红鳍东方鲀（*Takifugu rubripes*）饥饿期间Hnf4α通过激活脂肪酸β-氧化启动肝脏脂质动员

《Aquaculture Reports》：Hnf4α initiates hepatic lipid mobilization via activating fatty acid β-oxidation during starvation in tiger puffer ( Takifugu rubripes)

　　

饥饿是鱼类面临的一种自然应激源，在此期间，肝脏会适应性调整脂质代谢以供应能量。尽管研究人员先前的研究已阐明饥饿对红鳍东方鲀（*Takifugu rubripes*）体组成的影响，但饥饿对肝脏脂质代谢的影响及其潜在分子机制仍不清楚。本研究将900尾 juvenile 红鳍东方鲀（19.50±0.05 g）随机分为18个养殖缸（每组6缸），分别投喂含8%、12%或16%脂肪的饲料9周，随后进行31天的饥饿处理。在投喂试验结束时及饥饿期的第0、1、4、9、16和31天采集样本。结果表明，饥饿重塑了肝脏脂质代谢。具体而言，随着饥饿时间的延长，脂肪生成先被抑制后被激活，而脂肪分解、脂肪酸β-氧化和脂质转运则被促进，表明脂质合成代谢受到抑制而动员作用增强以满足能量需求。在与脂质代谢相关的转录因子中，*hnf4α*的表达受饥饿与饲料脂肪水平交互作用的显著影响，并在饥饿期间持续升高。后续使用Hnf4α激动剂苯氟雷司盐酸盐（benfluorex hydrochloride）或抑制剂BI6015进行的体内和体外实验证实，Hnf4α激活可降低肝脏脂质含量并增强脂肪酸β-氧化，而抑制Hnf4α则产生相反效果。这些发现表明，Hnf4α调控红鳍东方鲀的肝脏脂质动员，为饥饿期间脂质代谢适应提供了见解，并确定Hnf4α为改善脂质利用的潜在靶点。

**论文解读：红鳍东方鲀饥饿期间Hnf4α通过激活脂肪酸β-氧化启动肝脏脂质动员**

**一、研究背景与科学问题**

在自然条件下，气候变化和食物资源有限等因素常导致动物经历周期性食物匮乏，饥饿因此成为鱼类生活史中的常见事件。为应对饥饿胁迫，多数鱼类已进化出精密的生理生化适应机制。肝脏作为维持代谢稳态的核心器官和能量储存（尤其是甘油三酯，TG）的主要场所，在饥饿期间会启动一系列代谢调整以维持全身能量平衡。近年来，高脂饲料在水产养殖中被广泛采用以减少对高价鱼粉的依赖并提高饲料效率，然而过量膳食脂质常导致养殖鱼类生长性能下降、饲料效率降低及肝脏代谢紊乱（如脂肪肝病）。因此，深入理解饥饿诱导的肝脏脂质代谢重编程机制，对应对高脂饲料导致的脂质利用能力下降问题具有重要意义。

肝细胞核因子4α（Hnf4α，亦称NR2A1）是一种在肝脏中高表达、在肠道、肾脏和胰腺中中等表达的核受体转录因子，在脂肪酸摄取、转运及β-氧化等肝脏脂质代谢过程中发挥关键作用。然而，鱼类中Hnf4α在饥饿条件下维持肝脏脂质稳态的生理功能及分子机制尚不清楚。

红鳍东方鲀（*Takifugu rubripes*）是一种具有重要商业价值的肉食性海洋鱼类，其脂质主要储存于肝脏，是研究肝脏脂质代谢的理想模型。研究人员前期研究虽已揭示饥饿与饲料脂肪水平对红鳍东方鲀生长性能、肝脏和肌肉脂质及脂肪酸组成的影响，但饥饿条件下脂质代谢的具体模式尚未完全阐明。为此，本研究系统描绘了饥饿条件下红鳍东方鲀肝脏脂质动员的规律，并证明Hnf4α介导的脂肪酸β-氧化在满足脂质来源的能量需求中发挥重要作用。

**二、主要技术方法**

本研究采用了多层次的实验方法体系。首先，开展了为期9周的投喂试验（饲料脂肪水平分别为8%、12%和16%）结合31天饥饿期的养殖实验，在饥饿期多个时间点采集肝脏样本，利用实时荧光定量PCR（qPCR）检测脂质代谢相关基因的mRNA表达水平，并通过双因素方差分析（two-way ANOVA）评估饲料脂肪水平、饥饿时长及其交互作用的影响。其次，进行了体内腹腔注射实验，对红鳍东方鲀幼鱼分别注射Hnf4α激动剂苯氟雷司盐酸盐（BH，500 mg/kg）和抑制剂BI6015（100 mg/kg），连续注射5天，以验证Hnf4α对肝脏脂质代谢的调控作用。第三，开展了原代肝细胞体外培养实验，分离红鳍东方鲀肝细胞并用5 μM BH或30 μM BI6015处理48小时。此外，还运用了蛋白质印迹法（Western blotting）检测Hnf4α、Pgc1α和Cpt1ab的蛋白表达水平，以及采用试剂盒测定肝脏或肝细胞中TG、总胆固醇（TC）和非酯化游离脂肪酸（NEFA）含量及肉碱棕榈酰转移酶1（Cpt1）酶活性。

