、生理学和生物化学方法。在生命的头5天,营养物质从其内源性的母体沉积的卵黄中吸收。受精后5天,卵黄被耗尽,幼体具有功能性消化系统,包括肠、肝、胆、胰和肠道微生物群。斑马鱼幼体的透明度,以及其消化系统与哺乳动物的遗传和生理相似性,使其成为解决与人类健康有关的能量平衡问题的一个有前途的系统。例如,脂蛋白的表达和功能在斑马鱼和哺乳动物中是相似的,转基因动物可用于研究胚胎中脂质从卵黄到身体的运输,以及幼虫中饮食脂质的运输。此外,尽管鉴定了脊椎动物表达的许多脂肪酸和脂质运输蛋白,但介导饮食脂质从肠腔向肠细胞内部运输的细胞生物学过程仍有待阐释。遗传上的可操作性以及对活体成像和一系列生化方法的适应性使幼年斑马鱼成为解决脂质运输、能量平衡和营养代谢领域公开问题的理想模型。

斑马鱼胚胎和幼体发育中的消化系统是脊椎动物胃肠生理和代谢研究的一个成熟的模型系统。在斑马鱼和人类之间,胃肠系统发育、肠和肝细胞分化、消化以及营养吸收和运输的代谢和调节途径高度保守(1-7)。在脊椎动物(包括斑马鱼)中,肠的功能区域化在整个肠长度的上皮细胞中的转录因子表达方面似乎也是保守的(8)。此外,发育中的幼体的透明性使其成为现场成像实验的理想选择:斑马鱼幼体在受精后5天开始进食时,肝脏、胰腺、胆囊、肠道和肠道微生物群功能正常且可见。斑马鱼由于体积小、繁殖能力强(一对斑马鱼一天可以产生数百个胚胎),也适合进行大规模、高通量的实验。最后,随着肠道微生物组对营养生理学研究的重要性日益明确;斑马鱼幼体的微生物群具有很好的特征,并且可以使用无菌和生菌模型(9)。斑马鱼受精卵含有一个大的卵黄细胞,在生命的前5天被吸收,为发育中的胚胎提供营养。卵黄由富含脂质和蛋白质的核心组成,外围有一个细胞合胞体,称为卵黄合胞层(YSL)。YSL输出氨基酸,水解复合脂质以释放脂肪酸,并合成脂蛋白,将脂质输出给发育中的胚胎,直到它能够独立进食(10)。斑马鱼幼体的肠道两端开放,以5dpf的速度准备吸收外源食物,但非肠细胞分泌细胞群直到幼体后期才分化(11)。一旦肠道开放,肠道微生物群就会从培养基中获得。此时,定殖作用基本上立即发生,并在整个生命周期中保持,细菌群落组成变化的主要来源是饮食的变化(12)。胚胎斑马鱼和幼体斑马鱼分别是从卵黄细胞和饮食摄取和运输脂肪的宝贵模型。本文综述了斑马鱼发育过程中脂类重塑、脂蛋白、肠道脂类转运蛋白和肠道微生物群在脂类加工中的作用。

斑马鱼胚胎和幼鱼的卵黄脂质摄取脂蛋白将卵黄脂类运输到发育中斑马鱼胚胎的体内斑马鱼受精卵的大部分由卵黄组成,卵黄是一种富含脂质的结构,当其发育为自由摄食的幼虫时,卵黄中的内容物逐渐被转移到胚胎中而耗尽。蛋黄脂类在出口到发育中的斑马鱼体内之前,被包装成YSL中的脂蛋白。脂蛋白是一种脂质转运结构,由磷脂(PL)和胆固醇单层结合的中性脂质内部组成,携带一种或多种载脂蛋白。载脂蛋白介导脂蛋白、细胞受体和脂质加工酶之间的相互作用。斑马鱼基因组包含人类每一种主要载脂蛋白的类似物,但在表达模式和功能上存在一些差异。由于硬骨鱼类基因组重复,斑马鱼的每个载脂蛋白基因都有多个同源序列。表1总结了本综述中讨论的具有相应斑马鱼同源性的人类脂质代谢基因。载脂蛋白B、载脂蛋白AIV、载脂肽E和载脂蛋白A-I家族中有11个载脂蛋白基因,均在YSL(13)中表达(图1)。整体原位杂交显示,一些载脂蛋白基因的表达定位于YSL的亚区,这表明以前这种结构没有特征化的分区。例如,编码载脂蛋白AIV的mRNA在早期阶段似乎对卵黄延伸具有特异性(尽管该家族中的不同同源性集中在发育的不同阶段),而其他载脂蛋白家族的成员在整个YSL中表达更为均匀(13)。这些潜在YSL亚结构域的意义尚待描述,但可能与发育中肠道的区域化有关。

