揭示神經(jīng)免疫互作如何與內(nèi)臟脂肪

　　來自葡萄牙尚帕利莫未知技術(shù)研究中心的 Henrique Veiga-Fernandes 團隊在國際頂尖期刊《 Nature 》在線發(fā)表了題為“ Neuro-mesenchymal units control ILC2 and obesity via a brain–adipose circuit ”的研究性文章。通過一系列復雜的實驗，研究人員報道了一種神經(jīng)-間充質(zhì)單元，它可以通過腦-脂肪回路調(diào)控 ILC2s、脂肪組織生理學、代謝和肥胖。這項研究**將神經(jīng)系統(tǒng)與肥胖相關(guān)的免疫功能聯(lián)系在一起，為將來減少內(nèi)臟脂肪提供了新的治療途徑。

　　主要研究內(nèi)容

　　神經(jīng)-間充質(zhì)單元調(diào)控脂肪 ILC2s

　　首先，研究人員對小鼠的內(nèi)臟脂肪進行了觀察，發(fā)現(xiàn)其存在以酪氨酸羥化酶表達為特征的致密的交感神經(jīng)纖維網(wǎng)絡。為了進一步檢測腎上腺素是否能夠調(diào)控局部 ILC2s，他們使用 6-羥基多巴胺（6-OHDA）誘導兒茶酚胺能神經(jīng)元損傷，結(jié)果發(fā)現(xiàn) ILC2s 來源的 IL-5、IL-13 隨之顯著減少。隨后，借助小鼠模型，選擇性消融外周交感神經(jīng)元亦可導致 ILC2 活性受損。相比之下，激活 β2 腎上腺素能受體（ADRB2）則會導致內(nèi)臟脂肪中 ILC2 來源的細胞因子上調(diào)，激活神經(jīng)元也可使得 ILC2 功能增強。

　　接下來，為了研究交感神經(jīng)調(diào)節(jié)脂肪 ILC2s 的機制，他們將小鼠淋巴細胞中的 Adrb2 條件性敲除，發(fā)現(xiàn)內(nèi)臟脂肪的 ILC2 功能并未受干擾，這提示交感神經(jīng)信號是通過間接的方式調(diào)節(jié)脂肪 ILC2s。為了闡明交感神經(jīng)信號和 ILC2 活性之間的媒介，他們研究了 Adrb2 在內(nèi)臟脂肪非免疫細胞類型中的表達。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，PDGFRA（platelet-derived growth factor receptor-α）陽性的間充質(zhì)細胞（MSCs）中 Adrb2 的表達最高，其次為膠質(zhì)細胞、內(nèi)皮細胞、脂肪細胞等。在空間位置上，神經(jīng)膠質(zhì)細胞和間充質(zhì)細胞也靠近內(nèi)臟脂肪交感軸突，這些數(shù)據(jù)表明神經(jīng)-間充質(zhì)細胞之間的信號能夠調(diào)節(jié)內(nèi)臟脂肪的 ILC2s。

　　間充質(zhì)來源的 GDNF調(diào)控 ILC2s

　　為了研究神經(jīng)-間充質(zhì)相互作用是如何調(diào)節(jié) ILC2s 的激活，他們對來自 6-OHDA 處理小鼠和對照組小鼠的 PDGFRA 陽性 MSCs 進行了全轉(zhuǎn)錄組分析。發(fā)現(xiàn) Gdnf 在 PDGFRA 陽性 MSCs 中高表達，而 6-OHDA 處理則可顯著降低其表達。與上述結(jié)果一致的是，Adrb2 敲除小鼠的內(nèi)臟脂肪和 MSCs 中均觀察到了 Gdnf 的表達降低。此外，在純化的 MSCs 中刺激 ADRB2 可導致 MSCs 來源的 Gdnf 增加，PDGFRA 陽性的內(nèi)臟脂肪細胞與 GDNF 在空間上也存在共定位。

　　前期的研究表明，GDNF 家族配體及其受體 GFRα 能夠激活神經(jīng)系統(tǒng)、腎臟和造血細胞亞群中的酪氨酸激酶受體 RET。研究人員也在內(nèi)臟脂肪 ILC2s 中觀察到較高水平的 RET。為了研究這種受體酪氨酸激酶在脂肪 ILC2s 中的作用，他們特異刪除了造血細胞中的 Ret，結(jié)果發(fā)現(xiàn) ILC2 來源的 IL-5 和 IL-13 均顯著減少。與這些發(fā)現(xiàn)一致的是，GDNF 家族配體在體外激活純化的 ILC2 也會導致固有細胞因子的增加。總之，這些數(shù)據(jù)表明，神經(jīng)-間充質(zhì)相互作用是通過神經(jīng)營養(yǎng)因子受體 RET 對脂肪中的 ILC2 進行調(diào)節(jié)。

