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新闻(wen)动(dong)态

Science:“吃不胖”的免疫学新解——T细胞胆固醇稳态是决定膳食脂肪吸收的关键

来源:生物探索

我们习惯于将不同的领域分门别类地研究:免疫学家(jia)专注于身(shen)(shen)体的(de)(de)防御工事,细胞生(sheng)(sheng)物学家(jia)探索微观世(shi)界的(de)(de)精(jing)密(mi)机(ji)械,而生(sheng)(sheng)理学家(jia)则描绘器官系统的(de)(de)宏观运(yun)作。然而,生(sheng)(sheng)命本(ben)身(shen)(shen)是(shi)(shi)一个(ge)浑然天成的(de)(de)整(zheng)体,这些领(ling)域之间充满了(le)我们尚未探明的(de)(de)“秘密(mi)通道”。当我们品(pin)尝一块黄油,身(shen)(shen)体是(shi)(shi)如何决定(ding)吸收多少脂肪的(de)(de)?这个(ge)过(guo)程似乎只与(yu)消化系统有关。但如果告诉你(ni),肠道里一个(ge)微不足道的(de)(de)免(mian)疫(yi)细胞,通过(guo)调节自己(ji)细胞膜上的(de)(de)一种蛋白,就能(neng)掀(xian)起一场代谢风暴,最终决定(ding)你(ni)是(shi)(shi)否会(hui)“吃胖”,你(ni)会(hui)不会(hui)感到惊讶?

10月9日,《Science》的研究报道“T cell cholesterol transport links intestinal immune responses to dietary lipid absorption”,为(wei)我们揭示了这(zhei)样一(yi)(yi)个(ge)惊人(ren)的联系。研究人(ren)员通(tong)过一(yi)(yi)系列巧妙(miao)的实验,追踪了一(yi)(yi)个(ge)名(ming)为(wei) Aster-A 的蛋(dan)白(bai)在(zai)T细胞中的“一(yi)(yi)举一(yi)(yi)动(dong)”,发(fa)现它就像一(yi)(yi)只微小的蝴蝶(die),在(zai)细胞膜上扇(shan)动(dong)翅膀(bang),最终引发(fa)了全身脂质代谢的巨大改变(bian)。


肠道里的“守门员”:一个T细胞蛋白竟能让小鼠“吃不胖”?

故事的开端,源于一个出人意料的观察。研究人员构建了一种特殊的基因敲除小鼠,在它们的T淋巴细胞(T lymphocytes)中特异性地“删除”了Aster-A蛋白的基因。Aster-A是一种非囊泡依赖的胆固醇转运(yun)蛋(dan)白(nonvesicular cholesterol transporter),它(ta)的(de)主要工(gong)作是(shi)(shi)像一(yi)个勤劳的(de)“搬运(yun)工(gong)”,将细胞质(zhi)膜(plasma membrane, PM)上多余的(de)胆固(gu)醇搬运(yun)到细胞内部的(de)内质(zhi)网(endoplasmic reticulum, ER)进行(xing)处理。起初,研究人员可能(neng)只是(shi)(shi)想探究这个蛋(dan)白在(zai)免(mian)疫细胞中(zhong)的(de)基(ji)本功能(neng),但(dan)实验结果却将他们引向了一(yi)个全(quan)新(xin)的(de)方向——新(xin)陈代(dai)谢。

为了探究这些小鼠的消化吸收能力,研究人员进行了一个经典的脂肪吸收实验。他们给正常小鼠和T细胞缺失Aster-A的小鼠(后文简称 AΔCD4 小(xiao)鼠)灌胃了含有放射性(xing)标记甘油(you)三(san)(san)酯(zhi)([³H]-Triolein)的(de)橄榄(lan)油(you)。甘油(you)三(san)(san)酯(zhi)是膳食脂肪的(de)主要成(cheng)分(fen)。通过追踪放射性(xing)的(de)强度和分(fen)布,就可以精(jing)确地知道脂肪被吸收了多少,以及它们去了哪里。

