Lipáza citlivá na hormony

Lipáza citlivá na hormony

Lipáza citlivá na hormony (HSL, také známá jako LIPE) je hydroláza neutrálního esteru cholesterolu, která reguluje zásoby lipidů v adipocytech a steroidogenních tkáních . V reakci na hormon nebo neurotransmiter, který aktivuje signální dráhu cAMP/PKA, se HSL přemisťuje do kapičky lipidů . Současný pohled na mechanismy regulující lipolýzu v tukové tkáni naznačuje, že plášťový protein lipidové kapky PLIN1 funguje jako lešení při regulaci lipolýzy . Za klidových podmínek působí PLIN1 jako bariéra pro hydrolýzu uložených lipidů tím, že brání přístupu adipocytární triglyceridové lipázy (ATGL) a HSL, hlavních lipáz v tukových buňkách. Po aktivaci PKA dochází k fosforylaci PLIN1 i HSL, což vede k translokaci HSL z cytosolického prostoru do lipidových kapének. Fosforylace HSL usnadňuje její interakci s lipidovými substráty, což umožňuje hydrolýzu triglyceridů nebo esterů cholesterolu. K fosforylaci HSL dochází na více místech, včetně Ser-660, který stimuluje katalytickou aktivitu, a Ser-563, o němž se předpokládá, že se vzájemně vylučuje s fosforylací HSL na místě Ser-565, které není součástí PKA. Hormonální podněty, které signalizují uvolnění uložených mastných kyselin nebo cholesterolu, tedy stimulují PKA k fosforylaci HSL.

Důkazy naznačují, že HSL je hlavní hormonálně citlivou hydrolázou esterů cholesterolu ve steroidogenních tkáních. Přítomnost obalových proteinů perilipinu a HSL ve vaječníku naznačuje, že LH prostřednictvím signální dráhy cAMP/PKA může regulovat fosforylaci perilipinu a HSL za účelem hydrolyzace esterů cholesterolu k produkci substrátu pro syntézu progesteronu. Studie s HSL-nulovými myšmi ukázaly, že vyřazení HSL má za následek snížení steroidogeneze v nadledvinkách a inhibici produkce spermií ve varleti . Tato zjištění naznačují, že HSL se podílí na intracelulárním zpracování a dostupnosti cholesterolu pro steroidogenezi. Shen et al. prokázali interakci mezi STAR a HSL v nadledvinách potkanů po léčbě ACTH a že koexprese HSL a STAR zvýšila jak aktivitu HSL, tak obsah mitochondriálního cholesterolu. Další studie poskytují důkazy o interakci HSL s intermediárním filamentem vimentinem a o tom, že myši s nulovým vimentinem měly malé kapičky lipidů a sníženou produkci steroidů nadledvin a vaječníků. Nedávná studie Zowalatyho et al. ukazuje, že cílená delece RhoA dezorganizovala vimentinová filamenta ve žlutém tělísku myši . To vedlo k luteální insuficienci a neplodnosti myších samic . Myší Leydigova buněčná linie aktivací signální dráhy cAMP/PKA stimulovala fosforylaci HSL, což korelovalo se zvýšením STAR a progesteronu . Kromě toho léčba inhibitorem HSL CAY10499 nebo umlčení HSL cílenou siRNA potlačily syntézu progesteronu. Nedávná zpráva Talbotta a kol. spojuje hladiny HSL se syntézou progesteronu ve žlutém tělísku skotu. V této studii vedla léčba prostaglandinem F2α k vyvolání luteální regrese k rychlému poklesu HSL a progesteronu před snížením exprese ostatních složek steroidogenního aparátu. Studie s použitím hovězích luteálních buněk in vitro prokázaly, že LH cestou cAMP/PKA rychle fosforyluje HSL a inhibitor HSL CAY10499 účinně blokuje stimulační účinky LH na syntézu progesteronu (Talbott, Krauss, Davis, nepublikováno). Souhrnně vzato, důkazy ukazují na důležitou roli HSL v luteální steroidogenezi, ale je zapotřebí dalšího výzkumu k určení mechanismů, kterými se estery cholesterolu uvolňují z luteálních lipidových kapének.

