The autophagic degradation of lipid droplets (LDs), termed lipophagy, is a major mechanism that contributes to lipid turnover in numerous cell types. While numerous factors, including nutrient deprivation or overexpression of PNPLA2/ATGL (patatin-like phospholipase domain containing 2) drive lipophagy, the trafficking of fatty acids (FAs) produced from this pathway is largely unknown. Herein, we show that PNPLA2 and nutrient deprivation promoted the extracellular efflux of FAs. Inhibition of autophagy or lysosomal lipid degradation attenuated FA efflux highlighting a critical role for lipophagy in this process. Rather than direct transport of FAs across the lysosomal membrane, lipophagy-derived FA efflux requires lysosomal fusion to the plasma membrane. The lysosomal Ca2+ channel protein MCOLN1/TRPML1 (mucolipin 1) regulates lysosomal-plasma membrane fusion and its overexpression increased, while inhibition blocked FA efflux. In addition, inhibition of autophagy/lipophagy or MCOLN1, or sequestration of extracellular FAs with BSA attenuated the oxidation and re-esterification of lipophagy-derived FAs. Overall, these studies show that the well-established pathway of lysosomal fusion to the plasma membrane is the primary route for the disposal of FAs derived from lipophagy. Moreover, the efflux of FAs and their reuptake or subsequent extracellular trafficking to adjacent cells may play an important role in cell-to-cell lipid exchange and signaling.Abbreviations: ACTB: beta actin; ADRA1A: adrenergic receptor alpha, 1a; ALB: albumin; ATG5: autophagy related 5; ATG7: autophagy related 7; BafA1: bafilomycin A1; BECN1: beclin 1; BHBA: beta-hydroxybutyrate; BSA: bovine serum albumin; CDH1: e-cadherin; CQ: chloroquine; CTSB: cathepsin B; DGAT: diacylglycerol O-acyltransferase; FA: fatty acid; HFD: high-fat diet; LAMP1: lysosomal-associated membrane protein 1; LD: lipid droplet; LIPA/LAL: lysosomal acid lipase A; LLME: Leu-Leu methyl ester hydrobromide; MAP1LC3B/LC3: microtubule associated protein 1 light chain 3 beta; MCOLN1/TRPML1: mucolipin 1; MEF: mouse embryo fibroblast; PBS: phosphate-buffered saline; PIK3C3/VPS34: phosphatidylinositol 3-kinase catalytic subunit type 3; PLIN: perilipin; PNPLA2/ATGL patatin-like phospholipase domain containing 2; RUBCN (rubicon autophagy regulator); SM: sphingomyelin; TAG: triacylglycerol; TMEM192: transmembrane protein 192; VLDL: very low density lipoprotein.

