電子傳遞黃素蛋白去氫酶基因變異對人類骨骼肌肉細胞生物能量代謝及分化的影響

多發性醯基輔酶 A 去氫酶缺乏症 (Multiple Acyl-CoA Dehydrogenase Deficiency, MADD) 為體染色體隱性遺傳疾病會造成粒線體脂肪酸代謝異常。 此病症主要成因為 ETF 基因或 ETFDH 基因突變所導致,會造成下游產物電子 傳遞黃素蛋白(electron transfer flavoprotein (ETF))或電子傳遞黃素蛋白:泛菎 氧化還原酶 (ETF: ubiquinone oxidoreductase (ETF:QO)) 的功能缺乏或不足。 ETF:QO 除了參與粒線體內脂肪酸 β-oxidation 代謝以外,同時也調控電子傳遞 鏈的輔酶 Q10 (Coenzyme Q10) 的氧化還原循環,進而影響粒線體的氧化磷酸 化。目前由 ETF:QO 缺乏引起 MADD 肌肉病變的分子機制仍未清楚。因此,本 研究計畫擬藉由建構帶有特定 ETFDH 基因突變的人類骨骼肌肉細胞 (human skeletal myoblast, HSkM ),釐清肌肉細胞是否因 ETFDH 基因變異,產生脂質毒 性 (lipotoxicity) 與粒線體功能缺陷進而影響肌肉細胞生長及分化。我們從 MADD 患者身上分離出來的 lymphoblasts 可以觀察到粒線體功能缺陷以及脂 肪油滴堆積的現象發生。從 MADD 患者身上檢測出兩種突變基因, ETFDH c.250G>A 與 ETFDH c.92C>T,並將這兩種基因突變製作成質體 (plasmid)並轉 染 (transfection) 至正常的人類骨骼肌肉細胞。我們發現含有變異型 ETFDH 的 肌肉細胞其粒線體耗氧量較低,細胞內有較高含量的脂肪油滴堆積,引發氧 化性壓力及氧化傷害,以及改變肌肉細胞發育型態。經由分析肌肉細胞分化
相關因子,我們也發現變異型 ETFDH 影響肌肉細胞的分化速率。此外,我們 以 TissueFAXS 定量 MADD 患者體內慢肌纖維 (slow-twitch fibers) 的含量比例 約佔 33%。由上述結果我們發現 ETFDH 基因變異除了影響肌肉細胞脂肪酸 β-oxidation 代謝以外,並且在粒線體生物能量生成及肌肉細胞分化上扮演重要角色。