Hormonfølsom lipase

Hormonfølsom lipase

Hormonfølsom lipase (HSL, også kendt som LIPE) er en neutral kolesterolesterhydrolase, der regulerer lipidlagrene i adipocytter og steroidogene væv . Som svar på et hormon eller en neurotransmitter, der aktiverer cAMP/PKA-signalvejen, translokaliseres HSL til lipiddråberne . En nuværende opfattelse af de mekanismer, der regulerer lipolysen i fedtvæv, tyder på, at lipiddråbernes kappeprotein PLIN1 fungerer som et stillads i reguleringen af lipolysen . Under hvilebetingelser fungerer PLIN1 som en barriere for hydrolyse af lagrede lipider ved at forhindre adgang for adipocyt triglyceridlipase (ATGL) og HSL, de vigtigste lipaser i fedtceller . Efter aktivering af PKA fosforyleres både PLIN1 og HSL, hvilket fører til translokation af HSL fra det cytosoliske rum til lipiddråberne. Fosforyleringen af HSL letter dens interaktion med lipidsubstrater, så triglycerid- eller kolesterolesterhydrolyse kan finde sted. Fosforylering af HSL sker på flere steder, herunder Ser-660, som stimulerer den katalytiske aktivitet, og Ser-563, som menes at være gensidigt udelukkende med fosforylering af HSL på det ikke-PKA-sted Ser-565 . Således stimulerer hormonelle signaler, der signalerer frigivelse af lagrede fedtsyrer eller kolesterol, PKA til fosforylering af HSL.

Det er bevist, at HSL er den vigtigste hormonfølsomme kolesterolesterhydrolase i steroidogene væv. Tilstedeværelsen af perilipincoatningsproteiner og HSL i æggestokkene tyder på, at LH via en cAMP/PKA-signalvej kan regulere fosforyleringen af perilipin og HSL for at hydrolytere kolesterolestere for at producere substrat til progesteronsyntese. Undersøgelser med HSL-null-mus viste, at knock-out af HSL resulterede i nedsat steroidogenese i binyrerne og hæmmede sædproduktionen i testiklerne . Disse resultater tyder på, at HSL er involveret i den intracellulære behandling og tilgængeligheden af kolesterol til steroidogenese. Shen et al. påviste et samspil mellem STAR og HSL i rottebinyrerne efter behandling med ACTH, og at samekspression af HSL og STAR øgede både HSL-aktiviteten og det mitokondrielle kolesterolindhold. Andre undersøgelser viser, at HSL interagerer med det intermediære filament vimentin, og at vimentin-nulmus havde små lipiddråber og nedsat produktion af binyrebark- og æggestoksteroider . En nyere undersøgelse af Zowalaty et al. viser, at målrettet sletning af RhoA desorganiserede vimentinfilamenter i musekorpus luteum . Dette resulterede i luteal insufficiens og infertilitet hos hunmusene. En mus Leydigcellelinje aktivering af cAMP/PKA-signalvejen stimulerede fosforylering af HSL, hvilket var korreleret med en stigning i STAR og progesteron . Desuden undertrykte behandling med en inhibitor af HSL CAY10499 eller silencing HSL med målrettet siRNA progesteronsyntese. En nyere rapport af Talbott et al. forbinder HSL-niveauerne med progesteronsyntesen i det bovine corpus luteum. I denne undersøgelse resulterede behandling med prostaglandin F2α for at fremkalde luteal regression i et hurtigt fald i HSL og progesteron før reduktioner i ekspressionen af andre komponenter af det steroidogene maskineri. Undersøgelser med bovine lutealceller in vitro viste, at LH via en cAMP/PKA-vej hurtigt fosforylerede HSL, og HSL-inhibitoren CAY10499 blokerede effektivt LH’s stimulerende virkning på progesteronsyntesen (Talbott, Krauss, Davis, upubliceret). Samlet set peger beviserne på en vigtig rolle for HSL i luteal steroidogenese, men der er behov for mere forskning for at bestemme de mekanismer, hvormed kolesterolestere frigives fra luteale lipiddråber.

