細胞內代謝在細胞發(fā)育分化和功能方面所起的調節(jié)作用已經引起了研究者非常大的興趣。在巨噬細胞的研究中,經典的M1型細胞的活化被發(fā)現依賴于糖酵解功能,而M2型巨噬細胞的極化近來被注意到似乎需要脂肪酸氧化(FAO)的作用。
脂肪酸氧化(Fatty Acid Oxidation,FAO)是指油脂水解產生的甘油和脂肪酸在供氧充足的條件下,可氧化分解生成二氧化碳和水,并釋放出大量能量供機體利用,過程可概括為活化、轉移、β氧化及最后經三羧酸循環(huán)被全部氧化生成CO2和H2O并釋放能量幾階段。脂肪酸氧化(FAO)需要肉堿?;D移酶(CPT)系統(tǒng),包括一個轉運體和兩個線粒體膜酶(CPT1和CPT2)。這個系統(tǒng)促進了長鏈脂肪酸進入線粒體基質的運輸,在那里它們可以被代謝產生ATP。
位于線粒體外膜(OMM)上的CPT1和位于線粒體內膜(IMM)上的CPT2在將長鏈脂肪酸以?;o酶A形式運輸到線粒體基質中的作用示意圖
為了評估脂肪酸氧化(FAO)在巨噬細胞中的功能,從野生型小鼠(control)和敲除編碼CPT2酶基因的小鼠(CPT2-M KO小鼠)體內分別獲得骨髓來源的巨噬細胞(BMDMs)。野生型小鼠的BMDMs在加入脂肪酸后,基礎耗氧率(OCR)出現明顯的增加,加入CPT1酶抑制劑后,耗氧率升高現象消失。而KO小鼠在加入脂肪酸后,無論有沒有使用CPT1酶的抑制劑,耗氧率都沒有出現顯著的改變。所以正常的巨噬細胞是有執(zhí)行脂肪酸氧化的功能的,但是缺少CPT2或者抑制CPT1酶的巨噬細胞,細胞執(zhí)行脂肪酸氧化的功能缺失。
進一步評估M2型巨噬細胞的極化與脂肪酸氧化的關系。取兩組小鼠的BMDMs在體外進行M2的極化,分別加入IL-4培養(yǎng)后,收集兩組細胞,通過流式檢測M2巨噬細胞表面抗原CD301和CD206的含量發(fā)現WT和KO小鼠都出現了M2的極化,但是兩組小鼠M2含量并沒有出現顯著的差異。
在體內誘導實驗中也發(fā)現了相同的結果。給WT小鼠分別注射PBS和IL-4c(IL-4重組蛋白和IL-4單抗混合試劑),KO組小鼠進行和WT一樣的處理。檢測兩組小鼠腹膜巨噬細胞的Arg1, Mgl2 和Retnla表達,兩組小鼠之間仍然沒有明顯的差異。
綜上,本次的實驗結果表明不管是否具備脂肪酸氧化功能的細胞,都能在體內外的實驗中成功誘導M2型巨噬細胞。本次實驗結合之前的研究說明M2型細胞極化對脂肪酸氧化(FAO)的需求比之前所認為的更加復雜。仍然需要更多的研究來證實脂肪酸氧化(FAO)在巨噬細胞極化中是否具有相關或因果作用。