1型多聚ADP核糖合成酶在高脂饮食所致高脂血症发病中的作用及机制研究

High fat/cholesterol diet (HF/CD) is the main cause of hyperlipidemia. It is known that the homoeostasis of blood lipid is controlled through a complex network of transcriptional regulators, that modulate the expression of proteins/genes related to blood lipid metabolism.Numerous proteins/genes and transcription factors are involved in lipid metabolism, and the regulatory relationship between these transcription factors and their taget genes is very complicated. Therefore, finding the "intermediate factor" which can be activated by high fat/cholesterol diet and directly promotes the abnormal expression of lipid metabolism related proteins/genes will be helpful for exploring the molecular mechanism underlying the blood lipid metabolism disorder. Poly(ADP-ribose) polymerase 1(PARP1), a multifunctional nuclear enzyme, has been implicated in a variety of physiological processes of eukaryocyte. Recently, we found that HF/CD feeding promoted PARP1 activation in liver of rodents. Activated PARP1 promoted abnormal expression of lipid metabolism-related genes; and inhibition of PARP activity prevented HF/CD induced dyslipidemia, indicating that PARP1 maybe the "intermediate factor". In this project, we will investigate the role and mechanism of PARP1 in blood lipid metabolism and regulation of lipid metabolism related genes, providing the experimental evidence for the improvement of the treatment and prevention of related diseases in the future.

高脂肪/胆固醇饮食是高脂血症的主要病因。目前已知，机体通过调节血脂代谢相关蛋白/基因的表达来维持血脂水平的长期稳定。由于参与血脂代谢的蛋白/基因纷繁复杂，且调控它们表达的转录因子也种类众多，因此，寻找一种可被高脂饮食激活，并介导了大多数血脂代谢相关蛋白/基因异常表达的"中介"蛋白，将进一步阐明高脂饮食所致高脂血症的发病机制。1型多聚ADP核糖合成酶（PARP1）是一种核蛋白酶，对细胞维持正常生理功能起着重要作用。申请人发现，肝组织中PARP1可被高脂饮食激活，活化的PARP1可以调控多种血脂代谢相关基因的异常表达；抑制PARP1激活能够阻止模型动物高脂血症发生及相关基因异常表达，提示PARP1可能是所要寻找的"中介"蛋白。本课题将深入研究PARP1调控血脂代谢及多种相关蛋白/基因表达的作用和机制，为相关疾病的预防和治疗进步提供实验依据和理论基础。

高脂饮食是高脂血症的主要病因。目前已知，机体通过调节血脂代谢相关蛋白/基因的表达来维持血脂水平的长期稳定。由于参与血脂代谢的蛋白/基因纷繁复杂，且调控它们表达的转录因子也种类众多，因此，寻找一种可被高脂饮食激活，并介导了大多数血脂代谢相关蛋白/基因异常表达的"中介"蛋白，将进一步阐明高脂饮食所致高脂血症的发病机制。1型多聚ADP核糖合成酶（PARP1）是一种核蛋白酶，对细胞维持正常生理功能起着重要作用。我们的研究揭示PARP1是介导高脂饮食所致高脂血症的关键调控分子。我们发现高脂饮食导致模型小鼠肝脏中PARP1显著激活，抑制PARP1活性/敲除PARP1基因可促进高脂饮食喂养小鼠肝脏组织中脂肪酸氧化过程，从而降低肝脏甘油三酯及游离脂肪酸水平，并显著减轻高脂饮食所致模型小鼠脂肪肝的发生。进一步研究发现核转录因子PPARα是PARP1的靶蛋白，介导了PARP1对脂肪酸氧化和脂肪肝发生的调节作用。PARP1对PPARα的多聚ADP核糖化修饰抑制了PPARα的转录激活，是PARP1调控脂肪酸氧化的关键分子机制。以往的观点认为SIRT1作为一种NAD+依赖的去乙酰化酶，是PPARα转录活化的重要的cofactor。激活的PARP1消耗了大量的NAD+而下调了SIRT1的活性，进而抑制了PPARα与SIRT1的结合。然而，我们的研究发现恢复SIRT1的活性并不影响PPARα靶基因的表达，表明PARP1主要是通过对PPARα的多聚ADP核糖化修饰，而不是影响PPARα与SIRT1的结合来调控PPARα的转录激活。进一步我们证实非酒精性脂肪肝患者肝脏组织中PARP被显著激活，PPARα的多聚ADP核糖化水平明显上调，并且PARP活性水平与脂肪肝严重程度、肝脏甘油三酯及游离脂肪酸水平显著相关。目前临床研究显示，PPARα激动剂并不能显著改善脂肪肝的发生发展。我们的研究结果表明高脂饮食所致PARP1的激活显著抑制了PPARα的活性，因此联合应用PPARα激动剂和PARP1抑制剂将有望成为有效治疗脂肪肝及高脂血症的新手段。