两小时后,奇妙的现象发生了。在正常小鼠体内,小肠的前中段,即十二指肠(duodenum)和空肠(jejunum),显示出强烈的放射性信号,这表明脂肪在这里被高效吸收。然而,在 AΔCD4 小(xiao)鼠的(de)空肠中(zhong),放射性(xing)信(xin)号的(de)峰值(zhi)显著降低,整个小(xiao)肠吸(xi)收(shou)(shou)的(de)总(zong)放射性(xing)也(ye)明显低于正常(chang)小(xiao)鼠。这证明,当(dang)T细胞缺少Aster-A蛋白(bai)时,小(xiao)鼠对膳食脂肪的(de)吸(xi)收(shou)(shou)能力变(bian)差了。

这些未被吸收的脂肪去了哪里?答案很简单:排出体外。进一步的分析显示,AΔCD4 小鼠血(xue)液中出(chu)现的放射性(xing)信号也显著延(yan)迟和减弱(ruo),进入心脏(zang)和肝脏(zang)等器(qi)官的标(biao)记脂肪同样减少。这意味着,从(cong)肠道进入全身循环的脂肪总量实实在(zai)在(zai)地变(bian)少了。

这一(yi)发现立刻让人联想到(dao)一(yi)个极具(ju)诱惑(huo)力的问题(ti):这种吸(xi)收减少的特性(xing),在面对高脂饮(yin)食的长期(qi)挑战时,会带来什么好处?

于(yu)是(shi),研究人员将两组小鼠置(zhi)于(yu)“自(zi)助(zhu)餐”式(shi)的(de)环境中,为它们提供了(le)长达10周的(de)高脂(zhi)肪饮食(high-fat diet, HFD)。这种饮食中60%的(de)热量来自(zi)脂(zhi)肪,对任何小鼠的(de)代谢系(xi)统都(dou)是(shi)严(yan)峻的(de)考(kao)验。

结果令人振奋。正如预期的那样,正常小鼠在这场“饕餮盛宴”后体重飙升,体态臃肿。而AΔCD4 小鼠则表现出了惊人的“肥胖抵抗力”(resistance to diet-induced obesity)。无论雄性还是雌性,它们的体重增长都远低于对照组,体型也更为精瘦。通过磁共振成像(MRI)分析身体成分,研究人员证实了这一点:AΔCD4 小鼠的脂肪量显著减少,而肌肉等瘦肉组织量则没有差异。更有趣的是,对它们粪便的分析发现,AΔCD4 小(xiao)鼠排泄(xie)的粪(fen)便中含有更多的未酯(zhi)化(hua)脂肪酸(nonesterified fatty acids),这正(zheng)是它们“吃得多,长不胖”的直(zhi)接证(zheng)据(ju)。

这(zhei)个发现无疑是(shi)(shi)颠覆性的(de)。一直以来(lai),我们认为脂肪的(de)吸收(shou)主要(yao)由肠(chang)道(dao)上皮(pi)细(xi)胞(bao)(enterocytes)的(de)内(nei)在机制决定。现在,一个存在于免疫(yi)细(xi)胞(bao)——T细(xi)胞(bao)内(nei)部的(de)蛋白,竟(jing)然能(neng)远程遥(yao)控整个肠(chang)道(dao)的(de)脂肪吸收(shou)效(xiao)率(lv),甚至改变(bian)全(quan)身的(de)能(neng)量平衡(heng)。这(zhei)就像是(shi)(shi)说,体(ti)育(yu)馆的(de)检(jian)票员(肠(chang)道(dao)上皮(pi)细(xi)胞(bao))在工作(zuo),但最终决定放多(duo)少观众进场(chang)的(de),竟(jing)然是(shi)(shi)场(chang)外巡逻的(de)保安(T细(xi)胞(bao))。