尽管脂蛋白基因在发育中的胚胎和幼体中的表达已被彻底描述,但这些阶段的脂蛋白概况却不太明确。大多数关于鱼类脂蛋白的工作都集中在成年鱼上,这可能是由于很难从幼虫身上获得足够的血液样本。从卵黄中分泌极低密度脂蛋白(VLDL)颗粒已被电子显微镜证明。YSL也表达apoA-I和apoA-II,它们存在于HDL(高密度脂蛋白)颗粒和乳糜微粒中,而不是LDL(低密度脂蛋白)或VLDL。载脂蛋白B是乳糜微粒、低密度脂蛋白和VLDL的组成部分,在卵黄脂质的输出中具有重要作用。微体甘油三酯(TG)转移蛋白(MTP)将TG包装成含有载脂蛋白的脂蛋白。如果载脂蛋白不与脂质结合,就会被降解,因此,在没有MTP功能的情况下,载脂蛋白就没有功能。在MTP-/-突变的斑马鱼幼体中,脂质被截留在卵黄中(特点是卵黄体积的保留,卵黄不透明的增加,以及体内中性脂质的减少),幼体不能存活超过5天。此外,与他们的野生型兄弟姐妹不同,MTP-/-胚胎保留注入卵黄的荧光脂肪酸,并不将其或其荧光产物输出到循环中。mtp-/-幼虫能够生长并存活到5dpf,这表明一些脂质必须被运出卵黄,以便合成膜,可能是通过合成含有载脂蛋白-I的HDL样颗粒,而不需要MTP来组装。

卵黄吸收过程中胚胎的脂质组成变化根据最近发表的一项通过液相色谱-质谱法(LC-MS)进行的脂质组成的发展研究,在受精时,胚胎脂质约为40%胆固醇、35%PL和9%TG,剩余的种类较少,包括单甘油酯和双甘油酯、胆固醇酯(CE)、神经酰胺和溶血磷脂。在出生后的前5天,卵黄中大多数脂类物质的摩尔量呈线性减少,而胚胎/幼虫体内的摩尔量则相应增加。已经观察到一些例外情况:体内的TG一直很低,因为它从蛋黄中被耗尽,这表明蛋黄TG主要被分解,要么被氧化以获取能量,要么被重新合成为其他脂质产品。有趣的是,CE,另一种“能量储存”类脂,在发育期间从卵黄均匀地交换到身体,总量保持不变(24)。动物细胞中的胆固醇合成是通过调节HMG-CoA还原酶的表达来严格控制膜中的胆固醇含量的,酯化是中和过量胆固醇的主要机制。在卵黄营养(卵黄喂养)发育期间,CE未耗尽的一个可能原因是,将CE分解为脂肪酸氧化会导致胆固醇过量。因此,支持甘油脂质作为早期能量来源对胆固醇稳态至关重要,而卵黄中的CE可以重新包装成细胞内的脂滴,以便稍后氧化或储存在脂肪细胞中。卵黄和身体中的游离胆固醇在发育24小时到5天期间分别以相同的表观速度减少和增加,但在5dpf时,身体中的胆固醇含量低于卵黄中的初始含量。这部分胆固醇很可能直接用于类固醇激素和胆汁的合成,尽管这些化合物在本研究中没有测量。发育中胚胎中的磷脂动力学似乎也比单纯的卵黄到身体的转运更为复杂:虽然其他PL类似乎逐渐从卵黄转移到身体,但卵黄中的磷脂酰胆碱(PC)水平在最初24小时内增加,然后在接下来的4天内降低,而在身体中保持相对稳定。虽然斑马鱼胚胎脂蛋白的特定脂质组成尚未研究,但一种可能的解释是,PC的最初增加是因为在从卵黄中输出的脂蛋白上建立了外单层。当脂蛋白相关的PC到达体内时,它可能过量,或者被氧化,或者被重塑。

