Pnpla8-KO 基因敲除小鼠

PNPLA8基因，也称为钙非依赖性磷脂酶A2γ（iPLA2γ），是一种重要的磷脂酶，定位于线粒体基质或过氧化物酶体中。iPLA2γ能够从sn-1和sn-2位置切割磷脂侧链，释放饱和或不饱和脂肪酸，包括氧化脂肪酸。iPLA2γ被H2O2直接刺激，因此可以被氧化还原信号或氧化应激激活。这种氧化还原激活允许iPLA2γ与线粒体解偶联蛋白（UCPs）或其他SLC25线粒体载体家族成员协同抗氧化，通过脂肪酸介导的质子转移活性，即温和解偶联，从而减少线粒体超氧阴离子的形成。这一机制有助于维持细胞的稳态氧化还原状态。除了抗氧化作用外，iPLA2γ还与脂质过氧化有关，因为它可以被心磷脂过氧化物或脂质过氧化导致的双层结构改变所激活。iPLA2γ的其他作用包括线粒体（或过氧化物酶体）膜的重塑以及特异性脂质第二信使的生成。例如，在胰腺β细胞中，H2O2激活的iPLA2γ为GPR40代谢性脂肪酸受体提供脂肪酸，以放大脂肪酸刺激的胰岛素分泌。iPLA2γ在心脏和大脑中的细胞保护作用也得到讨论[1]。

PNPLA8基因的双等位基因变异与一系列儿科神经退行性疾病有关，其临床特征包括发育和/或退行性癫痫-运动障碍脑病和儿童期发病的神经退行性变。PNPLA8相关的神经性疾病表现为一个连续体，从先天性小头畸形到不同程度的发育和/或退行性癫痫-运动障碍脑病[2]。PNPLA8基因的完全缺失与更严重的表型有关，如先天性小头畸形。研究表明，PNPLA8缺失导致发育缺陷，通过减少基底层放射状胶质细胞和上层神经元的数量。空间转录组学分析表明，PNPLA8缺失改变了顶层放射状胶质细胞的命运决定，如细胞周期、基底层放射状胶质细胞和神经分化的基因集富集。缺乏PNPLA8的神经祖细胞显示出溶血磷脂酸、溶血磷脂酰乙醇胺和磷脂酸的减少。在患者来源的大脑类器官中，通过添加溶血磷脂酸部分挽救了基底层放射状胶质细胞的减少。这些数据表明，PNPLA8对于满足磷脂合成需求以及在人脑发育中产生丰富的基底层放射状胶质细胞至关重要[2]。

PNPLA8基因的罕见蛋白编码变异与卵巢老化、癌症风险和新生突变率有关。研究表明，PNPLA8基因的蛋白截断变异与较短的生育寿命相关，即更早的绝经年龄和较晚的初潮年龄。此外，与卵巢老化相关的常见基因变异与母系新生突变率的增加相关，这与维持生殖细胞遗传完整性的DNA损伤反应基因的预期作用一致[3]。

SREBP-2/PNPLA8轴通过激活自噬改善非酒精性脂肪性肝病（NAFLD）。研究表明，共给予洛伐他汀和依泽替米贝（L/E）显著逆转了小鼠高脂饮食（HFD）喂养的肝脏甘油三酯积累，并伴随着SREBP-2介导的自噬增加。进一步研究表明，他汀类药物介导的SREBP-2增加直接激活PNPLA8基因的表达，PNPLA8与自噬体相关，并伴随着细胞甘油三酯的减少。此外，过表达PNPLA8通过增加自噬显著降低了HFD喂养的小鼠的肝脏脂肪变性。活细胞成像分析也揭示了PNPLA8与LC3的动态相互作用，并提出了SREBP-2/PNPLA8轴作为脂质稳态的新型调节机制。这些数据提供了他汀类药物降低NAFLD患者肝脏甘油三酯水平的潜在机制[4]。

PNPLA8基因的变异与后颅凹异常有关，包括丹迪-沃克畸形（DWM）、巨大脑室扩大（MCM）、布莱克氏囊囊肿（BPC）和孤立的蚓部发育不全（VH）。研究表明，DWM是最常见的后颅凹异常，其次是MCM。异常遗传检测显示，包括MPL、C5orf42、ISPD、PDHA1、PNPLA8、JAM3、COL18A1等基因的单一基因突变导致中枢神经系统异常。此外，PNPLA8基因的变异与原发性卵巢功能不全、震颤、小脑共济失调和肢体无力有关[5]。

PNPLA8基因的变异与线粒体疾病有关，表现为进行性肌无力、低张力、癫痫、体重增长不良和乳酸酸中毒。研究表明，PNPLA8基因的变异与线粒体疾病表型相似，包括线粒体形态学和超微结构异常。PNPLA8基因的变异与多种细胞过程有关，包括生长、代谢和脂质第二信使的生成，通过催化甘油磷脂中酰基的裂解发挥其功能。这一研究首次报道了PNPLA8相关疾病在人类中的发生，并表明PNPLA8是人类基因中与脂质代谢相关的神经肌肉疾病之一[6]。

PNPLA8基因的变异与猪肌肉中脂肪酸组成有关。研究表明，PNPLA8基因与脂质和/或碳水化合物代谢、IMF沉积的调节以及肉品质和运输相关的基因相关。功能分析突出了54个过表达的基因本体论术语，包括调节脂质和碳水化合物代谢的已知生物学过程和途径。此外，转录因子分析表明，六个转录因子（CARHSP1、LBX1、MAFA、PAX7、SIX5和TADA2A）在基因表达和肌肉中脂肪酸组成方面发挥重要作用。这些发现为猪脂肪酸和脂质代谢的关键候选基因和潜在调节因子提供了有价值的信息[7]。

PNPLA8基因的变异与巴特综合征有关，这是一种由TAZ基因的致病性变异引起的线粒体疾病。研究表明，TAZ基因的敲除导致线粒体脂质组成的变化，特别是心磷脂（CL）的饱和。TAZ基因敲除还导致PGS基因的遗传下调和PNPLA8基因的上调，这可能降低CL的生物合成并增加MLCL的产生。补充磷脂酰甘油（PG）成功地合成了成熟的对称CL并显著降低了MLCL的浓度，恢复了线粒体的形态和内线粒体的嵴形状。新合成的成熟CL可能诱导PLA2G6和PNPLA8基因的下调，以潜在地降低MLCL的产生。过量的补充PG进一步代谢成磷脂酰胆碱和磷脂酰乙醇胺[8]。

PNPLA8基因的变异与神经退行性线粒体疾病表型有关，表现为小头畸形、严重的全面发育迟缓、痉挛、乳酸酸中毒和进行性小脑萎缩。研究表明，PNPLA8基因的变异与多种线粒体相关神经退行性疾病有关，包括婴儿神经轴突营养不良和中性脂肪沉积症伴肌病。这一研究首次报道了PNPLA8相关疾病在人类中的发生，并表明PNPLA8是人类基因中与脂质代谢相关的神经肌肉疾病之一[9]。

综上所述，PNPLA8基因是一种重要的磷脂酶，参与多种生理过程，包括脂质代谢、细胞保护、神经发育和疾病发生。PNPLA8基因的变异与多种疾病相关，包括神经退行性疾病、卵巢老化、癌症风险、脂肪肝和后颅凹异常。PNPLA8基因的研究有助于深入理解脂质代谢的生物学功能和疾病发生机制，为疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。