这个现(xian)象引出(chu)了一(yi)个更深层(ceng)次的(de)(de)谜(mi)团:T细胞究竟是如何做到(dao)的(de)(de)?缺少(shao)一(yi)个胆固醇(chun)“搬运(yun)工”,为何会让T细胞变(bian)成一(yi)个强大的(de)(de)代(dai)谢调节者?要(yao)回答(da)这个问题,我(wo)们必须把视线从宏(hong)观(guan)的(de)(de)动(dong)物(wu)层(ceng)面,聚焦到(dao)微(wei)观(guan)的(de)(de)细胞和分子世界。

失控的“火焰兵”:当胆固醇成为T细胞的“兴奋剂”

肠(chang)道不仅是消化吸收的(de)(de)场所,更(geng)是人体(ti)最(zui)大(da)的(de)(de)免(mian)疫(yi)(yi)器官(guan),驻扎着大(da)量(liang)的(de)(de)免(mian)疫(yi)(yi)细胞(bao),其中T辅助细胞(bao)17(T helper 17, Tʜ17)是尤为重要的(de)(de)一支(zhi)“部(bu)队”。它(ta)们像一群“火焰兵”,在(zai)正常情(qing)况下能有效清除某些病原体(ti),维持肠(chang)道屏障的(de)(de)稳固。但(dan)如(ru)果被过度激活(huo),它(ta)们也会“引(yin)火烧身(shen)”,引(yin)发自(zi)身(shen)免(mian)疫(yi)(yi)和炎症性(xing)疾(ji)病。考虑到Tʜ17细胞(bao)在(zai)肠(chang)道中的(de)(de)关(guan)键角色,研究人员将(jiang)调(diao)查的(de)(de)焦(jiao)点锁定在(zai)了它(ta)们身(shen)上。

他们首先运用转录组测序(transcriptional profiling)技术,分析了AΔCD4 小鼠肠道T细胞的基因表达模式。结果显示,与正常T细胞相比,AΔCD4 小(xiao)鼠的(de)(de)CD4⁺ T细胞(bao)(bao)中,一系(xi)列(lie)与Tʜ17细胞(bao)(bao)功能(neng)密切相关(guan)的(de)(de)基因被显著上调。其中包括编码关(guan)键效应细胞(bao)(bao)因子(effector cytokine)白细胞(bao)(bao)介素-17A(interleukin-17A, IL-17A)、IL-17F和IL-22的(de)(de)基因。这表(biao)明,在缺(que)少Aster-A的(de)(de)情况下,肠道(dao)中的(de)(de)T细胞(bao)(bao)更倾(qing)向于(yu)分化成Tʜ17细胞(bao)(bao),并且(qie)这些Tʜ17细胞(bao)(bao)的(de)(de)功能(neng)可能(neng)被异(yi)常增强了。

这又提出了一个新的问(wen)题(ti):为什么缺少一个胆固醇转运蛋白,会使Tʜ17细胞(bao)变(bian)得如此(ci)“亢奋”?答案(an),就藏(zang)在细胞(bao)膜的胆固醇本(ben)身。

细(xi)(xi)胞膜(mo)上(shang)的(de)(de)(de)胆固醇并非均匀分布的(de)(de)(de)“砖(zhuan)块”,它更像是一(yi)种“组织者”,能(neng)形成(cheng)特定的(de)(de)(de)脂(zhi)筏(lipid rafts)区域,将信(xin)号(hao)(hao)分子聚(ju)集在一(yi)起,从而(er)高效地启(qi)动(dong)细(xi)(xi)胞内的(de)(de)(de)信(xin)号(hao)(hao)通路。对于T细(xi)(xi)胞而(er)言,其表面的(de)(de)(de)T细(xi)(xi)胞受(shou)体(ti)(T cell receptor, TCR)就是最(zui)重要的(de)(de)(de)信(xin)号(hao)(hao)“开关(guan)”。当(dang)TCR识别(bie)到(dao)抗原(yuan)时,它会(hui)发生聚(ju)集,形成(cheng)所谓的(de)(de)(de)“纳(na)米(mi)团簇”(nanoclusters),如同将零散的(de)(de)(de)火花(hua)汇集成(cheng)熊熊烈火,从而(er)启(qi)动(dong)一(yi)系列下游(you)信(xin)号(hao)(hao),激活T细(xi)(xi)胞。先前(qian)的(de)(de)(de)研究已经暗(an)示,细(xi)(xi)胞膜(mo)的(de)(de)(de)胆固醇水(shui)平会(hui)影响TCR的(de)(de)(de)纳(na)米(mi)团簇化。

