综述:脂质代谢在稳态与疾病中的作用

《Signal Transduction and Targeted Therapy》:Lipid metabolism in homeostasis and disease

【字体: 时间:2026年02月17日 来源:Signal Transduction and Targeted Therapy 52.7

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  本文深入探讨了脂质代谢如何调控免疫细胞功能,并揭示其在癌症、心血管疾病、自身免疫病等多种疾病中的关键作用。综述系统阐述了循环脂质(如脂肪酸、胆固醇、胆汁酸)和膜脂质(如磷脂、鞘脂)通过多种信号通路(如PI3K/AKT、NFAT、S1PR)影响巨噬细胞、T细胞、B细胞、中性粒细胞等免疫细胞的增殖、分化、活化与功能。文章不仅回顾了脂质代谢研究的历史里程碑,还重点讨论了针对脂质代谢的治疗策略、全球临床试验进展及未来研究方向,为开发基于脂质代谢的免疫疗法提供了全面的理论基础和潜在靶点。

  
在我们的身体里,免疫细胞如同一支训练有素的军队,时刻保卫着健康。然而,这支军队的战斗力,却与一种看似普通的物质——“脂质”的代谢过程息息相关。脂质,包括脂肪酸、胆固醇、磷脂等,不仅是构建细胞膜的“砖瓦”和储存能量的“燃料”,更是调控免疫细胞行为的关键“信号兵”。当脂质代谢失衡,这支军队就可能失控,引发从癌症、心血管疾病到自身免疫病等一系列健康危机。
循环脂质如何指挥免疫大军?
血液循环中的脂质,是免疫细胞重要的营养和信号来源。它们主要分为三大类:脂肪酸、胆固醇及其衍生物、胆汁酸。
  • 脂肪酸的“双重角色”:短链脂肪酸(SCFAs,如丁酸、丙酸)主要由肠道菌群发酵膳食纤维产生,它们能像“调解员”一样,通过抑制组蛋白去乙酰化酶(HDAC)活性或激活G蛋白偶联受体(如GPR43),来增强调节性T细胞(Treg)的功能,促进具有抗炎作用的M2型巨噬细胞极化,从而帮助维持免疫耐受、缓解炎症。相反,长链脂肪酸(LCFAs)则更为复杂。例如,富含于鱼油中的n-3多不饱和脂肪酸(PUFAs,如DHA、EPA)能够抑制T细胞过度活化,而某些饱和脂肪酸(SFAs,如棕榈酸)则会“煽风点火”,通过激活p38/MAPK等通路促进促炎的Th1和Th17细胞分化,或直接作为TLR的激动剂刺激巨噬细胞释放炎症因子,加剧免疫反应。
  • 胆固醇的“炎症开关”:胆固醇不仅关乎心血管健康,更是免疫反应的“调节器”。肝细胞合成的胆固醇释放入血,可被巨噬细胞等免疫细胞摄取。过量的胆固醇会在细胞内结晶,激活NLRP3炎症小体,导致白细胞介素-1β(IL-1β)等强效炎症因子大量释放,驱动动脉粥样硬化等疾病进程。在肿瘤微环境中,胆固醇积聚还会导致内质网应激,促使CD8+T细胞耗竭,削弱其抗癌能力。然而,胆固醇的某些氧化衍生物(如氧固醇)又能通过激活受体(如GPR183)引导T细胞迁移,促进生发中心反应和抗体产生,显示出其在体液免疫中的积极作用。
  • 胆汁酸的“肠道信使”:作为胆固醇的代谢产物,胆汁酸在肝脏合成后,进入肠道经微生物改造,形成多种次级胆汁酸,它们成了肠道免疫独特的“通信员”。例如,石胆酸(LCA)的衍生物3-氧代石胆酸(3-oxoLCA)能直接结合并抑制RORγt,阻止促炎的Th17细胞分化;而另一种衍生物异别石胆酸(isoalloLCA)则能促进Treg细胞的生成。相反,脱氧胆酸(DCA)则倾向于促进促炎的M1型巨噬细胞极化。因此,肠道菌群对胆汁酸的代谢重塑,深刻影响着肠道免疫的平衡,与炎症性肠病(IBD)等疾病密切相关。
细胞膜上的脂质如何传递战斗指令?
免疫细胞的细胞膜并非简单的屏障,其上富含的磷脂和鞘脂是接收和传递外界信号的关键“天线”和“开关”。
  • 磷脂的“信号传导链”:当T细胞或B细胞通过其受体(TCR/BCR)识别抗原时,会迅速激活磷脂酶C(PLC),将膜上的磷脂酰肌醇4,5-二磷酸(PIP2)水解为二酰甘油(DAG)和肌醇三磷酸(IP3)。IP3促使钙离子(Ca2+)内流,激活钙调磷酸酶(CaN),后者使活化T细胞核因子(NFAT)去磷酸化并入核,启动包括细胞因子基因在内的转录程序,主导T细胞的活化、增殖与分化(如Th1、Th2、Th17)。DAG则激活蛋白激酶C(PKC)等信号分子,同时也能被二酰甘油激酶(DGK)转化为磷脂酸(PA),精细调控信号的强度与持续时间。另一条关键通路是磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(AKT)通路。PI3K磷酸化PIP2生成PIP3,进而募集并激活AKT。活化的AKT通过磷酸化下游靶点如FOXO转录因子,调控细胞的代谢、存活、增殖和分化,在B细胞发育、DC细胞成熟及中性粒细胞功能中发挥核心作用。
  • 鞘脂的“细胞导航系统”:鞘脂代谢产物鞘氨醇-1-磷酸(S1P)是一种重要的信号脂质。它通过与细胞表面的S1P受体(S1PR1-5)结合,像“GPS信号”一样引导免疫细胞的迁移和归巢。例如,S1P-S1PR1轴是淋巴细胞从淋巴结和胸腺进入血液循环的关键信号。此外,S1P还能影响巨噬细胞的极化,促进其向抗炎的M2型转变,从而有助于缓解动脉粥样硬化等炎症性疾病。
总结与展望
脂质代谢与免疫功能的交织构成了一个复杂而精密的调控网络。从提供能量和生物膜组分,到作为信号分子直接调控免疫细胞的命运与功能,脂质在免疫稳态维持和疾病发生发展中扮演了不可或缺的角色。理解不同脂质种类、其代谢途径以及它们如何通过特定受体和信号通路(如TLR、GPCR、核受体)精确调控各类免疫细胞(巨噬细胞、T细胞、B细胞、中性粒细胞、DC细胞等)的行为,是揭示众多免疫相关疾病机制的关键。
这一领域的知识不仅具有重要的科学价值,更蕴含着巨大的转化医学潜力。靶向脂质代谢已成为治疗癌症、自身免疫病、代谢性疾病和神经退行性疾病的新策略。例如,调节肿瘤微环境中的胆固醇代谢以逆转T细胞耗竭,或使用特异性激动剂/拮抗剂干预S1P受体以调控淋巴细胞迁移,均已显示出临床前景。未来,随着脂质组学等技术的发展,发现新的脂质生物标志物,开发针对特定脂质代谢酶或通路的新型小分子药物、抗体或细胞疗法,将为诸多疑难疾病的治疗开辟全新途径。
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