线粒体功能障碍消除了肠细胞中的饮食脂质加工

消化的膳食脂肪被肠细胞吸收，在内质网中组装成前乳糜微粒，然后运输到高尔基体成熟并随后分泌到循环中1。线粒体在膳食脂质加工中的作用尚不清楚。在这里，我们发现肠上皮细胞中的线粒体功能障碍会抑制乳糜微粒的产生以及膳食脂质向外周器官的运输。特异性消除肠上皮细胞中线粒体天冬氨酰-tRNA合成酶DARS2(参考文献2)、呼吸链亚基SDHA3或组装因子COX10(参考文献4)的小鼠，在肠上皮细胞中显示出大脂滴(LD)的积累。近端小肠无法发育。饲喂无脂饮食可抑制DARS2缺陷的肠细胞中LD的积累，这表明积累的脂质主要来自消化的脂肪。此外，代谢追踪研究显示，肠上皮细胞中缺乏DARS2的小鼠中，膳食脂质向外周器官的转运受损。DARS2缺陷导致成熟乳糜微粒明显缺乏，同时高尔基体逐渐分散在近端肠细胞中。这一发现表明，线粒体功能障碍会导致乳糜微粒从内质网到高尔基体的运输受损，进而导致膳食脂质在大细胞质LD中储存。总而言之，这些结果揭示了线粒体在肠上皮细胞饮食脂质运输中的作用，这可能有助于了解线粒体疾病患者中观察到的肠道缺陷5。

线粒体功能障碍会导致氧化磷酸化(OXPHOS)缺陷和代谢缺陷，从而影响几乎所有细胞类型并导致毁灭性疾病。尽管线粒体疾病通常被描述为脑肌病，但它们通常涉及多个器官，包括胃肠道(GI)5,6。线粒体疾病的胃肠道表现经常被忽视，因为它们被认为不危及生命或非特异性(例如厌食、腹痛、慢性便秘、腹泻或持续呕吐)。神经内分泌和平滑肌细胞的缺陷与引起胃肠道表现有关，而线粒体在肠上皮细胞中的可能作用在很大程度上仍未被探索5,6。在这里，我们研究线粒体在肠细胞中的作用，特别是在膳食脂质的加工和运输中。

DARS2缺乏导致IEC中脂质积累

为了研究线粒体在肠上皮细胞(IEC)中的作用，我们通过将Dars2fl/fl小鼠2与Vil1-cre小鼠7杂交，产生了在IEC中特异性缺乏DARS2的小鼠(Dars2fl/flVil1-cretg/wt，以下称为Dars2fl/flVil1-cretg/wt)为Dars2IEC-KO)。DARS2缺陷会抑制线粒体DNA(mtDNA)编码的呼吸链亚基的产生，并导致严重的线粒体功能障碍2。Dars2IEC-KO小鼠以预期的孟德尔比例出生，但体重严重下降，无法生长，无法存活超过4周龄(图1a、b)。对7日龄Dars2IEC-KO幼崽初级IEC中的总蛋白和线粒体蛋白提取物进行免疫印迹分析，结果显示DARS2被有效消融，并且mtDNA编码的呼吸链亚基(CI、CIII、CIV和CV)水平大幅降低(图.1c和扩展数据图1a)。因此，在Dars2IEC-KO小鼠小肠(SI)的线粒体中检测到OXPHOS超复合物形成减少(扩展数据图1b)。酶组织化学染色显示细胞色素 c氧化酶(COX)严重缺乏，电子显微镜(EM)分析显示Dars2IEC-KO小鼠的SI肠细胞中线粒体肿胀，嵴密度较低且破碎(图1d，e)。