研究人员猜测,Aster-A的(de)(de)(de)(de)缺(que)失可能导(dao)致T细胞(bao)膜上胆(dan)(dan)固(gu)醇的(de)(de)(de)(de)异常积(ji)累,进(jin)而“助(zhu)燃”了TCR的(de)(de)(de)(de)激活过程(cheng)。为(wei)了验证这一(yi)假(jia)设,他(ta)们使(shi)用了一(yi)种(zhong)名为(wei)ALOD4的(de)(de)(de)(de)荧光探针。这种(zhong)探针能够特(te)异性地结(jie)合(he)细胞(bao)膜外侧(ce)一(yi)种(zhong)“可及的(de)(de)(de)(de)”(accessible)胆(dan)(dan)固(gu)醇池。这种(zhong)胆(dan)(dan)固(gu)醇是动态的(de)(de)(de)(de)、可被快速利用的(de)(de)(de)(de),与细胞(bao)信(xin)号传导(dao)密切相关。

通过流式细胞术和共聚焦显微镜观察,研究人员发现,在体外诱导分化出的Tʜ17细胞中,来自AΔCD4 小鼠的细胞表面结合了远多于正常细胞的ALOD4探针。这有力地证明了,Aster-A的缺失确实导致了Tʜ17细胞膜上可及性胆固醇的显著积累。在正常Tʜ17细胞上,这些胆固醇呈现出“热点”状的聚集分布;而在AΔCD4 Tʜ17细胞上(shang),它们则几乎(hu)均匀地铺满(man)了整个细胞膜(mo),其景象(xiang)类似于用外源胆固醇(chun)强行“喂饱”的细胞。

胆固醇的“堰塞湖”一旦形成,下游的信号传导是否真的会“决堤”呢?为了回答这个问题,研究人员设计了一个巧妙的实验来直接检测TCR纳米团簇的水平。他们利用不同强度的去垢剂(saponin和Brij97)依次处理Tʜ17细胞膜,从而将紧密聚集的纳米团簇TCR与游离的单体TCR分离开来。通过定量分析这两种状态下TCR的比例,他们发现,AΔCD4 Tʜ17细胞(bao)中,TCR纳(na)米(mi)团簇与单体(ti)的比例显(xian)著高于(yu)正常细胞(bao)。

这正是“失控”的关键所在。更多的纳米团簇意味着TCR信号的“启动阈值”降低了,细胞更容易被激活,且一旦激活,信号强度也更强。果不其然,当研究人员用抗体刺激这些Tʜ17细胞时,AΔCD4 细(xi)胞表现出了远比正常细(xi)胞更(geng)强烈、更(geng)持久(jiu)的(de)下游(you)信(xin)号激活(huo)。一系列关键的(de)信(xin)号蛋(dan)白,如LCK、ZAP70、SLP76和ERK,其磷(lin)酸(suan)化水平均显(xian)著升高(gao)。磷(lin)酸(suan)化是(shi)激活(huo)这些蛋(dan)白的(de)“点火”步骤。