尽管Fraher及其同事发表的LC-MS数据集分析仅限于讨论脂质类的发育变化,但所有单个脂质种类的定量结果作为手稿的补充发表。这些数据为研究斑马鱼发育前5天内个体脂质种类的变化提供了机会。例如,主要的PL类别是由头部组定义的(例如,PC、磷脂酰乙醇胺、磷脂酰丝氨酸等),但每个类别都包含数千个不同的分子和不同类型的脂肪酸“尾巴”。“为脂质组学优化的现代质谱技术可以在这个分辨率水平上区分单个脂质物种,因为它们可以精确地确定混合物中每个分析物的质量电荷比(m/z),因为它们采用了第二步,在这一步中分子被破碎,这些碎片的后续m/z值也被测定。利用分子公式计算的m/z值和预期的碎片模式来识别复杂脂质,如PL,并在Fraher的补充数据和其他脂质组学数据集中注释为“头部组(FA1/FA2)”。例如,动物细胞膜中最丰富的PL,是含有饱和16碳脂肪酸棕榈酸酯和单不饱和18碳脂肪酸油酸酯的PC,注释为PC(16:0/18:1)。当无法确定复合脂质的特定脂肪酸组成时,只给出总脂肪酸碳链长度和不饱和碳-碳键的数量[例如,PC(34:1)]。当检查Fraher数据集中单个脂质量的趋势时,结果表明,PL谱的变化与幼虫体内膜PL的增加相一致,预计随着生长的增加而增加。然而,蛋黄和身体中PL总量的趋势因单个PL物种的变化而有所偏差。具体来说,PC(18:2/20:4)是发育初期身体内的主要PL,到5dpf时显示出大幅下降。然而,在幼虫发育过程中,细胞膜的预期主要PC成分,包括PC(34:1)和其他总链长在30年代以下的PC,如预期的那样增加。可能长链PL在脂蛋白中占主导地位,但在细胞膜中是次要物种,这一模型得到了卵黄中PC量在发育过程中的大量增加(18:2/20:4)的支持(该物种是卵黄中唯一的总摩尔量在1-5天内增加的PL,尽管其他PL物种在卵黄中占总脂质的百分比增加)。含有脂肪酸花生四烯酸(20:4)的PLs是二十烷酸的前体,二十烷酸是一类信号分子,在调节炎症、血管生理和干细胞活性方面发挥作用。

这一发现表明二十碳五烯酸类是斑马鱼卵黄利用的一个重要研究领域。虽然个体脂质变化的生理意义不在本次出版工作的范围内,但所产生的丰富的MS数据集强调了在新陈代谢和运输研究中检查个体脂质行为的重要性。

斑马鱼胚胎和幼体卵黄中存在复杂的脂质合成和重塑斑马鱼胚胎和幼体卵黄不仅在脂质转运方面具有代谢活性,而且在复杂脂质的合成和重塑方面也具有代谢活性。这一点通过将放射性和荧光标记的脂质注入幼体蛋黄,然后对这些代谢示踪物的产物进行薄层色谱(TLC)分析得到证明。标有BODIPY-FL?的脂肪酸?(4,4-二氟-5,7-二甲基-4-硼酸-3a,4a-二氮杂-s-吲哚;绿色荧光小分子标记)或注入3dpf斑马鱼幼鱼卵黄的放射性脂肪酸都被代谢成包括PL、CE和TG在内的复合脂质,并在整个发育体中运输。此外,注射放射性油酸盐表明,卵黄在发育的早期阶段合成复合脂质,因为早在受精后0.75小时注射的胚胎中就发现了放射性TG和PL产物。虽然在0.75–3dpf年龄段的胚胎和幼虫中,放射性油酸加入到每个PL类别的速率是一致的,但注射3dpf剂量的幼虫是合成标记CE的唯一组,并且在后期,放射性TG的量也有很大增加。当将BODIPY-C12注射到24hpf斑马鱼胚胎的卵黄中时,卵黄和体脂分别通过注射后1–6h的TLC(hpi)进行分析,早期卵黄中产生了荧光复合脂质,包括TG、CE和一些未知物种。在6hpi时,在体内检测到一些荧光复合脂质。(由于该分析仅检测到非极性脂质,因此不知道是否在本实验中合成了荧光PL。)在24hpf条件下,将荧光PL注射到蛋黄中会导致荧光二甘油酯和蛋黄中未识别的复合脂质物种,但体内没有高达6hpi的识别产物。综上所述,这一证据和其他证据表明,卵黄在整个发育过程中具有代谢活性,可以分解和合成复合脂质(表2)。

