锌通过抑制Stat3信号通路调控小鼠脂肪细胞IL-6产生的机制研究

《Frontiers in Immunology》：Zinc suppresses Stat3-driven IL-6 production in primary mouse adipocytes

本研究揭示了锌（Zn）通过抑制Stat3信号通路，有效阻断脂肪细胞中IL-6（Interleukin-6）的自分泌正反馈循环，为肥胖相关慢性炎症的干预提供了新靶点。锌补充可能通过调节脂肪细胞免疫特性，改善代谢疾病（如胰岛素抵抗、MASH），具有重要临床转化潜力。

　　

1 引言

慢性炎症是多种疾病的核心病理基础，其中白细胞介素-6（IL-6）作为多效性细胞因子，在免疫代谢调控中发挥双重作用。脂肪细胞作为非免疫细胞，近年被发现具有类免疫细胞特性，能够通过Toll样受体（TLR）感知炎症刺激并大量分泌IL-6。研究表明，脂肪细胞来源的IL-6可促进脂肪组织巨噬细胞（ATM）积聚，加剧肥胖相关炎症。锌作为人体第二丰富的过渡金属，在免疫调节中具有关键作用，但其对脂肪细胞炎症活力的影响尚未明确。

2 材料与方法

实验采用C57BL/6J小鼠腹股沟白色脂肪组织（iWAT）来源的基质血管组分（SVF）分化为原代脂肪细胞。通过锌吡硫翁（ZnPT）处理模拟锌离子胞内富集，利用LPS、Pam2CSK4等TLR配体激活炎症通路。采用ELISA检测IL-6分泌水平，Western blot分析Erk1/2和Stat3磷酸化，qPCR量化基因表达，RNA-seq比较脂肪细胞与巨噬细胞转录组特征。

3 结果

3.1 脂肪细胞具有类免疫细胞特性

RNA-seq分析显示，LPS刺激后脂肪细胞与巨噬细胞共有71个基因协同上调，富集于炎症反应通路（如细胞因子-细胞因子受体相互作用）。脂肪细胞可响应多种免疫刺激物（PMA/离子霉素、PHA等）产生IL-6，但对抗CD3无反应，证实其广谱免疫感应能力。

3.2 锌抑制TLR驱动的IL-6产生

ZnPT处理显著提升胞内游离锌水平（FluoZin-3 AM染色验证），并剂量依赖性抑制LPS诱导的IL-6分泌。该效应可被锌螯合剂TPEN逆转，而单纯锌盐（ZnCl₂、ZnSO₄）无此作用，提示锌的胞内生物利用度是关键。ZnPT同样抑制其他TLR配体（Pam2CSK4、poly(I:C)）触发的IL-6释放。

3.3 锌干扰Erk1/2与Stat3信号通路

ZnPT未引起脂肪细胞凋亡（Trypan Blue染色及Casp3、Bim基因表达无异常），但特异性下调Il6、Il6ra、Il6st mRNA表达。锌处理上调Dusp4/5（MAPK通路负调控因子），却增强LPS诱导的Erk1/2磷酸化；相反，Stat3磷酸化水平显著抑制，表明锌对炎症信号通路具有选择性调控。

3.4 锌阻断IL-6-Stat3正反馈循环

LPS刺激后Stat3激活延迟约2小时，而外源IL-6（rIL-6）可在10分钟内激活Stat3。Stat3抑制剂C188-9部分抑制IL-6产生，证实Stat3介导的放大效应。ZnPT处理不仅抑制rIL-6诱导的Stat3磷酸化，且与C188-9联用未产生叠加效应，说明锌通过靶向Stat3通路阻断IL-6自分泌正反馈。

4 讨论

本研究首次揭示锌通过抑制Stat3信号通路，打破脂肪细胞IL-6产生的自强化循环。机制上，TLR激活初期通过Erk等通路启动IL-6分泌，随后IL-6通过自分泌激活Stat3进一步放大产量。锌富集可能通过激活SHP1等磷酸酶抑制Stat3磷酸化，而Dusp5上调可能是Erk激活后的反馈调节结果。临床观察中锌补充改善代谢指标的现象，可能部分源于其对脂肪细胞炎症的直接调控。未来需探索不同脂肪 depot 的锌敏感性及人体细胞中的普适性。

结论

锌作为Stat3驱动的IL-6正反馈回路的关键抑制因子，为靶向脂肪细胞炎症的代谢疾病治疗提供了新思路。