至此,一(yi)幅清晰的细(xi)(xi)胞层面图(tu)景浮现(xian)出(chu)来(lai):首先(xian),Aster-A蛋白的缺失(shi),导致Tʜ17细(xi)(xi)胞无法(fa)及时清理细(xi)(xi)胞膜上(shang)多余的可及性(xing)胆固醇。其次(ci),胆固醇的积累,促进了(le)TCR形成(cheng)更多的纳米团簇,相当(dang)于为(wei)信号(hao)系统安(an)装了(le)“涡轮增压器(qi)”。最后,这使得Tʜ17细(xi)(xi)胞对(dui)外界刺激反(fan)应过度(du),表(biao)现(xian)出(chu)更强(qiang)的信号(hao)输(shu)出(chu)和(he)效应功能,成(cheng)了(le)一(yi)群(qun)失(shi)控的“火焰兵(bing)”。

细胞膜上的“清道夫”:胆固醇、钙离子与T细胞的“刹车”机制

我们已经知道,在AΔCD4 Tʜ17细胞中,胆固醇不断累积。那么在一个正常的T细胞中,胆固醇的动态又是怎样的呢?研究人员发现,当用抗体激活正常Tʜ17细胞的TCR时,其细胞膜上的可及性胆固醇水平会在短时间内迅速升高。这就像是踩下油门后,发动机需要瞬间增加供油。然而,在正常细胞中,这种升高是短暂的,随后胆固醇水平会逐渐回落至基线。而Aster-A正是在这个回落过程中扮演了关键的“清道夫”角色。在AΔCD4 细胞中,TCR激活同样(yang)能诱导胆固(gu)醇升高,但由于缺少Aster-A,这些多余的(de)胆固(gu)醇无(wu)法(fa)被(bei)有(you)效(xiao)清(qing)除,导致其水平(ping)持续居高不(bu)下。

这个过程暗示,TCR的激活信号本身就是招募Aster-A前来“清理现场”的指令。为了亲眼见证这一幕,研究人员利用活细胞成像技术,给Aster-A蛋白的一个关键结构域,GRAM结构域(GRAM domain),标记上荧光蛋白。GRAM结构域是Aster-A的“胆固醇传感器”。他们观察到,在T细胞被激活的瞬间,原本弥散在内质网周围的荧光信号,迅速地向细胞膜上的TCR聚集区域移动。这如同一队消防员在接到火警后,精准地(di)冲向着火点,为(wei)我们提供(gong)了(le)Aster-A被招募(mu)到激(ji)活位点的直观证据(ju)。

但Aster-A的(de)“刹(cha)车”作(zuo)用似乎不止于此。研究人员在(zai)探索其作(zuo)用机(ji)制时,发现了一个意想不到(dao)的(de)“同伙”,STIM1蛋白。STIM1是细(xi)胞内(nei)钙信号通(tong)路中的(de)核(he)心成(cheng)员。当内(nei)质(zhi)(zhi)网(wang)中钙离子(zi)(Ca²⁺)被耗尽时,STIM1会从内(nei)质(zhi)(zhi)网(wang)深处移动到(dao)靠近(jin)细(xi)胞膜的(de)区域,在(zai)那里(li)它会与细(xi)胞膜上的(de)钙离子(zi)通(tong)道(dao)ORAI1“对接”,打开通(tong)道(dao),让(rang)细(xi)胞外的(de)钙离子(zi)大(da)量涌入。这个过(guo)程被称为“库存操作(zuo)的(de)钙内(nei)流”(store-operated calcium entry, SOCE),是T细(xi)胞完全(quan)激活(huo)所必(bi)需的(de)关(guan)键信号。

为了寻找Aster-A在细(xi)胞中的(de)“邻居”,研究人员使(shi)用(yong)(yong)了一(yi)种(zhong)名为TurboID的(de)邻近标(biao)记(ji)技术。他们将一(yi)个能催化生物(wu)素(su)(biotin)标(biao)记(ji)附近蛋白(bai)的(de)“分(fen)子机(ji)枪(qiang)”,TurboID酶,融合到Aster-A上。通过(guo)分(fen)析(xi)哪(na)些蛋白(bai)被“误(wu)伤”打上了生物(wu)素(su)标(biao)签(qian),就能知道谁是Aster-A的(de)亲密伙(huo)伴。结果(guo)显(xian)示(shi),STIM1赫然在列。并且,当细(xi)胞膜胆固醇水(shui)平升高或(huo)TCR被激活时,Aster-A与STIM1的(de)相互作用(yong)(yong)显(xian)著(zhu)增强。