表2

斑马鱼幼鱼的膳食脂质摄入膳食复合脂质的消化和吸收斑马鱼幼体在发育的第五天经历了从卵黄营养状态到自由进食状态的转变,因此当其卵黄供应耗尽时,它必须能够消化和吸收外来食物来源的营养。该模型的优点是能够精确控制第一顿饭的时间,因为可以观察到肠细胞对膳食脂类的加工,而不会受到前几顿饭吸收的脂类的干扰。此外,由于幼虫在自由进食后几周内保持其透明度,因此可以在同一系统中进行单餐或持续规定饮食的实时成像实验。动物摄入的大多数膳食脂类进入肠道不是以游离脂肪酸的形式,而是以复合脂类的形式。饮食中的TG、PL和CE必须被肠腔中的肠脂肪酶分解,然后这些分子的成分才能穿过肠细胞膜。由于这些分子中的脂肪酸都是通过酯键连接的,胰腺外分泌的肠脂肪酶是多功能的,可以处理多种膳食脂类,以便被吸收。脂肪分解后,膳食脂类产品在肠腔中形成胶束,在这种水环境中被胆汁乳化。胆汁的组成因物种而异,硬骨鱼类和人类之间存在显著差异,但其功能是保守的。

肠道中的肠上皮细胞调节消化并受微生物群的影响与哺乳动物一样,斑马鱼的肠内分泌细胞分泌多种激素,包括影响运动和食欲的血清素,以及刺激胆囊收缩和胰腺消化酶释放的胆囊收缩素(CCK)。斑马鱼基因组包含两个CCK同源序列;ccka在成人的消化系统中表达(目前没有关于幼虫的数据),并且ccka和cckb在24hpf开始在大脑中表达。在哺乳动物中,CCK通过刺激胆囊分泌胆汁来促进脂质消化,但不增加脂肪酶活性。同样,用CCK受体拮抗剂处理的斑马鱼幼体显示蛋白酶活性降低,而肠磷脂酶活性不受影响。表达5-羟色胺的肠上皮细胞在5dpf时开始出现在斑马鱼幼体肠道中。它们可以通过免疫组织化学方法检测到5-羟色胺,并通过其在上皮中的形状和位置与肠神经元(也表达5-羟色素)区分开来。在8dpf时,每只幼虫的远端肠(鱼鳔后面)可观察到10-18个肠内分泌细胞。一个显著的区别是,斑马鱼幼体的肠没有肠腺,而哺乳动物的肠内分泌细胞可能位于肠腺。正常的肠内分泌细胞发育需要肠道微生物群。在无菌斑马鱼幼体中,在8dpf时观察到0-6个肠内分泌细胞(无菌组和常规组的远端肠上皮细胞总数没有差异)。幼虫将无菌培养至5dpf,然后与传统微生物群一起定植,发育出正常数量的肠内分泌细胞,这表明在5dpf之前,促进肠内分泌细胞发育的微生物群尚未确定的信号是不需要的。在无细菌饲养的斑马鱼幼虫中观察到较高的肠道运动能力,这表明当肠道微生物群受到破坏时,可能与人类的消化问题(包括肠易激惹性疾病)有关。血清素阳性细胞的数量减少可以解释这种生理效应,因为血清素调节人类的肠道运动。

