Science:肠道中以前未知的胆固醇吸收步骤降脂新靶点!

Science: 肠道中以前未知的胆固醇吸收步骤 降脂新靶点!

研究人员确定了肠道中以前未知的胆固醇吸收步骤
这一新发现上周五（11月10日）以研究论著发表于《科学》(Science)。

米国加州大学洛杉矶分校的研究人员描述了膳食胆固醇在释放到血液中之前在肠道中处理的复杂过程中的一个以前未知的步骤——这可能会揭示胆固醇治疗的目标新途径。

米国加州大学洛杉矶分校

尽管现有的药物和他汀类药物影响了该过程的一部分，但加州大学洛杉矶分校研究实验室正在研究的实验药物似乎专门针对新发现的途径，可能为胆固醇管理工具箱增加了一种新方法。

膳食胆固醇的肠道吸收对血胆固醇浓度有重要影响，对心血管和代谢健康起着重要作用。人们已经知道这个过程始于Niemann-Pick C1 Like 1蛋白，但现在Ferrari等人已经确定了从肠道摄取胆固醇的后续步骤。特别是，作者确定了一种叫做Aster-B和Aster-C的蛋白质是胆固醇从肠细胞外部进入内质网并在内质网进行进一步加工所必需的。
这一途径可被一种Aster蛋白的小分子抑制剂靶向，提示一种潜在的降低胆固醇摄入的药理学方法。
Peter Tontonoz博士是加州大学洛杉矶分校病理学、实验室医学和生物化学研究员，科学文章的高级作者。

研究者指出：
我们的结果表明，Aster家族中的某些蛋白质在胆固醇的吸收和摄取过程中起着关键作用。Aster通路似乎是限制肠道胆固醇吸收和降低血浆胆固醇水平的潜在有吸引力的靶点。
食物中的胆固醇被肠道内表面的细胞（肠细胞）吸收，在那里它被加工成液滴，最终到达血液。但这段旅程涉及一个多步骤的过程。
游离胆固醇通过一种叫做NPC1L1的蛋白质进入细胞的质膜——细胞的外部边界。然后它必须移动到细胞内另一个叫做内质网的膜性网络。在这个过程中，一种叫做ACAT2的酶将胆固醇准备好进行包装和运输，这一过程被称为酯化。
科学家们还不知道胆固醇是如何进入内质网并由ACAT2起作用的。在这项研究中，研究人员调查了Aster蛋白家族，该家族已知与胆固醇结合并帮助其从一个膜转移到另一个膜。

研究者指出：

胆固醇如何通过NPC1L1进入细胞到达内质网进行酯化和胆固醇合成的调节一直是个谜。
我们通过证明Aster蛋白家族的两个成员Aster-B和-C提供了NPC1L1和ACAT2之间的联系来解开这个谜团。通过附着在质膜上，这些蛋白质促进胆固醇转运到内质网。
以前人们认为NPC1L1是一个关键角色，但这项研究将这一过程分解为不同的步骤。当NPC1L1将胆固醇从肠道拉入肠细胞时，它会触发Aster蛋白的募集。

研究者写道：
我们表明NPC1L1和Asters在将膳食胆固醇从肠腔输送到肠细胞ER（内质网）方面发挥着顺序、非冗余的作用。
此外，研究人员发现，Aster蛋白可能为控制胆固醇水平提供新的治疗靶点。当Aster-B和-C的作用被阻止时，细胞胆固醇储存会减少，胆固醇的处理也会受损。
一种现有的药物ezetimibe针对NPC1L1，抑制ACAT2的活性，并降低胆固醇吸收。它有时与他汀类药物结合使用来降低血液胆固醇。但ezetimibe不能充分结合Asters来阻止所有胆固醇的运输。
然而，研究团队已经确定了一种实验药物——一种名为AI-3d的小分子——可以有效抑制Aster-A、-B和-C。在对小鼠和人类细胞的一系列研究中，研究人员发现，该药物通过直接针对Asters的影响来抑制胆固醇吸收。

