Hormonérzékeny lipáz

Hormonérzékeny lipáz

A hormonérzékeny lipáz (HSL, más néven LIPE) egy semleges koleszterinészter-hidroláz, amely szabályozza az adipociták és a szteroidogén szövetek lipidraktárait . A cAMP/PKA jelátviteli útvonalat aktiváló hormon vagy neurotranszmitter hatására a HSL transzlokálódik a lipidcseppekbe . A zsírsavakban a lipolízist szabályozó mechanizmusok jelenlegi nézete szerint a lipidcseppek bevonatát képező PLIN1 fehérje állványzatként működik a lipolízis szabályozásában . Nyugalmi körülmények között a PLIN1 akadályozza a tárolt lipidek hidrolízisét azáltal, hogy megakadályozza az adipocita triglicerid lipáz (ATGL) és a HSL, a zsírsejtek fő lipázainak hozzáférését. A PKA aktiválását követően mind a PLIN1, mind a HSL foszforilálódik, ami a HSL transzlokációjához vezet a citoszolikus kompartmentből a lipidcseppekbe. A HSL foszforilációja megkönnyíti a lipidszubsztrátokkal való kölcsönhatását, ami lehetővé teszi a triglicerid- vagy koleszterinészter-hidrolízis folytatását. A HSL foszforilációja több helyen történik, többek között a Ser-660-on, amely serkenti a katalitikus aktivitást, és a Ser-563-on, amely feltételezhetően kölcsönösen kizárja a HSL foszforilációját a nem-PKA-helyen, a Ser-565-ön. Így a tárolt zsírsavak vagy koleszterin felszabadulását jelző hormonális jelzések stimulálják a PKA-t a HSL foszforilálására.

A bizonyítékok arra utalnak, hogy a HSL a fő hormonérzékeny koleszterinészter-hidroláz a szteroidogén szövetekben. A perilipin bevonatfehérjék és a HSL jelenléte a petefészekben arra utal, hogy az LH a cAMP/PKA jelátviteli útvonalon keresztül szabályozhatja a perilipin és a HSL foszforilációját a koleszterinészterek hidrolízise érdekében, hogy szubsztrátot állítson elő a progeszteronszintézishez. A HSL-null egerekkel végzett vizsgálatok kimutatták, hogy a HSL kiütése csökkent szteroidogenezist eredményezett a mellékvesékben és gátolta a spermiumtermelést a herékben . Ezek az eredmények arra utalnak, hogy a HSL részt vesz a koleszterin intracelluláris feldolgozásában és elérhetőségében a szteroidogenezis számára. Shen és munkatársai kimutatták a STAR és a HSL közötti kölcsönhatást patkány mellékvesében ACTH kezelést követően, és hogy a HSL és a STAR együttes expressziója növelte mind a HSL aktivitását, mind a mitokondriális koleszterintartalmat. Más tanulmányok bizonyítékot szolgáltatnak a HSL és az intermedier filamentum vimentin kölcsönhatására, és hogy a vimentin null egereknek kis lipidcseppjei voltak és csökkent a mellékvese és a petefészek szteroidtermelése . Zowalaty és munkatársai nemrégiben végzett tanulmánya azt mutatja, hogy a RhoA célzott deléciója dezorganizálta a vimentin filamentumokat az egér sárgatestben . Ez luteális elégtelenséget és meddőséget eredményezett nőstény egerekben. Egy egér Leydig-sejtvonal cAMP/PKA jelátviteli útvonal aktiválása serkentette a HSL foszforilációját, ami korrelált a STAR és a progeszteron növekedésével . Továbbá a HSL CAY10499 inhibitorral történő kezelés vagy a HSL célzott siRNS-szel történő csendesítése elnyomta a progeszteronszintézist. Talbott és munkatársai közelmúltbeli jelentése összekapcsolja a HSL szintjét a progeszteron szintézissel a szarvasmarha sárgatestben. Ebben a vizsgálatban a luteális regressziót kiváltó prosztaglandin F2α kezelés a HSL és a progeszteron gyors csökkenését eredményezte, mielőtt a szteroidogén gépezet más komponenseinek expressziója csökkent volna. Szarvasmarha luteális sejtekkel végzett in vitro vizsgálatok kimutatták, hogy az LH a cAMP/PKA útvonalon keresztül gyorsan foszforilálja a HSL-t, és a HSL-inhibitor CAY10499 hatékonyan blokkolta az LH progeszteronszintézisre gyakorolt serkentő hatását (Talbott, Krauss, Davis, nem publikált). Összességében a bizonyítékok a HSL fontos szerepére utalnak a luteális szteroidogenezisben, de további kutatásokra van szükség annak meghatározására, hogy milyen mechanizmusok révén szabadulnak fel a koleszterinészterek a luteális lipidcseppekből.

