脂肪酸特异性脂质重塑调控炎症反应和肠道上皮屏障功能

《Food Research International》：Fatty acid-specific lipid remodeling shapes inflammatory responses and intestinal epithelial barrier functions

　　• 研究了不同不饱和程度的脂肪酸对肠上皮屏障功能的影响。• 双键数量在油酸（OA）、亚油酸（LA）和α-亚麻酸（ALA）之间形成了不同的脂质重塑模式。• LA诱导的屏障损伤与神经酰胺/鞘磷脂失衡及适应性不良的磷脂重塑有关。• ALA维持了LPC/PC和PC/PE平衡，同时丰富了膜磷脂并减轻了氧化性炎症。## 引言脂肪酸是必需的营养成分，为能量供应、膜结构、免疫调节和脂质介导的信号传导做出贡献（de Carvalho & Caramujo, 2018）。在食用油和植物来源食品中常见的不饱和脂肪酸中，油酸（C18:1，OA）、亚油酸（C18:2，LA）和α-亚麻酸（C18:3，ALA）代表了三种在结构和代谢性质上具有显著差异的营养性脂肪酸（Yan et al., 2023）。在先前研究中，OA、LA和ALA被鉴定为代表饮食油在肠道消化过程中产生的主要不饱和脂肪酸（Ye et al., 2018）。这三种脂肪酸具有相同的碳链长度，但不饱和度程度和脂肪酸家族不同，为在最小化链长影响的同时比较脂肪酸特异性上皮反应提供了合适的模型。OA是一种主要的单不饱和脂肪酸，而LA和ALA分别是n-6和n-3家族中必需的多不饱和脂肪酸。近几十年来，中国成年人的饮食脂肪摄入量大幅增加，植物油已成为饮食脂肪酸的主要来源（Shen et al., 2017）。在被肠上皮细胞摄取后，这些脂肪酸可以参与膜脂质重塑，从而影响屏障相关过程。这种饮食转变伴随着LA摄入量的增加和ALA摄入量的相对不足，导致n-6和n-3脂肪酸之间的失衡（Zhao et al., 2022）。然而，OA、LA和ALA对肠上皮屏障功能的差异性影响及相关分子反应仍缺乏充分了解。肠道是饮食脂质消化和吸收的主要部位，也是维持内外部稳态的关键上皮屏障（Ko et al., 2020）。脂质消化过程中产生的游离脂肪酸和单酰甘油主要由小肠上皮细胞吸收，随后进入细胞内脂质代谢网络或参与膜脂质重塑（Wang et al., 2022）。因此，饮食脂肪酸可能直接影响肠上皮屏障完整性，这体现在跨上皮电阻、细胞旁通透性变化以及紧密连接蛋白（如闭锁带蛋白-1（ZO-1）和occludin）方面。因此，脂肪酸不仅参与肠道脂质吸收，还可能影响肠上皮屏障的结构稳定性和功能完整性。肠屏障功能障碍通常伴随着氧化应激和炎症激活（Peterson & Artis, 2014）。过量或不平衡的脂肪酸暴露可能扰乱细胞内脂质代谢，促进活性氧（ROS）生成和脂质过氧化，从而直接损害上皮细胞膜和紧密连接蛋白，并进一步放大炎症反应（Wang et al., 2020）。在先前研究中，棕榈油的消化产物增强了脂质摄取，并显著上调了Caco-2细胞中白介素-6（IL-6）、白介素-1β（IL-1β）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的表达（Wang et al., 2026），表明脂质过载可能在肠上皮细胞中引发促炎反应。TLR4/MyD88/NF-κB轴是介导肠上皮炎症的重要通路，其激活促进了IL-6和TNF-α等促炎细胞因子的表达，从而加重紧密连接破坏和屏障功能障碍（Tam et al., 2023）。因此，基于先前观察到的脂质过载诱导的炎症细胞因子上调，需要进一步评估TLR4/MyD88/NF-κB通路，以确定该信号级联是否介导了脂肪酸诱导的炎症激活和肠屏障功能障碍。然而，脂肪酸诱导的屏障功能障碍不能仅由炎症信号解释，因为膜脂质重塑和线粒体脂质代谢改变也可能参与上皮损伤。先前在Caco-2细胞中进行的脂质组学研究显示，磷脂和神经酰胺参与炎症反应，表明上皮炎症与膜脂质组成变化密切相关（Tolle et al., 2024）。