这个发现非同小可(ke),它意味着Aster-A可(ke)能直(zhi)接干预了T细胞激活的另一个核心环节,钙信(xin)号(hao)。

随后的钙成像实验证实了这一推测。研究人员使用能感受钙离子浓度的荧光染料,实时监测T细胞内的钙离子变化。结果令人震惊:当被激活时,AΔCD4 Tʜ17细(xi)胞内的钙(gai)离子浓度飙(biao)升,其峰(feng)值和持续(xu)时(shi)间都远超正常细(xi)胞。这表(biao)明,没有(you)了Aster-A,钙(gai)信号的“闸(zha)门”也失控了。

为了彻底厘清其中的因果关系,研究人员进行了一系列巧妙的“分子手术”:通过功能恢复实验,他们将正常的Aster-A蛋白重新导入AΔCD4 细胞后,失控的(de)(de)(de)钙(gai)信号(hao)被成功(gong)“驯服”;通过功(gong)能丧失实验,他们发现无法感(gan)知(zhi)或转运胆固(gu)(gu)醇的(de)(de)(de)突变Aster-A蛋白,完全(quan)无法抑(yi)制(zhi)异常的(de)(de)(de)钙(gai)内流。这两个实验有力地(di)证明,Aster-A对钙(gai)信号(hao)的(de)(de)(de)抑(yi)制(zhi)作用,既依赖于它被胆固(gu)(gu)醇招募到细胞膜的(de)(de)(de)能力,也依赖于它将胆固(gu)(gu)醇转运走(zou)的(de)(de)(de)能力。

更有趣的是,研究人员发现,细胞膜上的可及性胆固醇本身就是钙内流的“促进剂”。综合这些发现,一个双重“刹车”机制被揭示出来:TCR激活后,增加的胆固醇招募了Aster-A。Aster-A一方面通过清除胆固醇来减弱其对钙内流的促进,另一方面可能通过与STIM1的邻近作用直接抑制钙信号。因此,Aster-A就像一个经验丰富的车辆安全系统,确保T细胞这辆“跑车”在高速行驶时不会失控。在AΔCD4 细胞中(zhong),这个安全系(xi)统被拆除,导致胆固醇和钙信号双双“爆表”,Tʜ17细胞的活(huo)化被推(tui)向了极致。

从免疫到代谢的“密电”:IL-22如何重塑肠道吸收规则?

为了(le)找(zhao)出(chu)Tʜ17细(xi)胞(bao)释(shi)放的(de)这(zhei)个(ge)关键(jian)信号(hao)分(fen)(fen)子,研究人(ren)员祭出(chu)了(le)又一(yi)利器,单细(xi)胞(bao)RNA测序(single-cell RNA sequencing, scRNA-seq)。这(zhei)项技术能让他们以(yi)前所未(wei)有的(de)分(fen)(fen)辨率,逐一(yi)检查(cha)肠道固(gu)有层中成千上万个(ge)免疫(yi)细(xi)胞(bao)的(de)基因表达(da)谱,并根据特征将它们分(fen)(fen)门别类。

