非酯化脂肪酸通过TLR4/MyD88/IRAK2信号通路破坏牛肝细胞脂质代谢与线粒体功能的机制研究

为解决围产期奶牛因血液非酯化脂肪酸（NEFA）过量引发的酮病和脂肪肝问题，研究人员通过建立体外牛肝细胞模型，系统探究了NEFA对脂质代谢、炎症及线粒体功能的影响。研究发现，NEFA通过激活TLR4/MyD88/IRAK2/NF-κB通路，导致脂质积累、氧化应激和线粒体功能障碍，揭示了IRAK2线粒体转位在代谢紊乱中的关键作用，为防治奶牛代谢疾病提供了新靶点。

　　

在奶牛养殖业中，围产期奶牛因能量负平衡（NEB）导致血液非酯化脂肪酸（NEFA）水平升高，进而引发酮病和脂肪肝等代谢疾病，严重影响生产性能和动物福利。尽管已知NEFA与脂质代谢紊乱、炎症和线粒体功能障碍相关，但其分子机制尚未完全阐明。为此，中国的研究团队通过建立体外牛肝细胞模型，深入探索了NEFA的作用机制，相关成果发表在《The Journal of Steroid Biochemistry and Molecular Biology》。

研究团队从5头1日龄荷斯坦犊牛中分离原代肝细胞，采用胶原酶IV灌注法获得高纯度细胞，并通过不同浓度NEFA（0-2.4 mM）处理模拟围产期代谢环境。关键技术包括：CCK-8检测细胞活力、荧光标记法评估线粒体膜电位和活性氧（ROS）、Western blot分析蛋白表达、qPCR检测基因表达变化，以及免疫荧光观察IRAK2亚细胞定位。

研究结果

1. NEFA诱导脂质代谢紊乱：1.2和2.4 mM NEFA显著增加甘油三酯（TAG）、总胆固醇（T-CHO）和低密度脂蛋白（LDL-c）积累，上调脂肪生成基因（SREBP-1c、ACC、FASN），同时抑制脂肪酸氧化基因（PPARα、CPT1A）。
2. 氧化应激与炎症激活：NEFA升高丙二醛（MDA）水平，降低抗氧化指标（GSH、SOD），并通过TLR4/MyD88/IRAK2通路激活NF-κB，促炎因子（IL-1β、IL-6、TNF-α）分泌增加。
3. 线粒体功能障碍：NEFA导致ROS爆发、线粒体膜电位下降、mtDNA减少，并抑制线粒体生物合成关键基因（PGC-1α、NRF1、TFAM）。
4. IRAK2的线粒体转位：研究发现IRAK2易位至线粒体，直接抑制脂肪酸β氧化（mtFAO），加剧代谢紊乱。

结论与意义
该研究首次揭示NEFA通过TLR4/MyD88/IRAK2通路触发炎症和线粒体功能障碍的级联反应，其中IRAK2的线粒体转位是导致脂质代谢失衡的核心环节。这一发现不仅为围产期奶牛代谢疾病的防治提供了新靶点，也为人类非酒精性脂肪肝（NAFLD）等代谢性疾病的研究提供了跨物种参考。研究强调，维持线粒体功能完整性是缓解NEFA毒性的关键，未来可通过调控IRAK2活性或线粒体生物合成途径开发干预策略。