脂质进入肠细胞膳食脂类是通过几种不同的机制从肠腔通过顶端肠细胞膜输入的,这取决于它们的种类。在复合脂质(包括甘油脂和CE)被消化产生脂肪酸、单甘油酯和/或溶血磷脂后,这些产物可能通过斑马鱼和哺乳动物中保存的多种运输过程穿过细胞膜。肠细胞吸收胆固醇的机制需要NiemannPickC1Like1(NPC1L1)转运蛋白。这种膜相关蛋白位于肠细胞的刷状边缘,当细胞暴露于胆固醇时,它会转移到细胞内的隔室;目前的模型假设了一种依赖于网格蛋白的内吞机制,其中NPC1L1与胆固醇货物一起内化,然后通过内胚体移动到内质网,在内质网中可以被包装成膜或用于合成胆固醇酯。NPC1L1编码在斑马鱼基因组中,通过桑格研究所斑马鱼突变项目已经建立了该基因点突变的多个株系。Ezetimibe是一种NPC1L1介导的胆固醇吸收抑制剂,用于治疗人类高胆固醇血症,它还可以阻止斑马鱼幼鱼的饮食胆固醇吸收。这为使用斑马鱼模型研究调节混合脂质饮食中单一成分的代谢可用性的生理效应创造了机会。虽然在服用他汀类药物(胆固醇合成抑制剂)的人身上进行的研究表明,NPC1L1表达水平随着细胞内胆固醇水平的降低而增加,但NPC1L1-活性的调节在很大程度上仍然没有特征性,这表明可能有一种未知的遗传机制调节NPC1L1的表达,它可以通过上调饮食胆固醇的输入来抵消他汀类药物的作用。脂肪酸转移蛋白(FATPs)是一个完整的膜蛋白家族,可促进脂肪酸进入细胞,包括膳食脂肪酸进入肠细胞。FATP与酰基辅酶A合成酶(ACS)协同作用,ACS激活新输入的脂肪酸,以便它们准备形成酯键并并入复合脂质。哺乳动物和细胞培养模型表明,FATP和ACS家族在调节某些膳食脂肪酸对其他脂肪酸的优先摄取以及膳食脂肪酸在复合脂质中的分配方面都发挥着作用。斑马鱼基因组编码6个家族中的9个ACSL(长链脂肪酸特有的ACSL,包括斑马鱼在内的动物中最丰富的脂肪酸类型)基因。这类基因的表达在成年人中普遍存在,通过Westernblot在包括肠道在内的大多数组织中检测到与九个平行序列中的七个对应的蛋白质。ACSL基因在幼虫中的表达更具区域性:在acsl1家族中,在早期幼虫阶段的YSL和肠道中可以检测到acsl1bmRNA。acsl1aparalog在YSL中没有表达,也没有关于早期肠道发育的表达数据。只有acsl1a在成人肠道中表达。Acsl4amRNA存在于YSL和幼虫肠道中。在YSL中可以检测到acsl4b和acsl5的表达,但在肠道开始发育后的幼虫阶段没有表达数据(图2)。在任何胚胎或幼虫阶段,其他acsl副log的表达数据均不可用,但关于acsl基因在该模型中的表达的已知情况表明,副log之间的潜在功能分工与区域化载脂蛋白基因表达所暗示的相似。