分析结果精准地锁定了目标。在被识别为Tʜ17细胞的那个细胞簇中,与正常小鼠相比,AΔCD4 小鼠(shu)的(de)(de)(de)Tʜ17细(xi)胞(bao)表达水平上调(diao)最显著的(de)(de)(de)基因,正是编码 IL-22 的(de)(de)(de)基因(Il22)。IL-22是一种(zhong)著名的(de)(de)(de)与黏膜(mo)免疫相关的(de)(de)(de)细(xi)胞(bao)因子,主要由Tʜ17细(xi)胞(bao)和一些先天免疫细(xi)胞(bao)产生。它以其(qi)在维持肠道屏障、促进上皮修复和抗菌防御方(fang)面的(de)(de)(de)作(zuo)用而闻名,但它与脂肪吸收的(de)(de)(de)直接联系,此前并不明(ming)确(que)。

IL-22会是那(nei)封关键的“密电”吗?研究人(ren)员(yuan)设计(ji)了一系列(lie)实(shi)验(yan)来验(yan)证(zheng)这个决定性的假说。

第一步是模拟信号。如果IL-22是抑制脂肪吸收的原因,那么直接给正常小鼠注射IL-22,应该也能达到同样的效果。实验结果完全符合预期。给野生型小鼠注射一剂重组IL-22蛋白后,这些小鼠的小肠脂肪吸收量显著下降,其效果与在AΔCD4 小鼠(shu)中观察到(dao)的(de)现象如(ru)出一(yi)辙。这证明,IL-22本(ben)身就足(zu)以(yi)抑(yi)制肠道的(de)脂肪吸收(shou)。

第二步是拦截信号。如果在AΔCD4 小鼠体内用抗体“抓住”并中和掉所有过量的IL-22,它们那异常的脂肪吸收能力能否恢复正常?研究人员给AΔCD4 小鼠注射了特异性的抗IL-22中和抗体。结果令人信服:接受了抗体治疗的AΔCD4 小鼠,其小肠对脂肪的吸收能(neng)力几乎完全恢复到了正常小鼠的水(shui)平!

第(di)三步是(shi)切断信(xin)号源。为(wei)了(le)提供(gong)更(geng)坚实(shi)(shi)(shi)的遗传学证据,研究人员培育出了(le)一种“双重(zhong)敲(qiao)除”小鼠:它们既在(zai)T细(xi)胞中(zhong)缺失(shi)(shi)(shi)Aster-A,又(you)在(zai)T细(xi)胞中(zhong)缺失(shi)(shi)(shi)IL-22。如果IL-22确(que)实(shi)(shi)(shi)是(shi)连接Aster-A缺失(shi)(shi)(shi)与(yu)脂(zhi)肪吸收(shou)障碍(ai)的唯一桥(qiao)梁,那么炸(zha)毁这(zhei)座桥(qiao)梁后,即便源头还在(zai),下(xia)游的效应也应该消失(shi)(shi)(shi)。事实(shi)(shi)(shi)正是(shi)如此(ci)。这(zhei)些“双敲(qiao)”小鼠在(zai)进(jin)行脂(zhi)肪吸收(shou)实(shi)(shi)(shi)验(yan)时(shi),表现得和正常小鼠一模一样。更(geng)重(zhong)要的是(shi),当(dang)把(ba)它们放在(zai)高脂(zhi)饮食下(xia)喂养(yang)时(shi),它们失(shi)(shi)(shi)去了(le)肥胖抵抗力,和正常小鼠一样长(zhang)胖了(le)。

这一(yi)系(xi)列环环相扣(kou)、层层递(di)进的实验,构成了一(yi)个完整的证(zheng)据链,最终揭示了整个事件的全貌:T细(xi)胞(bao)(bao)中Aster-A的缺失,导致(zhi)细(xi)胞(bao)(bao)膜(mo)胆固醇累积和钙信号失控,这使得肠道Tʜ17细(xi)胞(bao)(bao)被过度激活。过度激活的Tʜ17细(xi)胞(bao)(bao)大量生产并释放出细(xi)胞(bao)(bao)因子(zi)IL-22。高(gao)水平的IL-22作用于肠道上皮细(xi)胞(bao)(bao),改(gai)变了它们的生理功能,最终导致(zhi)膳食脂肪的吸收(shou)效率显著降(jiang)低。