A citoplazmatikus lipidcseppek mint a sejtszignálok és más organellumokkal való kölcsönhatások fontos platformjainak azonosítása arra ösztönözte a kutatókat, hogy azonosítsák a lipidcseppek fehérje- és lipidösszetételét. A lipidcseppek bevonatfehérjéinek PLIN családja befolyásolhatja a lipidcseppekben tárolt lipidek típusát és a metabolikus aktivitást . A majom , az egér és a szarvasmarha petefészkei expresszálják a PLIN2-t, amely a koleszterinészter-raktározáshoz kapcsolódik. A lipidcseppek fehérjeösszetételét különböző mértékben jellemezték néhány emlősszövetben vagy sejtvonalban és 3T3-L1 adipocitákban , patkánymáj és egér izomszövetben , valamint emberi sejtvonalakban ]. Közvetlen információk hiányoznak a sárgatest lipidcseppjeinek fehérjeösszetételéről és a hormonok vagy anyagcsere-változások lipidcseppek tulajdonságaira gyakorolt hatásairól. Khor és munkatársai patkány granulózasejtekből származó lipidcseppek proteomját hasonlították össze, amelyeket in vitro nagy sűrűségű lipoproteinekkel vagy zsírsavakkal kezeltek, hogy a citoplazmatikus lipidcseppeket koleszterinészterek, illetve triacilglicerinek tekintetében dúsítsák. Ebben a vizsgálatban 278 fehérje, köztük a PLIN2, volt közös a mindkét kezelésből előállított lipidcseppekben, és hasonló más, lipidcsepp-proteomokról szóló beszámolók is voltak. Emellett 61, illetve 40 fehérjét azonosítottak, amelyek egyedülállóak a koleszterinészterben gazdag, illetve a triacilglicerinben gazdag lipidcseppekben. Figyelemre méltó, hogy a koleszterinészterben gazdag lipidcseppekben azonosították a HSD3B1-et, a vimentint és a feszültségfüggő anioncsatornát (VDAC1), amelyek mindegyike a jelentések szerint szerepet játszik a szteroidogenezisben. Az MLTC-1 egér Leydig-tumorsejtvonalból és egér herékből izolált lipidcseppek proteomikai elemzése szintén kimutatta a PLIN család fehérjéinek és a szteroid hormonok szintézisében részt vevő enzimek jelenlétét. Vizsgálatainkban a ciklus közepén teljesen funkcionális szarvasmarha lutea corpora luteából izolált lipidcseppekben PLIN2 és PLIN3 köpenyfehérjéket, HSL és HSD3B, CYP11A1 és VDAC1 fehérjéket találtunk (Talbott, Cupp, Wood és Davis, nem publikált). Ezek a vizsgálatok együttesen azt jelzik, hogy a luteális lipidcseppek hormonálisan szabályozott platformként szolgálhatnak, amely elengedhetetlen a gonádi szteroidogenezishez. A luteális lipidcseppek lipid- és fehérjeösszetételének és a luteotróf vagy luteolitikus hormonokra adott válaszuk átfogó elemzése szükséges a koleszterin lipidcseppekből a mitokondriumokba történő mozgását körülvevő dinamika teljes megértéséhez.