图2

与ACS相比,目前文献中对斑马鱼FATP的报道要少得多。到目前为止,尚未发表关于该模型系统中FATP功能的研究,只有一个基因组序列在Ensemble数据库中被注释为FATP;FATP3/ACSVL3/SLC27A3[带7个Paralog,全部注释为溶质载体家族27(slc27)的成员]。其他六个假定的FATPParalog被注释为SLC27A1A和B{均与人类SLC27A1/FATP1/ACSVL5[a线粒体长链FATP]具有65%的蛋白质序列一致性,使用NCBI蛋白质BLAST工具}、SLC27A2A(与人类SLC27A2/FATP2/ACSVL1具有47%的蛋白质序列同一性)、SLC27A2B(与人类SLC27A2/FATP2/ACSVL1具有55%的蛋白质顺序一致性),SLC27A4(70%蛋白质序列与人类SLC27A4/FATP4/ACSVL4一致)和SLC27A0(57%蛋白质序列与人体SLC27A5/FATP6/ACSVL2一致)。所有这些推测的fatp基因的染色体位置在人类和斑马鱼基因组之间是保守的(ZFIN的共有分析)。斑马鱼SLC27A2A在成人肝脏中表达,SLC27A4在5dpf时在前肠中表达(图2)。目前没有其他成体器官、早期幼虫或其他推测的FATP的表达数据。然而,由于FATP4是人类肠细胞顶部刷状缘上的主要脂肪酸转运蛋白,斑马鱼和人类之间表达的相似性支持斑马鱼幼体作为研究FATP在膳食脂肪酸吸收中作用的模型。FATP4、其他膜相关脂肪酸结合蛋白和被动扩散对斑马鱼幼体肠细胞摄取膳食脂肪酸的相对贡献尚不清楚。最近的一篇综述提出了一种模型,其中跨膜受体蛋白CD36、Caveolin1(Cav1)和FATP4都在肠细胞刷状缘起脂肪酸转运体的作用,其中长链脂肪酸盐在肠细胞膜上的被动扩散在吸附中起主要作用。斑马鱼幼鱼在肠道中表达CD36和Cav1以及FATP4,因此,这为应用活体全动物成像工具研究这些蛋白质在膳食脂肪酸加工中的作用提供了机会。总之,尽管FATP和其他脂肪酸转运体及其在脊椎动物中的肠道表达得到了严格保护,它们在肠道中的生理作用尚不清楚。

肠道微生物影响膳食脂肪摄入肠道细菌群在饮食中的脂肪摄取和代谢中也起着重要作用。肠道微生物群的发酵使宿主动物能够利用膳食植物多糖,这些植物多糖通过转化为可代谢的短链脂肪酸和单糖而无法消化。过去十年的多项研究表明,肠道微生物群的组成变化对哺乳动物的肥胖、血脂和组织脂质有影响。然而,由于肠道微生物群的组成也会随着饮食的变化而变化,因此很难确定细菌可能导致脊椎动物宿主生理学全球变化的机制。最近,斑马鱼幼体模型被用于研究肠道细菌与脂类之间的关系,这些脂类涉及短链脂肪酸合成以外的其他过程:当无细菌饲养的幼体被喂食标记有荧光脂肪酸的高脂肪食物时,与传统饲养的幼鱼相比,在肠道上皮中积累的荧光更少,表明至少一些微生物群成员是促进膳食脂类摄入所必需的。使用定植于厚壁菌菌株Exigoubacteriumsp.的单伴生幼虫(幼虫培养为无菌,然后接种单个细菌物种)来证明,仅此细菌菌株就足以促进肠道脂肪酸吸收,从而在肠外组织中观察到荧光。此外,使用该菌株和其他两种菌株的条件培养基进行的实验也显示,与未经处理的无菌幼虫相比,肠细胞脂滴数量显著增加,这表明这些物种分泌的一种因子与促进膳食脂肪摄取有关。目前,这种宿主-微生物关系的确切机制尚未明确,促进宿主对这些微生物类脂吸收的进化优势也是如此。