附 1：上述研究相关信息
高胆固醇血症是心血管疾病的主要危险因素。小肠是膳食胆固醇吸收的守门人，也是降脂治疗的一个可控制的目标。Niemann-Pick C1 Like 1 (NPC1L1)是降胆固醇药物依折麦布(ezetimibe, EZ)的靶点，促进膳食胆固醇从肠腔沉积到肠细胞的顶质膜(PM)。
随后，胆固醇转移到内质网(ER)，在那里被ACAT2酯化。胆固醇酯被包装成乳糜微粒，释放到血液循环中并输送到组织中。然而，胆固醇如何从肠细胞的刷状边界转移到内质网，一直是一个长期存在的问题。
先前的研究表明，可能涉及NPC1L1的内体途径可能有助于胆固醇进入肠细胞。然而，非囊泡通路的参与尚未得到测试。Aster蛋白是ER-驻留的非囊状转运体，通过形成PM-ER接触点来结合胆固醇并促进其从PM中去除。上述研究团队利用细胞分析、肠道肠道培养、结构生物学和转基因小鼠模型，讨论了Asters在肠道生理学和系统性胆固醇稳态中的作用。
上述研究团队发现，在小鼠口服胆固醇后，Aster-B易位到小肠肠细胞的刷状边界。由于Aster-B和Aster-C在小肠中表达，研究团队产生了两种蛋白质基因缺失的小鼠。尽管存在NPC1L1，但肠细胞中依赖性非囊泡胆固醇运输的丧失损害了膳食胆固醇的吸收。
研究团队使用肠道类肠培养来证明，Aster缺失导致肠细胞PM处ALOD4结合可及胆固醇积累，这表明胆固醇向ER的移动受损。缺乏Asters的小鼠还显示了ER胆固醇耗竭的证据，包括减少胆固醇酯的形成和激活用于重新胆固醇合成的SREBP2转录程序。缺乏Aster的小鼠会产生耗尽胆固醇酯的乳糜微粒，并受到保护，免受饮食诱导的高胆固醇血症的影响。
Aster-B和Aster-C都绑定了EZ，研究团队将Aster-C-EZ复合物的晶体结构解析为1.6Å分辨率。基于这一观察，他们研究了Asters和NPC1L1之间的潜在合作。研究结果表明，NPC1L1通过使饮食来源的胆固醇饱和刷状边界，对Aster募集到肠细胞的顶端PM是必要的。
Asters在NPC1L1的下游作用，需要将NPC1L1沉积的胆固醇移动到肠细胞内质网。最后，小分子Aster抑制剂AI-3d引起小鼠和人类肠道类肠PM处可及性胆固醇的积累，并减少小鼠膳食胆固醇的吸收。
Asters和NPC1L1在膳食胆固醇摄取方面具有连续的非冗余功能。NPC1L1在PM作用下游的非囊性胆固醇运输机制对于肠细胞中的胆固醇运动和促进全身固醇稳态很重要。这些发现强调了Aster通路作为饮食脂质吸收的生理重要决定因素，可以在药理学上靶向。

图：Asters促进肠细胞中膳食胆固醇的细胞内运动。
NPC1L1介导膳食胆固醇在刷状边缘的沉积，从而募集Asters形成PM-ER接触点。Asters随后促进胆固醇的非囊状移动到ER进行酯化。Asters的删除会导致ER固醇耗竭，SREBP2的激活，消耗胆固醇酯的乳糜微粒的产生，降低全身胆固醇负荷。

附 2: 研究概要
肠道吸收是系统性胆固醇稳态的重要因素。Niemann-Pick C1 Like 1（NPC1L1）有助于膳食胆固醇摄取的第一步，但胆固醇如何向NPC1L1下游移动尚不清楚。
该研究表明，Aster-B和Aster-C对肠细胞的非囊泡胆固醇运动至关重要。NPC1L1的丧失减少了可及的质膜（PM）胆固醇，并消除了Aster在肠刷边界的募集。缺乏Assters的肠细胞积累PM胆固醇，并显示内质网胆固醇枯竭。缺乏Aster的小鼠胆固醇吸收受损，防止饮食诱导的高胆固醇血症。最后，Aster通路可以用小分子抑制剂来操纵胆固醇吸收。
这些发现将Aster途径确定为膳食脂质吸收中生理上重要且药理学上可处理的节点。