A szarvasmarha és a juh corpora lutea két különböző szteroidogén sejtje különböző képességekkel rendelkezik a progeszteron termelésére . A kis luteális sejtek az LH-ra a progeszteronszekréció nagymértékű növekedésével reagálnak, a nagy luteális sejtek pedig emelkedett alapszintű progeszteronszekrécióval rendelkeznek, és az LH-ra szerény növekedéssel reagálnak. A nők, majmok, juhok és rágcsálók luteális szövete szintén rendelkezik nagy és kis luteális sejtekkel, amelyek változó választ adnak az LH-ra. A szarvasmarha és a juh lutea sejttípusok különböző lipidcsepp-morfológiával rendelkeznek, amint azt a semleges lipidek BODIPY festése jelzi. A kis luteális sejtek átlagosan nagyobb lipidcseppekkel, a nagy sejtek pedig bőséges, szétszórt kis lipidcseppekkel rendelkeznek. Az ezekhez a különbségekhez hozzájáruló tényezők nem ismertek, de a nagy luteális sejtekben jelentett magas bazális PKA-aktivitás a HSL tónusos aktiválását biztosíthatja, ami kisebb és szétszórt lipidcseppeket eredményez.

A nagy és kis luteális sejtek progeszteron-termelő képességének kifejezett különbsége alapján, bazális és stimulált körülmények között, valószínűnek tűnik, hogy a nagy és kis luteális sejteknek eltérő energiafeldolgozási igényeik vannak a bazális és stimulált szteroidogenezis során. A koleszterinészterek hidrolízise során koleszterin és zsírsavak is felszabadulnak. A zsírsavakat vagy újraészterezik és lipidcseppekben vagy membránokban tárolják, vagy β-oxidációra használják fel, redukáló ekvivalenseket és acetil-CoA-t termelve a citromsavciklus számára. A zsírsavakat a mitokondriumok β-oxidációval acetil-CoA, valamint NADH és FADH2 előállítására használják fel az elektrontranszportláncban ATP előállítására. Bár a szteroidogén szövetek glikolízist használnak a szteroidogenezis támogatására , valószínűnek tűnik, hogy a luteális sejtek nagy mennyiségű progeszteron termeléséhez szükség lehet a zsírsavak β-oxidációjára az optimális szteroidogenezishez szükséges energia bázis körülmények közötti biztosításához, de ezt még kritikusan értékelni kell. A legújabb vizsgálatok azt mutatják, hogy a zsírsavak fontos szerepet játszanak a cumulus oocyta komplex anyagcseréjében és a petesejt érésben . Ezek a vizsgálatok azt találták, hogy a β-oxidációt elősegítő l-karnitin hozzáadása javította az embriók fejlődését, és hogy a zsírsavak β-oxidációjának farmakológiai gátlása etomoxirral károsította a petesejt érését és az embriók fejlődését. A karnitin-palmitoiltranszferáz 1A (CPT1A) enzim felelős a zsírsavak felvételéért a mitokondriumba β-oxidáció céljából. Egy szarvasmarhafélékről szóló jelentés szerint a CPT1A mRNS expressziója a nagy luteális sejtekben 5,6-szor nagyobb, mint a granulózasejtekben, míg a theca és a kis luteális sejtek között nem volt különbség az expresszióban. Ezek az adatok alátámasztják azt az elképzelést, hogy a β-oxidáció fontos szerepet játszhat a nagy luteális sejtek metabolikus szabályozásában. A szarvasmarha nagy és kis luteális sejtekben a zsírsavak által támogatott légzés arányát még kísérletileg meg kell határozni. Alapvető élettani jelentőségük ellenére a nem észterezett zsírsavak túlkínálata káros lehet a sejtek működésére . Tekintettel a lipidfelhalmozódást eredményező kórképek és a szabad zsírsavakat megemelő és az anyagcserét megváltoztató állapotok (pl. elhízás, cukorbetegség, metabolikus szindróma) iránti intenzív érdeklődésre, a lipidcseppek, a glikolízis és a β-oxidáció szabályozásának megértése a sárgatestben támpontokat adhat a szteroidogenezisben betöltött szerepükről, és támpontokat adhat a petefészek működésének javításához, a petefészek rendellenességek kezeléséhez és a termékenység fokozásához.