**三、研究结果**

**3.1 饲料脂肪水平和饥饿时长对脂质代谢相关基因表达的影响**

通过qPCR检测发现，随着饥饿的持续，脂肪生成相关基因（*dgat1*、*srebp1c*、*fas*）的mRNA表达呈先下降后升高的趋势，其中*srebp1c*和*scd1*的表达随饲料脂肪水平升高而显著下降，且两因素存在显著交互作用。脂肪分解相关基因（*atgl*、*hsl*、*mgl*）随饥饿进程显著上调；高脂饲料显著提高*mgl*表达，且饥饿时长与饲料脂肪水平对*atgl*和*hsl*存在显著交互影响。

脂肪酸β-氧化相关基因分析显示，长期饥饿显著上调*pparα*、*acox1*及* cpt1ab*的表达，其中仅*cpt1ab*受饲料脂肪水平显著影响并表现出显著的饥饿与饲料脂肪水平交互作用。值得注意的是，在所检测的脂质代谢相关转录因子（*lxrα*、*lrh1*、*hnf4α*、*fxr*）中，仅*hnf4α*的表达随饥饿显著升高，且显著受饥饿时长与饲料脂肪水平的交互作用影响。

脂质转运相关基因方面，*lpl*和*fatp1*（脂肪酸跨膜转运）表达随饥饿显著上调，而*fabp1*（细胞内脂肪酸转运）则显著下调。载脂蛋白基因*apoa1*和*apob100*的表达在饥饿第31天达到峰值，*apoa4*则呈先升后降的模式。

**3.2 腹腔注射BH对Hnf4α相关脂肪酸β-氧化和肝脏脂质积累的影响**

体内实验中，腹腔注射BH显著激活了红鳍东方鲀肝脏中Hnf4α的mRNA和蛋白表达水平，同时Pgc1α和Cpt1ab在mRNA和蛋白水平均被激活。与对照组相比，BH注射组肝脏TG和TC含量显著降低，VSI和HSI呈现下降趋势。

**3.3 BH处理对肝细胞中Hnf4α相关脂肪酸β-氧化和脂质积累的影响**

体外实验中，5 μM BH处理原代肝细胞后，Hnf4α、Pgc1α和Cpt1ab的mRNA和蛋白表达水平显著上调，Cpt1ab酶活性显著升高，同时肝细胞中TG和TC含量显著降低，NEFA水平呈下降趋势。这些结果与体内实验一致，表明Hnf4α激活可诱导脂肪酸β-氧化并减少红鳍东方鲀肝脏脂质含量。

**3.4 腹腔注射BI6015对Hnf4α相关脂肪酸β-氧化和肝脏脂质积累的影响**

腹腔注射BI6015有效下调了Hnf4α、Pgc1α和Cpt1ab的mRNA和蛋白表达水平。与对照组相比，BI6015注射组肝脏TG含量显著升高，TC含量、HSI和VSI呈上升趋势。

**3.5 BI6015处理对肝细胞中Hnf4α相关脂肪酸β-氧化和脂质积累的影响**

30 μM BI6015处理肝细胞后，Hnf4α、Pgc1α和Cpt1ab表达降低，伴随TG含量显著升高，Cpt1ab酶活性呈下降趋势。值得注意的是，BI6015处理使NEFA含量显著降低，这可能反映Hnf4α抑制后游离脂肪酸的代谢命运从氧化转向再酯化合成TG。

**四、讨论与结论**

本研究系统阐明了饥饿胁迫下红鳍东方鲀肝脏脂质代谢的重塑模式。饥饿期间，脂肪从头合成途径被抑制以节约能量，而脂肪分解和脂肪酸β-氧化被增强以动员储存的脂质供能。高脂预投喂（16%）使红鳍东方鲀在饥饿期间表现出更强、更早的脂解基因（*atgl*、*hsl*、*mgl*）和β-氧化限速基因*cpt1ab*的上调，表明先前营养背景对饥饿代谢适应具有重要塑造作用。Hnf4α作为受饥饿与饲料脂肪水平交互作用显著影响的转录因子，在饥饿过程中表达显著升高，且体内外实验一致证实其激活可促进脂肪酸β-氧化、降低肝脏脂质含量，而其抑制则产生相反效果。该研究首次揭示了鱼类中Hnf4α在饥饿应激下通过激活肝脏脂肪酸β-氧化促进脂质动员的功能，为理解肉食性鱼类饥饿期间脂质利用与代谢提供了新见解，也为通过靶向激活Hnf4α改善水产养殖中膳食脂质利用效率提供了理论基础。该论文发表在《Aquaculture Reports》。

**结论**：综上所述，红鳍东方鲀在饥饿胁迫下肝脏脂质代谢发生重塑，其特征在于脂质合成受抑制，而脂肪分解、脂肪酸β-氧化和脂质转运被激活。这些变化是红鳍东方鲀满足能量需求的适应性策略。在此过程中，Hnf4α介导的脂肪酸β-氧化可能在饥饿期间肝脏能量供应中发挥重要作用。本研究提供的基础信息为通过激活Hnf4α促进肝脏脂质动员、提高膳食脂质利用效率的策略开发提供了理论指导。