储存和出口肠细胞中的脂质加工肠细胞摄取的脂肪酸在内质网被重新包装成复合脂质,随后储存在肠细胞脂质滴中或直接用于脂蛋白合成以供出口。脂滴主要由内部的TGs和CE组成,并由PL单层与相关蛋白(如紫苏甙)结合。虽然脂滴生长和收缩的机制有很好的特征,但对不同组织中脂滴大小和数量的调节还不太清楚,目前大多数研究工作都集中在脂肪和肝脂滴上。由于肠道不是脊椎动物(包括斑马鱼幼体)长期脂质储存的场所,肠细胞脂滴是高度动态的临时结构,对动物的营养状态高度敏感。与其他动物模型相比,这种特性加上斑马鱼幼体肠内的活体成像相对容易,使其成为研究脂滴动力学和调节的理想系统。当给5dpf幼虫喂食高脂肪/高胆固醇的蛋黄粉时,喂食后1小时,每个肠细胞的平均脂滴数和脂滴覆盖的细胞总面积都显著增加。脂滴数在1小时达到峰值,然后逐渐减少,而总脂滴面积在餐后3小时内保持不变,这表明较小的脂滴在成熟时融合。肠道菌群也影响肠细胞脂质滴的数量和大小。与无菌幼虫相比,常规饲养的幼虫在进食后肠道内的脂滴更大,数量更多。此外,发现一种厚壁菌菌株的条件培养基能够促进膳食脂肪酸的摄取并向肝脏输出,这足以增加肠细胞的脂滴数量,但不能增加平均脂滴大小。这些结果已经开始揭示肠道微生物群不同成员影响脂滴动力学和饮食脂质代谢的不同机制。脂蛋白对于从肠细胞向循环中输出膳食脂质产品至关重要。斑马鱼中载脂蛋白的表达和功能与哺乳动物中观察到的类似;斑马鱼幼体肠道中至少有一个ApoA-I、ApoB、ApoE和ApoA-IV家族的副log表达。有证据表明,在斑马鱼和哺乳动物中,器官间的载脂蛋白功能分工受到不同机制的调节,这些机制实现了相同的目的:虽然通过RNA编辑在哺乳动物的肠道和肝脏中产生了不同的载脂素b变体,但斑马鱼幼体在肠道和肝脏以及载脂素Bb中产生了载脂蛋白bparalogb.1的mRNA。2只在肝脏。在其他载脂蛋白家族中,也观察到肝脏和肠道之间的paralog表达的类似划分(图3)。经MTP抑制剂治疗的动物的肠道脂质积累表明,与斑马鱼幼体卵黄一样,功能性载脂蛋白B的可用性对于正常的肠道脂质输出速率是必要的,并且当输出速度减慢时,肠细胞脂滴是过量膳食脂肪酸的目的地。MTP抑制剂洛米他啶对斑马鱼幼体有效。还观察到,在哺乳动物中,随着膳食脂肪含量的增加,乳糜微粒数量达到一个平台,但平均乳糜颗粒大小继续增加,这表明载脂蛋白的表达是肠内脂肪输出速率的限制因素.

图3

斑马鱼幼鱼的总脂质生物化学揭示了饮食对脂质组成的全球影响,并促进了代谢标记研究斑马鱼幼体肠道不仅是研究脂滴和脂蛋白包装的良好模型,而且也是食物脂肪酸根据其化学性质而发生差异通道的场所。由于易于获得大量胚胎和幼虫并从中提取脂质,再加上幼虫的透明度,该模型对生物化学的适应性,为脊椎动物提供了独特的机会,可以使用相同的荧光脂质试剂并行进行实时成像和代谢标记实验。此外,斑马鱼幼鱼的全身脂质组成对饮食变化高度敏感:6dpf幼鱼的TG含量在一顿高脂肪餐后24小时增加了10倍(与标准的低脂饮食相比,并且有时间清理肠腔)。(在这些实验中,高脂肪膳食为蛋黄;约50%脂肪干重,低脂肪膳食为SERAMicron幼虫生长食物;7%脂肪。斑马鱼幼虫的“标准食物”的脂肪含量通常为5–15%。)在脂肪组织出现之前的发育阶段工作(~14dpf)避免了当脂肪中储存的中性脂质包含在全身脂质谱中时可能出现的信号到噪声问题。此外,在这些早期发育阶段,可以从脂肪组织的潜在调节影响中分离出肠道中膳食脂肪加工的检查。虽然这超出了我们最近的代谢标记研究的范围,但其中所述的生化技术可以应用于后期幼虫,以检查脂肪组织和肠细胞之间可能影响膳食脂肪分配的潜在串扰。我们还开发了在斑马鱼幼鱼的标准和高脂饮食中使用荧光脂肪酸作为代谢标记的方法(表2)。除了探索荧光脂类的代谢标记潜力(其产品特征以前没有描述)外,我们还应用了带电气溶胶的HPLC(总脂质检测)和荧光检测,以获得比以前使用荧光TLC的研究更深入的信息。初步研究结果表明,饱和荧光脂肪酸在复杂脂质类别中的分配随碳链长度、饮食中的总脂肪和胆固醇含量以及荧光标记的类型而变化。图4总结了斑马鱼幼体脂质代谢中荧光脂肪酸的代谢标记。

图4

文献来源:LipidUptake,Metabolism,andTransportintheLarvalZebrafish




转载请注明:http://www.180woai.com/afhzz/5163.html


冀ICP备2021022604号-10

当前时间: