ホルモン感受性リパーゼ

ホルモン感受性リパーゼ

ホルモン感受性リパーゼ（HSL、別名LIPE）は、脂肪細胞やステロイド生成組織における脂質の貯蔵を制御する中性コレステロールエステル水解酵素です . cAMP/PKAシグナル伝達経路を活性化するホルモンや神経伝達物質に応答して、HSLは脂質滴に転位する。 現在、脂肪の脂肪分解を制御する機構として、脂肪滴のコートタンパク質であるPLIN1が脂肪分解の制御の足場として機能していることが示唆されている . 静止状態では、PLIN1は脂肪細胞の主要なリパーゼであるadipocyte triglyceride lipase (ATGL) およびHSLへのアクセスを妨げることにより、貯蔵脂質の加水分解に対する障壁として働いている。 PKAの活性化により、PLIN1とHSLは共にリン酸化され、HSLは細胞質から脂質滴に移動する。 HSLのリン酸化は、HSLが脂質基質と相互作用することを容易にし、トリグリセリドやコレステロールエステルの加水分解を進行させることを可能にする。 HSLのリン酸化は、触媒活性を促進する660番セリンや、PKA以外の565番セリンと相互排他的であると考えられている563番セリンを含む複数の部位で行われる。 このように、貯蔵脂肪酸やコレステロールの放出の合図となるホルモンの合図は、PKAを刺激してHSLをリン酸化させる。

HSLがステロイド生成組織における主要なホルモン感受性コレステロールエステル加水分解酵素であることを示す証拠である。 卵巣にはペリリピンコートタンパク質とHSLが存在することから、LHがcAMP/PKAシグナル経路を介してペリリピンとHSLのリン酸化を制御し、コレステロールエステルを加水分解してプロゲステロン合成の基質を生産している可能性が示唆された。 HSL ヌルマウスを用いた研究では、HSL のノックアウトにより、副腎でのステロイド生成が減少し、精巣での 精子生産が阻害されることが明らかになりました . これらの結果は、HSLが細胞内でコレステロールを処理し、ステロイド生成に利用できるようにすることに関与していることを示唆するものである。 Shenらは、ACTH処理後のラット副腎において、STARとHSLの相互作用を示し、HSLとSTARの共発現がHSL活性とミトコンドリアコレステロール量の両方を増加させることを明らかにした。 他の研究では、HSLと中間フィラメントであるビメンチンとの相互作用が証明され、ビメンチン欠損マウスでは脂質滴が小さく、副腎および卵巣のステロイド生産が減少することが示された … Zowalatyらによる最近の研究では、RhoAを標的として欠失させると、マウス黄体のビメンチンフィラメントが無秩序化することが示された。 この結果、雌マウスの黄体機能不全と不妊症が引き起こされた。 マウス・ライディッヒ細胞株は、cAMP/PKAシグナル伝達経路の活性化によりHSLのリン酸化を促進し、これはSTARおよびプロゲステロンの増加と相関していた 。 さらに、HSLの阻害剤CAY10499で処理するか、標的siRNAでHSLをサイレンシングすると、プロゲステロン合成が抑制された。 Talbottらによる最近の報告では、ウシの黄体におけるHSLレベルとプロゲステロン合成が関連している。 その研究では、黄体退行を誘導するためにプロスタグランジンF2αで処理すると、ステロイド生成装置の他の構成要素の発現が低下する前に、HSLとプロゲステロンが急速に低下した。 ウシ黄体細胞を用いたin vitroの研究では、LHがcAMP/PKA経路を介してHSLを急速にリン酸化し、HSL阻害剤CAY10499がLHによるプロゲステロン合成への刺激作用を効果的にブロックすることが示されました（Talbott、Krauss、Davis、未発表）。

