靶向CMKLR1信号通路重塑中年睾丸巨噬细胞免疫代谢稳态并改善年龄相关性精子发生衰退

《Advanced Science》：Targeting the CMKLR1-Mediated Signaling Rebalances Immunometabolism State in Middle-Age Testicular Macrophages

本综述系统阐述了CMKLR1信号通路在中年男性睾丸巨噬细胞免疫代谢重编程中的核心作用。研究发现，伴随年龄增长和BMI升高，睾丸中CD206LoMHCIIHi巨噬细胞亚群通过CMKLR1介导的代谢重编程向糖酵解和促炎状态转化，进而损害精子发生。研究团队通过开发CMKLR1拮抗剂肽P12C5和高强度间歇训练（HIIT）两种干预策略，成功逆转了睾丸巨噬细胞的促炎免疫代谢表型，为治疗年龄相关性男性生殖功能衰退提供了新靶点。

　　

摘要

年龄相关性男性性腺功能减退常与肥胖相关代谢紊乱和睾丸抗炎微环境调节受损相关。本研究通过人和小鼠睾丸单细胞转录组测序，发现了一个保守的CD206^LoMHCII^Hi巨噬细胞亚群，该亚群在中年时期经历CMKLR1介导的代谢重编程，向糖酵解和促炎状态转变。这种免疫代谢转变进一步被发现会损害精子发生。CMKLR1被确定为体内恢复衰老睾丸免疫代谢平衡的可行靶点。

1 引言

与衰老相关的低度慢性炎症（称为"炎症性衰老"）是哺乳动物衰老的关键标志之一。组织驻留巨噬细胞（TRMs）在维持先天免疫平衡和组织稳态中发挥重要作用。在睾丸这一免疫特权器官中，最小化炎症反应对正常睾丸功能至关重要。然而随着年龄增长，巨噬细胞活化促炎细胞因子水平升高，伴随巨噬细胞源性氧化应激增加，破坏了这一平衡。

近期研究根据CD206和MHCII差异表达及区域特异性分布对睾丸巨噬细胞进行分类。其中，CD206^LoMHCII^Hi巨噬细胞亚群位于小管周围区和间质莱迪希细胞附近，该区域构成生殖细胞生态位并调节精子发生。年龄相关性性腺功能减退与BMI呈正相关，提示系统性代谢信号与男性生殖衰老存在机制联系。CMKLR1是一种G蛋白偶联受体，也是脂肪因子chemerin和脂源性消退素的受体，与BMI增加和肥胖相关炎症密切相关。

2 结果

2.1 高BMI老年男性睾丸CD206^LoMHCII^Hi巨噬细胞呈现促炎状态和糖酵解代谢激活

通过分析公开GEO数据集（GSE182786），研究发现高BMI老年男性（OG2）睾丸CD206^LoMHCII^Hi巨噬细胞表现出最显著的转录组变化，包括炎症相关信号S100A8和糖酵解关键酶LDHA显著上调。KEGG通路分析显示抗原呈递、吞噬体形成、蛋白酶体活性和氧化磷酸化等年龄相关炎症和吞噬过程富集。促炎细胞因子IL1B和TGFB1在OG2组CD206^LoMHCII^Hi巨噬细胞中显著上调，M1标志物CD64表达升高而M2标志物CD163表达降低。缺氧诱导因子HIF1A表达显著升高，糖酵解相关基因（SLC2A3、HK1、PFKL、PKM和LDHA）和脂解途径基因（LIPA和CPT1B）均显著上调，表明糖酵解和脂质分解代谢协同上调。

2.2 高BMI老年男性睾丸CMKLR1?巨噬细胞呈现促炎特性

在OG2组中，CMKLR1?巨噬细胞显示M1标志物CD64表达升高和M2标志物CD163表达降低，同时极化相关转录因子STAT3上调。趋化因子CCL2表达增加，糖酵解酶LDHA表达上调而氧化磷酸化标志物NDUFA3表达降低。进一步亚群分析显示，CMKLR1?CD206^LoMHCII^Hi巨噬细胞在OG2组中显示786个上调基因和73个下调基因，包括CCL2显著上调。促炎标志物IL1B、CD64表达升高而CD163表达降低，糖酵解相关基因（SLC2A3、HK1、PFKL、PKM和LDHA）均上调。

2.3 Cmklr1基因缺失促进成年雄性小鼠睾丸巨噬细胞抗炎免疫代谢特征

Cmklr1^-/-小鼠睾丸巨噬细胞促炎标志物Il1b和Tnf表达显著降低，抗炎细胞因子Il4表达显著增加。M2标志物（Cd206和Cd163）上调而M1标志物MHCII下调。糖酵解相关限速酶（Hk1、Pfkp、Pkm和Ldha）上调，脂肪酸转运蛋白Cd36、脂滴脂肪酶Lipa和脂肪酸氧化相关基因（Cpt1a、Cpt1b、Cpt1c和Cpt2）均一上调，而激素敏感性脂肪酶Lipe表达显著降低。

2.4 中年C57BL/6小鼠睾丸Cmklr1?CD206^LoMHCII^Hi巨噬细胞呈现促炎免疫代谢状态

33周和57周雄性小鼠分别对应约33岁和47岁人类。中年雄性小鼠出现年龄相关性性腺功能减退特征，包括组织学明显的生精小管萎缩和附睾精子核数量显著下降。睾丸巨噬细胞中促炎细胞因子Il1b上调而细胞因子Tgfb1下调。Cmklr1?巨噬细胞中M2标志物Cd206显著降低，关键糖酵解酶（Hk1、Pkm和Ldha）表达升高。Cmklr1?巨噬细胞可分为Cmklr1?CD206^HiMHCII^Lo、Cmklr1?CD206^LoMHCII^Hi和Cmklr1?CD206^LoMHCII^Lo三个亚群。Cmklr1?CD206^LoMHCII^Hi亚群中OXPHOS复合体I亚基Ndufc2和FAO β-氧化基因Cpt1b表达降低。组织学分析显示管周巨噬细胞中FABP4⁺信号强度增加。

2.5 CMKLR1拮抗剂P12C5重新平衡睾丸炎症衰老并挽救退化精子发生

CMKLR1拮抗剂肽P12C5治疗导致体重显著减轻，葡萄糖耐量改善。睾丸萎缩得到缓解，生精小管变性和生精细胞层部分恢复。附睾精子核数量部分恢复。Cmklr1?CD206^HiMHCII^Lo群体中Il1b上调，而Cmklr1?CD206^LoMHCII^Hi群体中Il1b表达降低。Cmklr1?CD206^LoMHCII^Hi巨噬细胞糖酵解活性降低，脂生成（Acly、Acaca、Dgat1）、脂质摄取（Cd36）和脂肪酸氧化（Cpt1a）相关基因表达上调。Cmklr1?CD206^HiMHCII^Lo巨噬细胞中糖酵解酶Pfkp表达降低，脂生成基因（Acaca、Dgat1）和脂解基因（Lipe和Cpt1a）表达增加。

2.6 高强度间歇训练后中年睾丸Cmklr1?CD206^LoMHCII^Hi巨噬细胞获得M2样特征

高强度间歇训练（HIIT）后生精小管表面积和小管直径显著增大。睾丸巨噬细胞中Il1b表达显著下调，Cd206表达显著增加。HIIT导致Cmklr1?巨噬细胞中糖酵解限速酶Hk1表达降低，OXPHOS相关基因（Sdhb和Sdhc）显著上调。Cmklr1?CD206^LoMHCII^Hi巨噬细胞中OXPHOS基因Sdhb和M2标志物Cd206表达显著上调。

3 讨论

本研究确定了人和小鼠中保守的CMKLR1?CD206^LoMHCII^Hi睾丸巨噬细胞亚群，该亚群在中年时期对肥胖相关信号敏感并获得促炎免疫代谢特征。CMKLR1信号通路通过调节巨噬细胞免疫代谢重编程在睾丸炎症衰老中发挥关键作用。药理抑制CMKLR1或HIIT干预均可逆转睾丸巨噬细胞的促炎表型，恢复精子发生功能。

4 结论

研究证实CMKLR1是睾丸免疫代谢的关键调节因子，通过靶向该信号通路可缓解年龄相关性免疫代谢功能障碍。

5 实验方法

动物实验经深圳先进技术研究院和北京大学深圳研究生院机构动物护理和使用委员会批准。单细胞RNA测序使用10× Genomics Chromium Next GEM Single Cell 3′试剂盒v3.1进行。数据分析使用Seurat（v5.0.0）和Harmony（v1.0）进行批次效应校正。统计学分析使用Wilcoxon秩和检验、Mann-Whitney U检验和单因素方差分析。