高血脂比之前认为的更有害——会损害肌肉细胞

诸平

Fig. 1 Blood Fat Cells

Fig. 2 Microscopy image showing human muscle cells with nuclei in blue, and stress caused by the ceramide stress signals shown in red. Credit: Lee Roberts

据英国利兹大学（University of Leeds）2022年4月10日提供的消息，一项新的研究发现，2型糖尿病和肥胖症患者血脂（图1是血脂细胞）水平升高的危害比之前认为的更大（Higher Blood Fats More Harmful Than Previously Thought – Can Damage Muscle Cells）。相关研究结果于2022年4月1日已经在《自然通讯》（Nature Communications）杂志网站发表——Ben D. McNally, Dean F. Ashley, Lea Hänschke, Hélène N. Daou, Nicole T. Watt, Steven A. Murfitt, Amanda D. V. MacCannell, Anna Whitehead, T. Scott Bowen, Francis W. B. Sanders, Michele Vacca, Klaus K. Witte, Graeme R. Davies, Reinhard Bauer, Julian L. Griffin, Lee D. Roberts. Long-chain ceramides are cell non-autonomous signals linking lipotoxicity to endoplasmic reticulum stress in skeletal muscle（Open Access）. Nature Communications, 2022, 13, Article number: 1748. Published: 01 April 2022. DOI: 10.1038/s41467-022-29363-9. https://www.nature.com/articles/s41467-022-29363-9

参与此项研究的除了来自利兹大学的研究人员之外，还有来自英国剑桥大学（University of Cambridge）、德国波恩大学（University of Bonn, Germany）、意大利巴里大学（University of Bari “Aldo Moro”, Bari, Italy）、英国阿斯利康公司（AstraZeneca, Cambridge, UK）以及伦敦帝国学院（Imperial College London, UK）的研究人员。

在患有代谢性疾病的患者中，血液中的脂肪水平升高会在肌肉细胞中产生压力——这是对细胞外变化的反应，这些变化会破坏肌肉细胞的结构和功能。利兹大学的研究人员发现，这些受到压力的细胞会发出一种信号，这种信号可以传递给其他细胞。

这种被称为神经酰胺（ceramides）的信号在短期内可能有保护作用，因为它们是一种旨在减少细胞内压力的机制的一部分。但在代谢疾病中，这是一种长期的疾病，这些信号可以杀死细胞，使症状更严重，并使疾病恶化。

长期以来，人们都知道血液中脂肪的增加会损害组织和器官，导致心血管疾病和包括2型糖尿病在内的代谢疾病的发生。这种情况可能是由肥胖引起的，自1975年以来，全世界的肥胖率几乎增加了两倍。2016年，有超过6.5亿18岁及以上的成年人患有肥胖症。

图2是李·罗伯茨（Lee Roberts）提供的照片，显微镜图像显示人类肌肉细胞的细胞核为蓝色，由神经酰胺应激信号引起的应激信号为红色。

研究主管、利兹大学医学院分子生理学和代谢教授李·罗伯茨说:“虽然这项研究还处于早期阶段，但我们的发现可能会形成新的疗法或治疗方法的基础，以防止心血管疾病和代谢疾病的发展，如肥胖的高血脂人群的糖尿病。”

在实验室中，研究小组通过将骨骼肌细胞暴露在一种叫做棕榈酸酯（palmitate）的脂肪酸中，复制了在患有代谢疾病的人身上观察到的血脂水平。这些细胞开始传递神经酰胺信号（ceramide signal）。

当这些细胞与其他没有接触过脂肪的细胞混合时，研究人员发现它们会相互交流，以一种叫做细胞外囊泡（extracellular vesicles）的包裹来传输信号。

该实验在患有代谢疾病的志愿者身上进行了复制，并给出了可比的结果。这些发现为细胞如何应对压力提供了一个全新的角度，对我们理解包括肥胖在内的某些代谢性疾病具有重要的影响。

李·罗伯茨教授说:“这项研究为我们提供了一个新的视角，来了解压力如何在肥胖个体的细胞中发展，并为寻找代谢疾病的新治疗方法提供了新的思路。”

“随着肥胖日益流行，相关慢性病(如2型糖尿病)的负担需要新的治疗方法。我们希望我们的研究成果能为解决这一日益严重的问题开辟新的研究途径。”

上述介绍，仅供参考。欲了解更多信息，敬请注意浏览原文(可以免费浏览)或者相关报道。

Abstract

The endoplasmic reticulum (ER) regulates cellular protein and lipid biosynthesis. ER dysfunction leads to protein misfolding and the unfolded protein response (UPR), which limits protein synthesis to prevent cytotoxicity. Chronic ER stress in skeletal muscle is a unifying mechanism linking lipotoxicity to metabolic disease. Unidentified signals from cells undergoing ER stress propagate paracrine and systemic UPR activation. Here, we induce ER stress and lipotoxicity in myotubes. We observe ER stress-inducing lipid cell non-autonomous signal(s). Lipidomics identifies that palmitate-induced cell stress induces long-chain ceramide 40∶1 and 42∶1 secretion. Ceramide synthesis through the ceramide synthase 2 de novo pathway is regulated by UPR kinase Perk. Inactivation of CerS2 in mice reduces systemic and muscle ceramide signals and muscle UPR activation. The ceramides are packaged into extracellular vesicles, secreted and induce UPR activation in naïve myotubes through dihydroceramide accumulation. This study furthers our understanding of ER stress by identifying UPR-inducing cell non-autonomous signals.