細胞質脂質滴が細胞シグナル伝達および他のオルガネラとの相互作用の重要なプラットフォームであることが明らかになり、研究者は脂質滴のタンパク質および脂質組成を特定することを推し進めるようになった。 脂質滴のコートタンパク質であるPLINファミリーは、脂質滴に貯蔵される脂質の種類や代謝活性に影響を与えることができる。 サル、マウス、ウシの卵巣には、コレステロールエステルの貯蔵に関連するPLIN2が発現している。 脂質滴のタンパク質組成は、3T3-L1脂肪細胞、ラット肝臓、マウス筋肉組織、ヒト細胞株など、少数の哺乳類組織や細胞株で、程度の差こそあれ明らかにされている ]。 黄体の脂質滴のタンパク質組成や、ホルモンや代謝の変化が脂質滴の性質に及ぼす影響について、直接的な情報は不足している。 Khorらは、高密度リポタンパク質または脂肪酸のいずれかでin vitro処理したラット顆粒膜細胞の脂質滴のプロテオームを比較し、細胞質の脂質滴をそれぞれコレステロールエステルまたはトリアシルグリセロールに濃縮しました。 本研究では、PLIN2を含む278個のタンパク質がどちらの処理で調製されたリピッドドロップレットにも共通して存在しており、リピッドドロップレットのプロテオームに関する同様の他の報告も存在した。 また、コレステロールエステルに富む脂質滴とトリアシルグリセロールに富む脂質滴にそれぞれ固有の61個と40個のタンパク質が同定された。 特に、コレステロールエステルに富む脂質滴では、HSD3B1、ビメンチン、電位依存性アニオンチャネル（VDAC1）が同定されたが、これらはそれぞれステロイド生成に関与していることが報告されている。 また、マウスのライディッヒ腫瘍細胞株MLTC-1や精巣から分離した脂質滴のプロテオーム解析では、PLINファミリータンパク質やステロイドホルモンの合成に関与する酵素の存在が確認された。 我々の研究では、中期の完全機能性ウシ体から単離された脂質滴には、PLIN2およびPLIN3コートタンパク質、HSLおよびHSD3B、CYP11A1およびVDAC1が含まれていた（Talbott, Cupp, Wood and Davis, unpublished)。 これらの研究を総合すると、黄体脂質滴は生殖腺ステロイド生成に不可欠なホルモン制御プラットフォームとして機能している可能性があることが示された。

ウシおよびヒツジの黄体には、プロゲステロンを産生する能力の異なる2つのステロイド生成細胞が存在する． 小黄体細胞はLHに反応してプロゲステロン分泌が大きく増加し，大黄体細胞はプロゲステロン分泌の基礎速度が高く，LHに反応して緩やかに増加する． 女性、サル、ヒツジ、ネズミの黄体組織にも大小の黄体細胞があり、LH に対する反応に差があります。 ウシとヒツジの黄体細胞は、中性脂質の BODIPY 染色で示されるように、脂質滴の形態が異なっています。 平均して、小さな黄体細胞はより大きな脂質滴を持ち、大きな細胞は小さな脂質滴が豊富で分散している。

基礎および刺激条件下での大小黄体細胞のプロゲステロン産生能力の顕著な差に基づき、大小黄体細胞は基礎および刺激時のステロイド産生において異なるエネルギー処理要件を有していると思われる。 コレステロールエステルの加水分解により、コレステロールと脂肪酸の両方が遊離する。 脂肪酸は再エステル化され、脂質滴または膜に貯蔵されるか、還元当量とクエン酸サイクルのためのアセチル-CoAを生成するβ-酸化に使用される 。 脂肪酸はミトコンドリアでβ酸化され、アセチルCoAとNADHおよびFADH2を生成し、電子輸送系で使用されてATPが生成される。 ステロイド生成組織は解糖を利用してステロイド生成を支えているが、黄体細胞による大量のプロゲステロンの生成は、基礎条件下での最適なステロイド生成に必要なエネルギーを供給するために脂肪酸のβ酸化を必要とすると思われるが、これについてはまだ批判的な評価がなされていない。 最近の研究では、脂肪酸が卵丘細胞の複合代謝および卵丘細胞の成熟に重要な役割を果たすことが示されている . これらの研究は、β-酸化を促進するためにl-カルニチンを加えることが胚の発達を改善すること、そしてエトモキシルによる脂肪酸β-酸化の薬理学的阻害が卵丘細胞の成熟と胚の発達を阻害することを見いだした。 カルニチンパルミトイルトランスフェラーゼ 1A (CPT1A) という酵素は、脂肪酸をミトコンドリアに取り込み、β酸化する役割を担っている。 ウシでは、大黄斑細胞でのCPT1A mRNAの発現は顆粒膜細胞の5.6倍であるが、卵丘細胞と小黄斑細胞では発現に差はないことが報告されている 。 このデータは、β-酸化が大黄膜細胞の代謝調節に重要な役割を担っているという考えを支持するものである。 ウシの大小の黄体細胞において、脂肪酸によって支えられている呼吸の割合は、まだ実験的に決定されていない。 非エステル化脂肪酸は基本的に生理学的に重要であるにもかかわらず、過剰に供給されると細胞機能に害を及ぼすことがあります。 脂質の蓄積をもたらす病態や、遊離脂肪酸を上昇させ代謝を変化させる状態（すなわち、肥満、糖尿病、メタボリックシンドローム）への強い関心を考えると、脂質滴、解糖、β酸化が黄体でいかに制御されているかを理解すれば、ステロイド生成におけるそれらの役割について、卵巣機能の改善、卵巣障害の治療、妊孕性の向上への糸口が得られるだろう。