線粒體解偶聯蛋白(UCPs)是位於線粒體內膜的一類保守的家族蛋白,它能夠通透線粒體質子梯度並以熱量的形式散發。UCP2能夠引起線粒體質子漏,其活性可能受某些特定的激活劑如活性氧(ROS)、自由脂肪酸的調節,活化的UCP2導致線粒體解偶聯和膜電位降低。線粒體膜電位降低一方面能減少線粒體ATP的產生,另一方面膜電位降低引起的緩和性解偶聯(mild uncoupling)則能夠抑制線粒體ROS的產生。因此,UCP2在調節線粒體功能和能量代謝方面發揮著極其重要的作用,它可能是治療代謝紊亂或氧化應激性疾病的重要藥物靶點。然而,雖然近年來對UCP2的功能進行了大量的研究,目前對於其生理功能仍然存在許多爭論,而且越來越多的研究表明UCP2在不同組織中可能發揮不同的生理功能。
肝是機體重要的代謝器官,UCP2的在成年肝實質細胞中UCP2幾乎不表達,而只在非實質細胞中有表達。但是,在某些病理情況下如脂肪肝或肝損傷時,肝實質細胞則能大量表達UCP2。因此,研究UCP2在肝損傷模型中的作用對於解讀肝病發生的機制有著非常重要的意義。
日前,中科院動物研究所陳佺研究組的科研人員利用轉基因技術,成功的建立了肝特異表達UCP2的轉基因小鼠。對轉基因小鼠的分析表明,UCP2在肝線粒體上的表達能夠以GDP敏感的形式介導質子漏和緩和性解偶聯;同時UCP2表達能夠引起線粒體膜電位顯著降低和ATP產生減少。研究發現,肝特異表達UCP2的轉基因小鼠對LPS/GalN誘導的肝損傷更為敏感,表現為肝組織形態顯著紊亂和肝細胞凋亡明顯增加,說明UCP2表達對急性肝損傷引起肝細胞的細胞凋亡有促進作用。進一步探討UCP2促進細胞凋亡的分子機制,發現UCP2表達引起細胞內ATP水平改變激活了能量應激蛋白AMPK;在LPS/GalN誘導的肝損傷中,UCP2轉基因小鼠中活化的AMPK進一步激活其下遊的應激活化蛋白JNK,過度活化的JNK進一步調節了細胞內Bcl-2家族蛋白的表達和活化(如Bax),從而最終導致肝細胞凋亡增多。
這一研究為我們進一步理解UCP2的生理功能及其在急性肝損傷或肝臟疾病中的作用提供了非常有價值的信息。另外也提示抑制肝細胞中UCP2升高引起的ATP缺失可能是減緩肝損傷的一種有效方法,為肝損傷的治療提供了一個潛在的靶點。該研究的主要完成人為商營利博士,目前,這一結果已發表在國際肝病學專業期刊《肝臟學》(
HEPATOLOGY, Vol. 50, No. 4, 2009, IF: 11.355)上。這一研究得到了國家973計劃資助。(來源:中科院動物研究所)
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