与脂滴相关的Hsp70棕榈酰化作用驱动缺血性中风中的溶酶体功能障碍

《Neurochemical Research》：Lipid Droplet-Associated Hsp70 Palmitoylation Drives Lysosomal Dysfunction in Ischemic Stroke

　　

摘要

在神经退行性和缺血性脑疾病中，脂质滴（LDs）会在神经胶质细胞中积累。脂质滴通过细胞器间的相互作用调节细胞应激，尤其是与溶酶体的相互作用；溶酶体功能障碍和 cathepsin 的泄漏会引发脑缺血后的神经胶质细胞活化。然而， pathological 状况下脂质滴与溶酶体之间的分子机制仍不完全清楚。利用小鼠中脑动脉阻塞引起的缺血/再灌注（I/R）模型以及氧-葡萄糖剥夺/再供氧（OGD/Re）细胞模型，我们发现从 I/R 发生后的第 1 天到第 14 天，脂质滴的信号强度和溶酶体中的 cathepsin B 泄漏量逐渐增加。Etomoxir 是一种抑制肉碱棕榈酰转移酶 1A（CPT1A）的物质，而 CPT1A 是脂肪酸 β-氧化的限速酶；该抑制剂会加重 I/R 诱发的脂质滴在神经胶质细胞中的积累和溶酶体损伤。来自 OGD/Re 处理过的神经胶质细胞的外源性脂质滴会进一步加剧溶酶体损伤，并促进星形胶质细胞和小胶质细胞的增殖。脂质滴的积累与 Hsp70 的棕榈酰化以及 Hsp70 从溶酶体向细胞外空间的重新分布有关，这导致溶酶体损伤和神经胶质细胞的活化。通过多种遗传学和药理学方法（包括 Plin3 基因敲低、Hsp70 棕榈酰化位点突变体、重组人 Hsp70（rhHsp70）、泛棕榈酰化抑制剂以及 TLR2/4 拮抗剂），我们证实 Plin3（一种脂质滴表面蛋白）与溶酶体中的 Hsp70 发生相互作用，导致 Hsp70 的棕榈酰化和重新分布以及溶酶体损伤。细胞外的 Hsp70 会激活神经胶质细胞上的 TLR2/4，从而促进细胞增殖和促炎细胞因子的释放。综上所述，这些发现表明，与溶酶体相互作用的 pathological 脂质滴会驱动 Hsp70 的棕榈酰化和重新分布，进而导致溶酶体功能障碍和缺血性脑卒中的星形胶质细胞增生。我们发现 Hsp70 的棕榈酰化可能是缺血性脑卒中治疗的潜在药物靶点。

在神经退行性和缺血性脑疾病中，脂质滴（LDs）会在神经胶质细胞中积累。脂质滴通过细胞器间的相互作用调节细胞应激，尤其是与溶酶体的相互作用；溶酶体功能障碍和 cathepsin 的泄漏会引发脑缺血后的神经胶质细胞活化。然而，病理状态下脂质滴与溶酶体之间的分子机制仍不完全清楚。利用小鼠中脑动脉阻塞引起的缺血/再灌注（I/R）模型以及氧-葡萄糖剥夺/再供氧（OGD/Re）细胞模型，我们发现从 I/R 发生后的第 1 天到第 14 天，脂质滴的信号强度和溶酶体中的 cathepsin B 泄漏量逐渐增加。Etomoxir 是一种抑制肉碱棕榈酰转移酶 1A（CPT1A）的物质，而 CPT1A 是脂肪酸 β-氧化的限速酶；该抑制剂会加重 I/R 诱发的脂质滴在神经胶质细胞中的积累和溶酶体损伤。来自 OGD/Re 处理过的神经胶质细胞的外源性脂质滴会进一步加剧溶酶体损伤，并促进星形胶质细胞和小胶质细胞的增殖。脂质滴的积累与 Hsp70 的棕榈酰化以及 Hsp70 从溶酶体向细胞外空间的重新分布有关，这导致溶酶体损伤和神经胶质细胞的活化。通过多种遗传学和药理学方法（包括 Plin3 基因敲低、Hsp70 棕榈酰化位点突变体、重组人 Hsp70（rhHsp70）、泛棕榈酰化抑制剂以及 TLR2/4 拮抗剂），我们证实 Plin3（一种脂质滴表面蛋白）与溶酶体中的 Hsp70 发生相互作用，导致 Hsp70 的棕榈酰化和重新分布以及溶酶体损伤。细胞外的 Hsp70 会激活神经胶质细胞上的 TLR2/4，从而促进细胞增殖和促炎细胞因子的释放。综上所述，这些发现表明，与溶酶体相互作用的 pathological 脂质滴会驱动 Hsp70 的棕榈酰化和重新分布，进而导致溶酶体功能障碍和缺血性脑卒中的星形胶质细胞增生。我们发现 Hsp70 的棕榈酰化可能是缺血性脑卒中治疗的潜在药物靶点。