膜磷脂，包括磷脂酰胆碱（PC）、磷脂酰乙醇胺（PE）、磷脂酰甘油（PG）、磷脂酰丝氨酸（PS）和磷脂酸（PA），对于维持膜流动性、通透性和膜蛋白定位至关重要，而溶血磷脂（如溶血磷脂酰胆碱（LPC）和溶血磷脂酰乙醇胺（LPE））反映了磷脂周转，并可能作为炎症脂质介质发挥作用。鞘脂类（包括神经酰胺（Cer）、六糖神经酰胺（HexCer）和鞘磷脂（SM））与膜微域、细胞应激和细胞凋亡密切相关（Doll & Snider, 2024；Lee et al., 2023）。此外，酰基肉碱反映了线粒体脂肪酸转运和β-氧化状态，而心磷脂（CL）是维持呼吸链组织和氧化磷酸化所必需的线粒体内膜关键磷脂。异常的CL重塑可能促发线粒体功能障碍和ROS生成（Li et al., 2015）。因此，脂质组学分析提供了一种有用的方法，从膜磷脂重塑和线粒体脂质代谢的角度进一步解释脂肪酸诱导的上皮损伤。在本研究中，使用分化Caco-2单层作为体外肠上皮屏障模型，比较OA、LA和ALA对屏障功能、氧化应激、炎症反应和脂质代谢的影响。进一步进行了非靶向脂质组学以表征脂肪酸特异性脂质重塑模式。本研究旨在阐明主要饮食不饱和脂肪酸对肠上皮屏障完整性的不同影响，并揭示炎症信号、膜磷脂重塑和线粒体脂质代谢在脂肪酸调节的肠上皮稳态中的潜在参与。## 章节摘要### 化学品与试剂LA和ALA标准品纯度均为99%，均购自Sigma-Aldrich公司（美国密苏里州圣路易斯）。RT-qPCR分析所用引物由Sangon Biotech（中国上海）定制合成。炎症相关蛋白抗体由Affinity Biosciences（中国江苏）提供，紧密连接相关抗体购自Proteintech（中国武汉）。除非另有说明，本研究中使用的所有其他化学品和试剂均为分析纯。### LA损害分化Caco-2单层细胞的肠屏障完整性在本研究中，Caco-2细胞在Transwell上培养和分化以建立肠屏障模型（图1A）。首先，使用CCK-8细胞计数试剂盒-8评估了三种脂肪酸（OA、LA、ALA）对Caco-2细胞的细胞毒性。脂肪酸对Caco-2细胞活力的影响呈剂量和时间依赖性，如图S1所示。经12小时处理后，三种脂肪酸均未影响细胞活力。经24小时处理后，600 μM LA将细胞活力显著降低至…### 讨论肠道是饮食脂肪酸消化、吸收和重新酯化的主要部位（Goodman, 2010）。除了营养摄取外，肠上皮细胞依靠持续的膜磷脂重塑和线粒体能量代谢来维持屏障稳态。Wang等人报道，肠道磷脂重塑是饮食脂质吸收的重要组成部分（Wang et al., 2016），而Boldyreva等人进一步表明，肠道炎症是…### 缩写| 缩写 | 全称 ||------|------|| AKP | 碱性磷酸酶 || ALA | α-亚麻酸 || BSA | 牛血清白蛋白 || Caco-2 | 人结肠腺癌细胞 || CCK-8 | 细胞计数试剂盒-8 || CL | 心磷脂 || CLSM | 共聚焦激光扫描显微镜 || DCFH-DA | 2',7'-二氯二氢荧光素二乙酸酯 || IL-6 | 白介素-6 || LA | 亚油酸 || LY | 荧光黄 || MDA | 丙二醛 || MEM | 最小必需培养基 || MyD88 | 髓样分化主反应基因88 || NC | 阴性对照 || NEAA | 非必需氨基酸 || NF-κB | 核因子κB || NO | 一氧化氮 || Papp | 表观通透性 |### CRediT作者贡献声明**廖柳月：** 撰写——审阅与编辑，撰写——初稿，可视化，验证。**杨昌：** 正式分析，数据整理。**杜舒萌：** 验证，方法论，调查研究，正式分析，数据整理，概念构思。**叶展：** 撰写——审阅与编辑，验证，监督，资源获取，项目管理，资金获取，概念构思。**刘元法：** 资源获取，正式分析。### 利益冲突声明作者声明不存在已知可能影响本文所报告工作的财务利益冲突或个人关系。### 致谢本研究得到国家自然科学基金（32572483，32201936）的资助。