M2型巨噬细胞通过抑制脂肪细胞Ets1独立促进米色脂肪生成
背景
1.代谢疾病与米色脂肪 肥胖及2型糖尿病等代谢疾病全球流行,米色脂肪作为可诱导产热脂肪,通过线粒体氧化磷酸化消耗能量,是改善代谢紊乱的关键靶点,其生成依赖线粒体生物合成与清除的动态平衡。
2.免疫-代谢交联 脂肪组织巨噬细胞(ATM)尤其是M2型,可促进米色脂肪生成,但具体下游分子机制尚不明确,“M2巨噬细胞→靶分子→线粒体代谢”的调控链路存在关键空白。
3.Ets1的潜在功能 Ets1是ETS家族转录因子,已知参与免疫、肿瘤等过程,但其在脂肪细胞线粒体代谢、米色化中的功能完全未知,是值得挖掘的新方向。
4.科学问题 本研究旨在回答:
【1】Ets1是否调控脂肪细胞线粒体动态与米色化?
【2】 M2巨噬细胞是否通过Ets1介导米色脂肪生成?
方法
1.动物模型 使用6-羟基多巴胺(6OHDA)进行化学去交感神经,联合氯膦酸盐脂质体局部清除腹股沟白色脂肪组织中的巨噬细胞。
2.多组学筛选 整合ATAC-seq、单细胞测序、RNA-seq数据,筛选脂肪细胞中响应M2巨噬细胞信号的DNA结合蛋白。
3.基因工程小鼠 构建脂肪细胞特异性Ets1敲入小鼠(Ets1ki/ki×Adipoq-cre,EA+/+)和敲除小鼠(Ets1f/f×Adipoq-cre,EAKO),进行冷刺激、β3受体激动剂干预及高脂饮食喂养实验。
4.细胞与分子实验 采用M2巨噬细胞条件培养基共培养、ChIP-seq(CUT&Tag)、ATAC-seq、荧光素酶报告基因、线粒体功能测定(海马分析)、电镜等方法。
结果
1. 巨噬细胞独立于交感神经系统直接调控米色脂肪生成· 采用6OHDA化学性交感神经切除后,进一步清除巨噬细胞(氯膦酸盐脂质体),小鼠产热能力显著低于单纯去神经组。· 表现为:体温下降、产热基因(Ucp1等)表达抑制、脂肪组织米色化受阻。·
结论:巨噬细胞具有独立于SNS的直接促米色脂肪生成功能。
2. 多组学筛选鉴定Ets1为巨噬细胞-脂肪细胞通讯的关键中介分子· 整合ATAC-seq、RNA-seq及单细胞测序数据,筛选符合三个标准的DNA结合蛋白:
在脂肪细胞谱系中具有生物活性、响应M2巨噬细胞刺激、与米色脂肪生成高度相关。
M2条件培养基(CDM)处理脂肪细胞后,Ets1表达显著下调;M1 CDM则上调Ets1。
单细胞轨迹分析显示:Ets1表达与脂肪干细胞/前体细胞向成熟脂肪细胞分化进程呈负相关。
3. Ets1表达与米色脂肪生成呈负相关·
M2 CDM剂量依赖性抑制3T3-L1细胞中Ets1表达。
Ets1主要富集于前体细胞,成熟脂肪细胞中表达极低。
冷刺激及米色分化过程中Ets1蛋白水平逐渐下降;高脂饮食喂养或db/db小鼠脂肪组织中Ets1表达升高。
4.M2巨噬细胞通过抑制Ets1直接激活脂肪细胞产热·
过表达Ets1显著抑制SVF来源米色脂肪细胞分化:降低Ucp1、Pgc1α表达,减少脂滴,降低基础及最大耗氧率。
M2 CDM处理增强米色脂肪细胞产热功能,而强制过表达Ets1可完全逆转该效应。
5. 脂肪细胞特异性Ets1敲入小鼠出现冷不耐受·
纯合子EA+/+小鼠在4°C冷刺激下全部死亡;杂合子EA+/-小鼠体温显著低于对照,iWAT脂滴增大,产热基因下降。
CL316243诱导产热后,EA+/+小鼠线粒体数量减少,代谢率(耗氧、产热等)显著降低。
表型呈Ets1表达剂量依赖性,且对棕色脂肪(BAT)影响较小。
6.脂肪细胞Ets1敲除小鼠抵抗高脂饮食诱导的肥胖·
HFD喂养14周后,EAKO小鼠体重增加显著减少,脂肪垫重量降低,脂肪细胞肥大及棕色脂肪白化被抑制。
iWAT及BAT中产热基因表达升高;空腹及随机血糖降低,葡萄糖耐量和胰岛素敏感性改善。
整体能量消耗增加,代谢表型显著改善。
7. Ets1转录抑制线粒体编码基因并激活自噬相关基因· ChIP-seq显示:
冷刺激增强Ets1与自噬相关基因(Atg2a、Atg9a、Ulk1等)及线粒体呼吸链复合物基因(Ndufv2、Sdhb、Cox8a等)启动子区结合。
功能验证:Ets1上调自噬基因表达、促进线粒体清除;同时抑制线粒体生物合成基因表达。
荧光素酶报告实验证实:Ets1通过识别ETS结合序列(EBS)直接调控上述基因转录活性。
8. Ets1阻断线粒体生物合成并促进线粒体清除
米色脂肪细胞分化过程中,Ets1过表达抑制线粒体生物合成标志基因上调,激活自噬流及PINK1-Parkin介导的线粒体自噬。
透射电镜:EA+/+小鼠iWAT中线粒体数量减少、结构紊乱、嵴减少;EAKO小鼠在HFD喂养后仍保持正常线粒体超微结构。
9. M2巨噬细胞通过抑制Ets1提升脂肪细胞线粒体含量
脂肪组织巨噬细胞(ATM)条件培养基共培养:提高对照脂肪细胞线粒体复合物含量、产热基因表达及耗氧率;在Ets1过表达脂肪细胞中该效应被逆转。
M2巨噬细胞过继转移实验(在交感神经切除背景下):显著提升冷刺激小鼠iWAT线粒体含量、促进米色脂肪生成、升高体温;Ets1敲入小鼠完全抵抗上述效应。
讨论
1. M2巨噬细胞通过下调脂肪细胞中Ets1表达,同时解除Ets1对线粒体生物合成基因的转录抑制及其对线粒体自噬/清除基因的转录激活,协同促进线粒体积累,增强米色脂肪产热功能。
2. 脂肪细胞特异性Ets1敲除可抵抗高脂饮食诱导的肥胖及胰岛素抵抗;Ets1过表达导致冷不耐受及代谢障碍。Ets1主要调控米色脂肪,对经典棕色脂肪影响较小,可能与二者发育起源不同有关。
3. 研究揭示了一条SNS非依赖、Ets1介导的巨噬细胞-脂肪细胞调控通路,为肥胖及代谢紊乱的干预提供了新靶点。
发布于 广西