　　ILC2 內(nèi)在的 RET 能夠調(diào)節(jié)肥胖

　　為了確定 ILC2 內(nèi)在的 RET 信號是否能夠調(diào)節(jié)脂肪組織，他們測試了不同程度的 RET 信號對肥胖傾向和相關(guān)的糖耐量受損的情況。

　　結(jié)果發(fā)現(xiàn)，高脂飲食（HFD）喂養(yǎng)的 Ret 缺失小鼠比同窩的對照組更容易受到 HFD 誘導的肥胖、糖耐量下降和內(nèi)臟脂肪增加。同時，存在 Ret 缺陷的 ILC2 嵌合體對 HFD 誘導的肥胖易感性增加，糖耐量降低，脂肪細胞大小改變。

　　為了確定 ILC2s 和神經(jīng)調(diào)節(jié)信號在這一過程中的作用，他們評估了 RET 功能缺失型和功能獲得型模型中脂肪細胞能量消耗相關(guān)基因的表達。與對照組相比，Ret 缺失小鼠內(nèi)臟脂肪中 Ucp1、Cox8b 和 Cidea 的表達均減少。這些數(shù)據(jù)表明，ILC2s 內(nèi)在的神經(jīng)營養(yǎng)因子對調(diào)控脂肪穩(wěn)態(tài)和肥胖是必需的。

　　與大腦相連的回路調(diào)控 ILC2s

　　最后，為了研究局部交感神經(jīng)纖維如何影響整個機體的內(nèi)臟脂肪，他們試圖解析內(nèi)臟脂肪神經(jīng)元的連接。通過將綠色熒光蛋白（GFP）標記的腺相關(guān)病毒（AAV）注射到內(nèi)臟脂肪中進行病毒追蹤，他們發(fā)現(xiàn) AAV 感染了脂肪組織中的酪氨酸羥化酶陽性的神經(jīng)元和生殖股神經(jīng)的交感纖維，并最終追蹤到主動脈腎神經(jīng)節(jié)（ARG）和背根神經(jīng)節(jié)。

　　接著，研究人員使用產(chǎn)生熒光蛋白的偽狂犬病病毒（PRV）進行了多突觸追蹤。使用來自脂肪組織或 ARG 的 PRV 逆行追蹤確定了與腦干、中腦、杏仁核和下丘腦中的多突觸連接。值得注意的是，從脂肪組織和 ARG 追蹤的信號均出現(xiàn)在下丘腦的室旁核（PVH）。這些數(shù)據(jù)確定了一個大腦各區(qū)域相連的神經(jīng)回路，并調(diào)控了脂肪細胞中 ILC2 的功能。

　　研究總結(jié)

　　綜上所述，這項工作建立了一個器官間和多組織間的交流網(wǎng)絡，整合了神經(jīng)元和間充質(zhì)細胞之間的信號，發(fā)現(xiàn)其在調(diào)控 ILC2 功能和機體肥胖中的關(guān)鍵作用。神經(jīng)-間充質(zhì)單位將交感神經(jīng)張力轉(zhuǎn)化為內(nèi)臟脂肪組織中神經(jīng)營養(yǎng)因子的表達，進而影響脂肪細胞的生理活動。

　　本研究通訊作者 Veiga-Fernandes 教授說：「這一發(fā)現(xiàn)意義重大，這是目前**個橫跨神經(jīng)元回路將大腦信息轉(zhuǎn)化為肥胖相關(guān)免疫功能的清晰例子。同時，這也提出了許多新的科學問題，例如，是什么觸發(fā)下丘腦室旁核發(fā)出「脂肪燃燒」命令？它與行為有關(guān)還是依賴于體內(nèi)的代謝信號？這些均沒有明確答案，值得更加深入的探討。」

　　文章**作者 Filipa Cardoso 博士表示：「我們的發(fā)現(xiàn)將為內(nèi)臟脂肪代謝提供了許多切入點。我們現(xiàn)在可以開始思考如何利用這一新知識來對抗內(nèi)臟肥胖，從而降低心血管疾病和癌癥的風險。」