细胞内的“蝴蝶效应”:重新思考免疫、代谢与健康

这项(xiang)发(fa)表在《科学》上的(de)(de)研究,其意(yi)义远不止于(yu)发(fa)现(xian)了一个有趣的(de)(de)生命现(xian)象(xiang)。它(ta)为我们打开了一扇窗(chuang),让我们得以窥(kui)见细胞内部微小变化如何引发(fa)系统层面的(de)(de)宏观效应(ying),这正是生命科学中迷人的(de)(de)“蝴蝶效应(ying)”。

首先,它重新定义了胆固(gu)(gu)醇(chun)在细(xi)胞(bao)信号传导中(zhong)的(de)角(jiao)色。这项研(yan)究告(gao)诉(su)我(wo)们(men),在细(xi)胞(bao)膜这个(ge)微观尺度(du)上,胆固(gu)(gu)醇(chun)是一种极其重要的(de)信号调节分子(zi)。它的(de)动态平(ping)衡,特别是可(ke)及性胆固(gu)(gu)醇(chun)池的(de)大小,直(zhi)接决定了免疫细(xi)胞(bao)响应外界刺激的(de)“灵敏度(du)”。Aster-A蛋(dan)白就像是这个(ge)平(ping)衡的(de)守护(hu)者,一个(ge)精准的(de)“恒温器”,确(que)保免疫反(fan)应既不(bu)过于迟钝,也不(bu)至于反(fan)应过度(du)。

其(qi)次(ci),它揭示了免疫(yi)系统与新陈代谢之间(jian)前(qian)所未有的深刻联(lian)系。这项(xiang)研究展示了一种直接的、器(qi)官(guan)水平的“对话”:肠道(dao)中的免疫(yi)细(xi)胞可以直接通(tong)过释放信号(hao)分子(IL-22),来(lai)指令消化器(qi)官(guan)(肠道(dao))改(gai)变其(qi)核心功能(neng)(脂肪(fang)吸收)。这提示我(wo)们,人体的能(neng)量摄取并非一个被动的物理(li)化学(xue)过程,而是时(shi)刻受到免疫(yi)系统的动态监控和精细(xi)调节。

最后,这项研究也为我们带来了对未来疾病治疗的深刻启示。既然T细胞膜的胆固醇水平能如此深刻地影响Tʜ17细胞的功能,那么,通过靶向Aster-A或相关通路来调节T细胞的胆固醇,是否可能成为治疗Tʜ17介导的自身免疫性疾病的新策略?反过来,既然IL-22能有效抑制脂肪吸收,它或其下游通路是否具有开发为新型减肥疗法的潜力?

生命(ming)系(xi)统的(de)复杂(za)与巧妙,常常超(chao)乎我们的(de)想象。一个(ge)(ge)蛋白的(de)缺失,在(zai)(zai)T细(xi)胞膜(mo)上(shang)引发(fa)了(le)胆固醇的(de)涟漪(yi),这涟漪(yi)扩散为钙离子的(de)洪(hong)流,最终在(zai)(zai)整个(ge)(ge)机体掀起了(le)代谢的(de)海(hai)啸。从微(wei)观到(dao)宏观,从免疫到(dao)代谢,这项(xiang)研(yan)究完美地(di)诠释了(le)生命(ming)科(ke)学中(zhong)跨尺度、跨领域的(de)整合之(zhi)美。它也提(ti)醒我们,在(zai)(zai)探索(suo)生命(ming)的(de)奥秘时,永(yong)远不要低估(gu)任(ren)何(he)一个(ge)(ge)微(wei)小分(fen)子所能扮演的(de)关键角色。因为,或(huo)许就在(zai)(zai)下一个(ge)(ge)细(xi)胞膜(mo)的(de)拐角处,就隐藏着(zhe)解开某个(ge)(ge)重大疾病(bing)之(zhi)谜的(de)钥匙。


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