Identificering af cytoplasmatiske lipiddråber som vigtige platforme for cellesignalering og interaktioner med andre organeller har drevet forskerne til at identificere protein- og lipidsammensætningen af lipiddråberne. PLIN-familien af lipiddråbernes kappeproteiner kan påvirke typen af lipider, der er lagret i lipiddråberne, og den metaboliske aktivitet . Æggestokke fra aben , musen og kvæg udtrykker PLIN2, som er forbundet med opbevaring af kolesterolestere. Proteinsammensætningen af lipiddråberne er blevet karakteriseret i varierende grad i nogle få pattedyrvæv eller cellelinjer og 3T3-L1 adipocytter , rottelever og musemuskelvæv , og menneskelige cellelinjer ]. Der mangler direkte oplysninger om proteinsammensætningen af lipiddråberne i corpus luteum og om virkningerne af hormoner eller metaboliske ændringer på lipiddråbernes egenskaber. Khor et al. sammenlignede proteomet af lipiddråber fra rottegranulosaceller, der blev behandlet in vitro med enten lipoproteiner af høj densitet eller fedtsyrer for at berige cytoplasmatiske lipiddråber for henholdsvis kolesterolestere eller triacylglyceroler. I denne undersøgelse var 278 proteiner, herunder PLIN2, fælles for de lipiddråber, der blev fremstillet fra begge behandlinger, og der var også lignende andre rapporter om lipiddråbeproteomer. De identificerede også 61 og 40 proteiner, der er unikke for de kolesterolesterrige eller triacylglycerolrige lipiddråber. Især identificerede de HSD3B1, vimentin og den spændingsafhængige anionkanal (VDAC1) i de kolesterolesterrige lipiddråber, som hver især er rapporteret for at spille en rolle i steroidogenese. Proteomanalyse af lipiddråber isoleret fra musens Leydig-tumorcellelinje MLTC-1 og fra musens testikler afslørede også tilstedeværelsen af proteiner fra PLIN-familien og enzymer, der er involveret i syntesen af steroidhormoner. I vores undersøgelser blev lipiddråber isoleret fra fuldt funktionelle corpora lutea fra kvæg midt i cyklus fundet at indeholde PLIN2- og PLIN3-coatningsproteiner, HSL og HSD3B, CYP11A1 og VDAC1 (Talbott, Cupp, Wood og Davis, upubliceret). Samlet set tyder disse undersøgelser på, at luteale lipiddråber kan fungere som en hormonelt reguleret platform, der er essentiel for gonadal steroidogenese. En omfattende analyse af lipid- og proteinsammensætningen af luteale lipiddråber og deres respons på luteotrofe eller luteolytiske hormoner er nødvendig for fuldt ud at forstå dynamikken omkring bevægelsen af kolesterol fra lipiddråberne til mitokondrierne.

Bovine og ovine corpora lutea har to forskellige steroidogene celler med forskellige evner til at producere progesteron . De små lutealceller reagerer på LH med store stigninger i progesteronsekretionen, og de store lutealceller har en forhøjet basalhastighed for progesteronsekretion og reagerer på LH med en beskeden stigning. Lutealvæv hos kvinder, aber, får og gnavere har også store og små lutealceller med varierende respons på LH. Luteacelletyperne hos kvæg og får har forskellige lipiddråbernes morfologi, som det fremgår af BODIPY-farvning af neutrale lipider. I gennemsnit har de små lutealceller større lipiddråber, og de store celler har rigeligt med spredte små lipiddråber. De faktorer, der bidrager til disse forskelle, er ukendte, men det rapporterede høje basale niveau af PKA-aktivitet i store lutealceller kan give en tonisk aktivering af HSL, hvilket resulterer i mindre og spredte lipiddråber.

Baseret på den udprægede forskel i store og små lutealcellers evne til at producere progesteron under basale og stimulerede forhold, synes det sandsynligt, at store og små lutealceller har forskellige krav til energiforarbejdning under basal og stimuleret steroidogenese. Ved hydrolyse af kolesterolestere frigøres både kolesterol og fedtsyrer. Fedtsyrerne genesterificeres enten og lagres i lipiddråber eller membraner eller anvendes til β-oxidation, der producerer reducerende ækvivalenter og acetyl-CoA til citronsyrecyklusen . Fedtsyrer forbruges af mitokondrier gennem β-oxidation for at producere acetyl-CoA og NADH og FADH2 til brug i elektrontransportkæden for at producere ATP . Selv om steroidogene væv anvender glykolyse til at understøtte steroidogenese , forekommer det sandsynligt, at lutealcellers produktion af store mængder progesteron kan kræve β-oxidation af fedtsyrer for at tilvejebringe den energi, der er nødvendig for optimal steroidogenese under basale forhold, men dette mangler at blive kritisk evalueret. Nylige undersøgelser tyder på, at fedtsyrer spiller en vigtig rolle i cumulus oocytkompleksmetabolismen og oocytmodningen . Disse undersøgelser viste, at tilsætning af l-carnitin for at fremme β-oxidation forbedrede embryoudviklingen, og at farmakologisk hæmning af fedtsyre-β-oxidation med etomoxir forringede oocytmodningen og embryoudviklingen. Enzymet carnitinpalmitoyltransferase 1A (CPT1A) er ansvarlig for optagelsen af fedtsyrer i mitokondrierne med henblik på β-oxidation. En rapport fra kvæg viser, at CPT1A mRNA-ekspressionen i store lutealceller er 5,6 gange større end i granulosaceller, mens der ikke blev observeret nogen forskel i ekspressionen mellem theca- og små lutealceller . Disse data understøtter tanken om, at β-oxidation kan spille en vigtig rolle i den metaboliske regulering af store lutealceller. Andelen af respirationen, der understøttes af fedtsyrer i store og små lutealceller hos kvæg, skal stadig bestemmes eksperimentelt. På trods af deres grundlæggende fysiologiske betydning kan en overforsyning med ikke-esterificerede fedtsyrer være skadelig for den cellulære funktion . I betragtning af den intense interesse for patologier, der resulterer i lipidakkumulering og tilstande (dvs. fedme, diabetes, metabolisk syndrom), der forhøjer frie fedtsyrer og ændrer stofskiftet, kan forståelsen af, hvordan lipiddråber, glykolyse og β-oxidation reguleres i corpus luteum give ledetråde om deres roller i steroidogenese og ledetråde til forbedring af æggestokkenes funktion, behandling af æggestokssygdomme og forbedring af fertiliteten.