氧化锌纳米颗粒通过SIRT1/FOXO3/ACBD5轴破坏过氧化物酶体-内质网接触并增加超长链脂肪酸含量

为解决氧化锌纳米颗粒(ZnO NPs)对脂质代谢的影响机制问题，研究人员以黄颡鱼为模型，揭示了ZnO NPs通过抑制SIRT1/FOXO3轴下调ACBD5表达，破坏过氧化物酶体-内质网(Po-ER)接触，降低β-氧化效率，导致超长链脂肪酸(VLCFAs)蓄积。该研究为纳米材料毒性机制和代谢紊乱治疗提供了新靶点。

　　

在营养学和纳米医学领域，氧化锌纳米颗粒(ZnO NPs)因其高生物利用度被广泛应用于医药和营养补充剂，但其对脂质代谢的影响机制尚不明确。超长链脂肪酸(VLCFAs)作为细胞膜结构和功能的关键成分，其代谢失衡与肾上腺脑白质营养不良等疾病密切相关。过氧化物酶体(Po)与内质网(ER)通过膜接触位点(Po-ER)协同调控VLCFAs代谢，而ACBD5蛋白是连接这两个细胞器的关键分子。然而，ZnO NPs如何通过调控ACBD5影响VLCFAs代谢仍是一个亟待解决的科学问题。

针对这一科学问题，华南农业大学的研究团队以具有重要经济价值的淡水鱼类黄颡鱼(Pelteobagrus fulvidraco)为模型，开展了一项为期10周的实验研究。研究发现，膳食添加10 mg/kg ZnO NPs显著增加肝脏甘油三酯(TG)和总胆固醇(T-CHO)含量，并改变VLCFAs组成谱，其中二十碳五烯酸(EPA, C20:5n3)和二十二碳六烯酸(DHA, C22:6n3)含量升高最为显著。通过透射电镜观察发现，ZnO NPs处理显著减少了Po-ER接触数量，同时降低了过氧化物酶体β-氧化水平。进一步机制研究表明，ZnO NPs通过增加细胞乙酰化水平，抑制去乙酰化酶SIRT1的表达，阻碍转录因子FOXO3的核转位，从而下调ACBD5的表达，最终导致Po-ER接触减少和VLCFAs代谢紊乱。

研究采用了多项关键技术：动物实验采用240尾黄颡鱼进行10周喂养实验；通过透射电镜(TEM)观察Po-ER接触；利用气相色谱分析VLCFAs组成；采用密度梯度离心分离亚细胞组分；通过双荧光素酶报告基因和电泳迁移率实验(EMSA)验证FOXO3对ACBD5启动子的直接调控；运用免疫共沉淀(Co-IP)技术证实SIRT1与FOXO3的相互作用；通过点突变确定FOXO3关键乙酰化位点(K243)。

研究结果部分：

1. 膳食ZnO NPs诱导肝脏脂质蓄积并改变VLCFAs谱：实验显示ZnO NPs处理组肝脏脂滴显著增加，VLCFAs含量升高，同时过氧化物酶体β-氧化能力下降。

2. Po-ER接触和过氧化物酶体β-氧化受ACBD5调控：细胞实验证实ACBD5过表达可增加Po-ER接触并促进β-氧化，而敲低ACBD5则产生与ZnO NPs处理相似的效果。

3. FOXO3通过直接结合acbd5启动子调控其转录：生物信息学分析和实验验证发现FOXO3可结合acbd5启动子区GTAAA(C/T)A motif(-169/-161 bp)，调控其表达。

4. ZnO NPs诱导肝脏乙酰化修饰抑制FOXO3核转位：ZnO NPs处理增加整体乙酰化水平，降低SIRT1表达，阻碍FOXO3入核。

5. SIRT1直接调控FOXO3 K243位点去乙酰化：免疫共沉淀实验证实SIRT1与FOXO3直接相互作用，点突变实验确定K243是调控FOXO3活性的关键位点。

这项研究首次揭示了ZnO NPs通过SIRT1-FOXO3-ACBD5轴扰乱脂质稳态的分子机制，不仅阐明了纳米材料毒性的新途径，也为代谢紊乱相关疾病如代谢功能障碍相关脂肪性肝炎(MASH)和过氧化物酶体生物发生障碍(PBDs)的治疗提供了潜在靶点。特别值得注意的是，研究发现的FOXO3 K243位点在物种间高度保守，这为开发特异性调控ACBD5表达的药物提供了重要线索。此外，研究建立的黄颡鱼模型为VLCFAs代谢研究提供了有价值的实验体系，其代谢通路与哺乳动物高度相似的特点也使研究成果具有更广泛的生物学意义。