Identifikace cytoplazmatických lipidových kapének jako důležitých platforem pro buněčnou signalizaci a interakce s jinými organelami poháněla badatele k identifikaci proteinového a lipidového složení lipidových kapének. Rodina PLIN obalových proteinů lipidových kapének může ovlivňovat typ lipidů uložených v lipidových kapénkách a metabolickou aktivitu . Vaječníky opice , myši a skotu exprimují PLIN2, který je spojen se skladováním esterů cholesterolu. Proteinové složení lipidových kapének bylo v různé míře charakterizováno v několika savčích tkáních nebo buněčných liniích a adipocytech 3T3-L1 , potkaních játrech a myší svalové tkáni a lidských buněčných liniích ]. Chybí přímé informace o proteinovém složení lipidových kapének žlutého tělíska a o vlivu hormonů nebo metabolických změn na vlastnosti lipidových kapének. Khor et al. porovnávali proteom lipidových kapének z potkaních granulózových buněk ošetřených in vitro buď lipoproteiny o vysoké hustotě, nebo mastnými kyselinami, aby obohatili cytoplazmatické lipidové kapénky o estery cholesterolu, resp. triacylglyceroly. V této studii bylo 278 proteinů, včetně PLIN2, společných pro lipidové kapénky připravené z obou úprav a podobné byly i další zprávy o proteomech lipidových kapének. Identifikovali také 61 a 40 proteinů jedinečných pro lipidové kapičky bohaté na estery cholesterolu nebo triacylglyceroly. Pozoruhodné je, že v kapičkách lipidů bohatých na estery cholesterolu identifikovali HSD3B1, vimentin a napěťově závislý aniontový kanál (VDAC1), z nichž každý má údajně roli ve steroidogenezi. Proteomická analýza lipidových kapének izolovaných z myší Leydigovy nádorové buněčné linie MLTC-1 a myších varlat rovněž odhalila přítomnost proteinů rodiny PLIN a enzymů zapojených do syntézy steroidních hormonů. V našich studiích bylo zjištěno, že lipidové kapénky izolované z plně funkčních hovězích corpora lutea v polovině cyklu obsahují obalové proteiny PLIN2 a PLIN3, HSL a HSD3B, CYP11A1 a VDAC1 (Talbott, Cupp, Wood a Davis, nepublikováno). Souhrnně tyto studie naznačují, že luteální lipidové kapénky mohou sloužit jako hormonálně regulovaná platforma, která je nezbytná pro gonadální steroidogenezi. Komplexní analýza složení lipidů a proteinů luteálních lipidových kapének a jejich reakce na luteotrofní nebo luteolytické hormony vyžaduje plné pochopení dynamiky obklopující pohyb cholesterolu z lipidových kapének do mitochondrií.

Hovězí a ovčí corpora lutea mají dvě odlišné steroidogenní buňky s rozdílnou schopností produkovat progesteron . Malé luteální buňky reagují na LH velkým zvýšením sekrece progesteronu a velké luteální buňky mají zvýšenou bazální míru sekrece progesteronu a na LH reagují mírným zvýšením. Luteální tkáň u žen, opic, ovcí a hlodavců má také velké a malé luteální buňky s různou odpovědí na LH. Hovězí a ovčí luteální buňky mají odlišnou morfologii lipidových kapének, jak ukazuje barvení neutrálních lipidů metodou BODIPY. Malé luteální buňky mají v průměru větší kapičky lipidů a velké buňky mají hojné, rozptýlené malé kapičky lipidů. Faktory, které přispívají k těmto rozdílům, nejsou známy, ale uváděná vysoká bazální úroveň aktivity PKA ve velkých luteálních buňkách může zajišťovat tonickou aktivaci HSL, jejímž výsledkem jsou menší a rozptýlené lipidové kapičky.

Na základě výrazného rozdílu ve schopnosti velkých a malých luteálních buněk produkovat progesteron za bazálních a stimulovaných podmínek se zdá pravděpodobné, že velké a malé luteální buňky mají různé požadavky na zpracování energie během bazální a stimulované steroidogeneze. Hydrolýzou esterů cholesterolu se uvolňuje cholesterol i mastné kyseliny. Mastné kyseliny jsou buď reesterifikovány a uloženy v lipidových kapénkách nebo membránách, nebo využity k β-oxidaci za vzniku redukčních ekvivalentů a acetyl-CoA pro cyklus kyseliny citronové . Mastné kyseliny se spotřebovávají v mitochondriích prostřednictvím β-oxidace za vzniku acetyl-CoA a NADH a FADH2 pro použití v elektronovém transportním řetězci k výrobě ATP . Ačkoli steroidogenní tkáně využívají k podpoře steroidogeneze glykolýzu , zdá se pravděpodobné, že produkce velkého množství progesteronu luteálními buňkami může vyžadovat β-oxidaci mastných kyselin k zajištění energie potřebné pro optimální steroidogenezi za bazálních podmínek, ale to je třeba ještě kriticky zhodnotit. Nedávné studie naznačují, že mastné kyseliny hrají důležitou roli v metabolismu komplexu kumulárních oocytů a při zrání oocytů . Tyto studie zjistily, že přidání l-karnitinu na podporu β-oxidace zlepšilo vývoj embrya a že farmakologická inhibice β-oxidace mastných kyselin etomoxirem zhoršila zrání oocytů a vývoj embrya. Enzym karnitin palmitoyltransferáza 1A (CPT1A) je zodpovědný za příjem mastných kyselin do mitochondrií k β-oxidaci. Zpráva o skotu uvádí, že exprese mRNA CPT1A ve velkých luteálních buňkách je 5,6krát vyšší než v granulózních buňkách, zatímco mezi buňkami theca a malými luteálními buňkami nebyl pozorován žádný rozdíl v expresi . Tyto údaje podporují myšlenku, že β-oxidace může hrát důležitou roli v metabolické regulaci velkých luteálních buněk. Podíl respirace, který je podporován mastnými kyselinami ve velkých a malých luteálních buňkách skotu, je třeba ještě experimentálně určit. Přes jejich zásadní fyziologický význam může být nadbytek neesterifikovaných mastných kyselin škodlivý pro buněčnou funkci . Vzhledem k intenzivnímu zájmu o patologické stavy, které vedou k hromadění lipidů, a stavy (tj. obezita, diabetes, metabolický syndrom), které zvyšují množství volných mastných kyselin a mění metabolismus, může pochopení toho, jak jsou lipidové kapénky, glykolýza a β-oxidace regulovány ve žlutém tělísku, poskytnout vodítka o jejich úloze ve steroidogenezi a vodítka pro zlepšení funkce vaječníků, léčbu ovariálních poruch a zvýšení plodnosti.

.