武汉云克隆科技股份有限公司

消化的膳食脂肪被肠上皮细胞（IECs）吸收，它们在内质网中组装成前乳糜微粒，然后运输到高尔基体进行成熟，随后分泌到循环中，而线粒体在膳食脂质加工中的作用尚不清楚。近期，由德国研究团队发表在《Nature》上的题为“Mitochondrial dysfunction abrogates dietary lipid processing in enterocytes”的研究为我们解惑线粒体和膳食脂质代谢的关系。

该研究发现线粒体功能障碍导致乳糜微粒从内质网到高尔基体的迁移受损，进而导致膳食脂质在胞浆中形成大的脂滴。这些结果揭示了线粒体在肠上皮细胞膳食脂质运输中的作用，这可能有助于了解线粒体疾病患者的肠道缺陷。

1. DARS2缺乏会导致脂质聚集在IECs

为了研究线粒体在IECs中的作用，通过Dars2^fl/fl小鼠和Vil1-cre小鼠杂交获得DARS2在IECs特异性敲除的Dars2^fl/flVil1-cre^tg/wt小鼠，即Dars2^IEC-KO小鼠，该小鼠表现出体重增长不显著并存活期不会超过4周。DARS2缺失可抑制线粒体DNA（mtDNA）编码的呼吸链亚基的产生，导致严重的线粒体功能障碍。病理染色结果显示Dars2^IEC-KO小鼠IECs存在大的胞质空泡，证实了Dars2^IEC-KO小鼠IECs含有大的胞质脂滴。电镜结果显示Dars2^IEC-KO小鼠肠上皮细胞线粒体肿胀，嵴碎片化。质谱介导的脂质组学分析显示Dars2^IEC-KO小鼠肠道脂质水平显著增高，尤其是三酰基甘油（TAG），这表明IECs到肝脏的脂质输送受到了影响。这些结果说明，IECs中DARS2的缺乏导致膳食脂质的运输受损，从而导致脂质聚集。Dars2^IEC-KO小鼠IECs脂质聚集增加可能与饮食高脂肪含量或胚胎发生过程中DARS2缺失引起的发育缺陷有关。这一结论在正常饮食（NCD）的成年小鼠用他莫昔芬诱导性的敲除DARS2小鼠（即Dars2^tamIEC-KO小鼠）进一步得到验证，DARS2的敲除会导致代谢缺陷、整合性应激反应的激活以及近端IECs的脂滴积累。

                                                                                                  图1. DARS2缺乏导致IECs中脂质聚集

                                                                                                              （图片来源于《Nature》）

2. DARS2缺失抑制IECs中膳食脂质运输

为了评估膳食脂肪在DARS2缺乏的IECs中脂质聚集的作用，通过对比Dars2^tamIEC-KO小鼠喂养FFD（含有<0.5%的脂肪）和NCD（含有3.4%的脂肪）的膳食饲料观察FFD饮食是否可以阻止脂质在IECs的聚集。发现FFD饮食Dars2^tamIEC-KO小鼠小肠肠上皮细胞脂质聚集显著减少。为了直接评估DARS2缺乏是否会损害肠细胞对膳食脂质的运输，进行了代谢追踪实验发现Dars2^tamIEC-KO小鼠血浆、肝脏等脏器中三油酸、胆固醇和TAG水平显著降低，说明Dars2^tamIEC-KO小鼠三油酸、胆固醇和TAG向血浆、肝脏等外周组织的运输明显减少，IECs中DARS2的缺失主要影响了膳食脂质的运输。

                                                                                                                  图2. DARS2缺失抑制IECs中膳食脂质运输

                                                                                                                        （图片来源于《Nature》）

3. DARS2缺失影响乳糜微粒（CM）产生和高尔基体结构

IECs吸收的大多数膳食脂质以CMs的形式运输到肠道，而CMs的产生需要将微粒体甘油三酸酯转运蛋白（MTTP）介导的脂质包装成内质网中含有ApoB48的pre-CMs，然后将pre-CMs在囊泡中转移运输到高尔基体中进行成熟和后期的细胞外分泌。近端小肠切片的超微结构检测显示，在Dars2^tamIEC-KO小鼠的IECs中观察到CMs分泌途径的广泛紊乱，大量缺乏含有CMs的高尔基体囊泡，IECs的胞浆中充满了非常大的脂滴，IECs的内质网腔内出现脂质颗粒，研究结果表明DARS2的缺失影响了CMs产生并发生了进行性高尔基体结构紊乱。

                                                                                                         图3. DARS2缺失影响乳糜微粒（CM）产生和高尔基体结构

                                                                                                                                     （图片来源于《Nature》）

以上研究结果表明，线粒体功能障碍对IECs膳食脂质处理至关重要，线粒体功能的抑制会导致CMs的产生高尔基体的结构紊乱，且这种效应在存在高水平的脂质时会加剧，该研究对线粒体疾病患者肠道并发症的研究具有重要意义。

云克隆开发了上述研究中涉及相关指标的蛋白、抗体、试剂盒等产品以助力相关研究，部分指标节选如下，供参考：