中文翻译：

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脂肪吞噬衍生的脂肪酸通过溶酶体胞吐作用经历细胞外流出。

脂滴 (LDs) 的自噬降解，称为自噬，是导致多种细胞类型中脂质周转的主要机制。虽然许多因素，包括营养缺乏或 PNPLA2/ATGL（含有 2 的patatin 样磷脂酶结构域）的过表达驱动脂肪吞噬，但从该途径产生的脂肪酸 (FAs) 的运输在很大程度上是未知的。在这里，我们表明 PNPLA2 和营养剥夺促进了 FA 的细胞外流出。自噬或溶酶体脂质降解的抑制减弱了 FA 流出，突出了脂肪吞噬在这一过程中的关键作用。脂肪吞噬衍生的 FA 流出需要溶酶体与质膜融合，而不是直接将 FAs 转运穿过溶酶体膜。溶酶体 Ca2+ 通道蛋白 MCOLN1/TRPML1（粘蛋白 1）调节溶酶体-质膜融合，其过表达增加，而抑制阻止 FA 流出。此外，抑制自噬/自噬或 MCOLN1，或用 BSA 隔离细胞外 FA 可减弱自噬衍生的 FA 的氧化和再酯化。总体而言，这些研究表明，溶酶体融合到质膜的成熟途径是处理源自自噬的 FA 的主要途径。此外，FA 的流出及其再摄取或随后向相邻细胞的细胞外运输可能在细胞间脂质交换和信号传导中起重要作用。ADRA1A：肾上腺素能受体α，1a；ALB：白蛋白；ATG5：自噬相关5；ATG7：自噬相关7；BafA1：巴弗洛霉素A1；BECN1：beclin 1；BHBA：β-羟基丁酸酯；BSA：牛血清白蛋白；CDH1：e-钙粘蛋白；CQ：氯喹；CTSB：组织蛋白酶 B；DGAT：二酰基甘油O-酰基转移酶；FA：脂肪酸；HFD：高脂肪饮食；LAMP1：溶酶体相关膜蛋白 1；LD：脂滴；LIPA/LAL：溶酶体酸性脂肪酶 A；LLME：Leu-Leu甲酯氢溴酸盐；MAP1LC3B/LC3：微管相关蛋白1轻链3β；MCOLN1/TRPML1：粘磷脂1；MEF：小鼠胚胎成纤维细胞；PBS：磷酸盐缓冲液；PIK3C3/VPS34：磷脂酰肌醇 3-激酶催化亚基 3 型；PLIN：perilipin；含有 2 个的 PNPLA2/ATGL patatin 样磷脂酶结构域；RUBCN（rubicon 自噬调节剂）；SM：鞘磷脂；标签：甘油三酯；TMEM192：跨膜蛋白192；VLDL：极低密度脂蛋白。β-羟基丁酸酯；BSA：牛血清白蛋白；CDH1：e-钙粘蛋白；CQ：氯喹；CTSB：组织蛋白酶 B；DGAT：二酰基甘油O-酰基转移酶；FA：脂肪酸；HFD：高脂肪饮食；LAMP1：溶酶体相关膜蛋白 1；LD：脂滴；LIPA/LAL：溶酶体酸性脂肪酶 A；LLME：Leu-Leu甲酯氢溴酸盐；MAP1LC3B/LC3：微管相关蛋白1轻链3β；MCOLN1/TRPML1：粘磷脂1；MEF：小鼠胚胎成纤维细胞；PBS：磷酸盐缓冲液；PIK3C3/VPS34：磷脂酰肌醇 3-激酶催化亚基 3 型；PLIN：perilipin；含有 2 个的 PNPLA2/ATGL patatin 样磷脂酶结构域；RUBCN（rubicon 自噬调节剂）；SM：鞘磷脂；标签：甘油三酯；TMEM192：跨膜蛋白192；VLDL：极低密度脂蛋白。β-羟基丁酸酯；BSA：牛血清白蛋白；CDH1：e-钙粘蛋白；CQ：氯喹；CTSB：组织蛋白酶 B；DGAT：二酰基甘油O-酰基转移酶；FA：脂肪酸；HFD：高脂肪饮食；LAMP1：溶酶体相关膜蛋白 1；LD：脂滴；LIPA/LAL：溶酶体酸性脂肪酶 A；LLME：Leu-Leu甲酯氢溴酸盐；MAP1LC3B/LC3：微管相关蛋白1轻链3β；MCOLN1/TRPML1：粘磷脂1；MEF：小鼠胚胎成纤维细胞；PBS：磷酸盐缓冲液；PIK3C3/VPS34：磷脂酰肌醇 3-激酶催化亚基 3 型；PLIN：perilipin；含有 2 个的 PNPLA2/ATGL patatin 样磷脂酶结构域；RUBCN（rubicon 自噬调节剂）；SM：鞘磷脂；标签：甘油三酯；TMEM192：跨膜蛋白192；VLDL：极低密度脂蛋白。组织蛋白酶 B; DGAT：二酰基甘油O-酰基转移酶；FA：脂肪酸；HFD：高脂肪饮食；LAMP1：溶酶体相关膜蛋白 1；LD：脂滴；LIPA/LAL：溶酶体酸性脂肪酶 A；LLME：Leu-Leu甲酯氢溴酸盐；MAP1LC3B/LC3：微管相关蛋白1轻链3β；MCOLN1/TRPML1：粘磷脂1；MEF：小鼠胚胎成纤维细胞；PBS：磷酸盐缓冲液；PIK3C3/VPS34：磷脂酰肌醇 3-激酶催化亚基 3 型；PLIN：perilipin；含有 2 个的 PNPLA2/ATGL patatin 样磷脂酶结构域；RUBCN（rubicon 自噬调节剂）；SM：鞘磷脂；标签：甘油三酯；TMEM192：跨膜蛋白192；VLDL：极低密度脂蛋白。组织蛋白酶 B; DGAT：二酰基甘油O-酰基转移酶；FA：脂肪酸；HFD：高脂肪饮食；LAMP1：溶酶体相关膜蛋白 1；LD：脂滴；LIPA/LAL：溶酶体酸性脂肪酶 A；LLME：Leu-Leu甲酯氢溴酸盐；MAP1LC3B/LC3：微管相关蛋白1轻链3β；MCOLN1/TRPML1：粘磷脂1；MEF：小鼠胚胎成纤维细胞；PBS：磷酸盐缓冲液；PIK3C3/VPS34：磷脂酰肌醇 3-激酶催化亚基 3 型；PLIN：perilipin；含有 2 个的 PNPLA2/ATGL patatin 样磷脂酶结构域；RUBCN（rubicon 自噬调节剂）；SM：鞘磷脂；标签：甘油三酯；TMEM192：跨膜蛋白192；VLDL：极低密度脂蛋白。溶酶体酸性脂肪酶 A；LLME：Leu-Leu甲酯氢溴酸盐；MAP1LC3B/LC3：微管相关蛋白1轻链3β；MCOLN1/TRPML1：粘磷脂1；MEF：小鼠胚胎成纤维细胞；PBS：磷酸盐缓冲液；PIK3C3/VPS34：磷脂酰肌醇 3-激酶催化亚基 3 型；PLIN：perilipin；含有 2 个的 PNPLA2/ATGL patatin 样磷脂酶结构域；RUBCN（rubicon 自噬调节剂）；SM：鞘磷脂；标签：甘油三酯；TMEM192：跨膜蛋白192；VLDL：极低密度脂蛋白。溶酶体酸性脂肪酶 A；LLME：Leu-Leu甲酯氢溴酸盐；MAP1LC3B/LC3：微管相关蛋白1轻链3β；MCOLN1/TRPML1：粘磷脂1；MEF：小鼠胚胎成纤维细胞；PBS：磷酸盐缓冲液；PIK3C3/VPS34：磷脂酰肌醇 3-激酶催化亚基 3 型；PLIN：perilipin；含有 2 个的 PNPLA2/ATGL patatin 样磷脂酶结构域；RUBCN（rubicon 自噬调节剂）；SM：鞘磷脂；标签：甘油三酯；TMEM192：跨膜蛋白192；VLDL：极低密度脂蛋白。含有 2 个的 PNPLA2/ATGL patatin 样磷脂酶结构域；RUBCN（rubicon 自噬调节剂）；SM：鞘磷脂；标签：甘油三酯；TMEM192：跨膜蛋白192；VLDL：极低密度脂蛋白。含有 2 个的 PNPLA2/ATGL patatin 样磷脂酶结构域；RUBCN（rubicon 自噬调节剂）；SM：鞘磷脂；标签：甘油三酯；TMEM192：跨膜蛋白192；VLDL：极低密度脂蛋白。