許瀚元 朱惠娟 龔鳳英

中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院，北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院，北京協(xié)和醫(yī)院內(nèi)分泌科，衛(wèi)健委內(nèi)分泌重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，協(xié)和轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)中心 100730

隨著我國(guó)居民生活水平的提高，肥胖發(fā)病率也在迅速增長(zhǎng)，以體重指數(shù)≥28 kg/m2為標(biāo)準(zhǔn)，中國(guó)大陸成人肥胖率已由1991年的3.75%上升至2014年的11.3%，居世界首位[1]。肥胖是多種代謝性疾病的危險(xiǎn)因素，研究表明,其機(jī)制可能與脂肪過(guò)度儲(chǔ)積誘導(dǎo)的脂肪組織慢性炎性反應(yīng)密切相關(guān)[2]。在生理狀態(tài)下，脂肪組織內(nèi)存在一類特殊的免疫細(xì)胞集群，其能夠通過(guò)分泌多種抗炎細(xì)胞因子抑制局部組織炎性反應(yīng)，維持免疫代謝環(huán)境的穩(wěn)態(tài)[3]。其中，最新報(bào)道的恒定自然殺傷細(xì)胞(invariant naturalkiller Tcell，iNKT細(xì)胞)能夠通過(guò)多種代謝和免疫途徑調(diào)控免疫反應(yīng)，參與維持脂肪組織內(nèi)免疫微環(huán)境穩(wěn)態(tài)，因而成為研究熱點(diǎn)[4]。本文將對(duì)脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞與肥胖及肥胖誘導(dǎo)脂肪組織炎性反應(yīng)的關(guān)系進(jìn)行綜述。

1 iNKT細(xì)胞概述

iNKT細(xì)胞是一類特殊T淋巴細(xì)胞亞群，它既表達(dá)自然殺傷細(xì)胞的表面標(biāo)志CD161(在小鼠中為NK1.1)，又表達(dá)T細(xì)胞受體，其中，其T細(xì)胞受體恒定部分在小鼠中由Vα14-Jα18/Vβ8基因編碼,在人類則由V24-J28α/V11基因編碼[5]。研究表明，在生理狀態(tài)下，iNKT細(xì)胞來(lái)源于胸腺前體細(xì)胞，經(jīng)陽(yáng)性選擇后，遷移至不同外周組織中進(jìn)一步分化成熟[6]。多種抗原提呈細(xì)胞，如樹(shù)突狀細(xì)胞表面表達(dá)的CD1d分子能夠提呈脂質(zhì)抗原，激活外周組織中的iNKT細(xì)胞[7]。其中，α-半乳糖神經(jīng)酰胺(α-galactosylceramide, α-Galcer) 是激活iNKT 細(xì)胞的經(jīng)典抗原[8]。活化后的iNKT細(xì)胞能夠分泌多種細(xì)胞因子，包括白細(xì)胞介素(IL)-4、干擾素-γ、IL-13、IL-17等[9]。這些細(xì)胞因子一方面能夠直接作用于細(xì)胞，發(fā)揮細(xì)胞毒性作用[10]，另一方面能夠反式激活其他免疫細(xì)胞，如自然殺傷細(xì)胞、B細(xì)胞等，發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用[11]。

既往研究報(bào)道，iNKT細(xì)胞主要分布于肝臟、脾臟及骨髓中[12]。2009年，Lynch等[13]首次在人網(wǎng)膜脂肪組織中發(fā)現(xiàn)了iNKT細(xì)胞。2010年，Ohmura等[14]發(fā)現(xiàn)，小鼠脂肪組織中也存在豐富的iNKT細(xì)胞。研究表明，與其他外周組織內(nèi)iNKT細(xì)胞相比，大部分脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞表面不表達(dá)NK1.1分子，且激活后二者所產(chǎn)生的細(xì)胞因子種類也有所不同。脾臟、肝臟中的iNKT細(xì)胞主要分泌干擾素-γ及IL-2等細(xì)胞因子，而脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞則主要分泌IL-4、IL-10[15]。2013年，Huh等[16]首次發(fā)現(xiàn)，脂肪細(xì)胞表面也能夠表達(dá)CD1d分子，這使得脂肪細(xì)胞能夠直接作為一種非專職抗原提呈細(xì)胞，通過(guò)向iNKT細(xì)胞提呈脂質(zhì)抗原使其活化。也就是說(shuō)，生理狀態(tài)下，脂肪細(xì)胞能夠激活iNKT細(xì)胞，使后者通過(guò)促進(jìn)IL-4等細(xì)胞因子分泌，影響B(tài)細(xì)胞、T細(xì)胞、巨噬細(xì)胞的增殖、活化，從而調(diào)節(jié)脂肪組織內(nèi)免疫穩(wěn)態(tài)，間接發(fā)揮免疫調(diào)節(jié)作用。

2 肥胖狀態(tài)及減重后脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞的變化與作用

2009年，Lynch等[13]發(fā)現(xiàn)，與正常人群相比，肥胖患者脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞數(shù)量下降。在進(jìn)一步動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠模型也表現(xiàn)出了類似的結(jié)果[17]。研究發(fā)現(xiàn)，小鼠脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞數(shù)量及抗炎性細(xì)胞因子水平在高脂飲食喂養(yǎng)1周后即下降，并隨著飼養(yǎng)時(shí)長(zhǎng)增加而逐漸降低，提示iNKT細(xì)胞可能與肥胖的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。眾所周知，脂肪組織慢性炎性反應(yīng)是肥胖相關(guān)代謝異常發(fā)生、發(fā)展的病理基礎(chǔ)，而巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)與激活在慢性炎性反應(yīng)的形成過(guò)程中扮演著重要角色[16]。Lynch等[13]研究發(fā)現(xiàn)，高脂飲食喂養(yǎng)1周后，與小鼠脂肪組織內(nèi)逐漸下降的iNKT細(xì)胞數(shù)量相反，其促炎細(xì)胞因子的水平及促炎型(M1型)巨噬細(xì)胞的數(shù)量均逐漸升高，即在高脂飲食誘導(dǎo)肥胖狀態(tài)下，iNKT細(xì)胞數(shù)量與M1型巨噬細(xì)胞及促炎細(xì)胞因子水平呈負(fù)相關(guān)，提示脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞可能與M1型巨噬細(xì)胞的分化與激活有關(guān)。已知初始巨噬細(xì)胞向促炎型(M1型)與抑炎型(M2型)巨噬細(xì)胞的分化依賴于不同細(xì)胞因子刺激。促炎型細(xì)胞因子，如干擾素-γ等，能夠促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M1型分化，進(jìn)一步通過(guò)分泌多種細(xì)胞因子招募免疫細(xì)胞浸潤(rùn)，加劇炎性反應(yīng)；而抑炎型細(xì)胞因子，如IL-10等，則能夠促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M2型分化，通過(guò)下調(diào)炎性反應(yīng)因子表達(dá)，減輕炎性反應(yīng)[18]。肥胖狀態(tài)下，脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞數(shù)量下降，其分泌的IL-10水平相應(yīng)下降，從而抑制巨噬細(xì)胞向M2型分化，間接使M1型巨噬細(xì)胞數(shù)量增多，加重脂肪組織炎性反應(yīng)。也就是說(shuō)，在肥胖狀態(tài)下，iNKT細(xì)胞數(shù)量的減少不僅直接導(dǎo)致抑炎型細(xì)胞因子表達(dá)下降，削弱了抗炎作用；而且還間接促進(jìn)巨噬細(xì)胞向M1型分化，共同加劇脂肪組織炎性反應(yīng)，參與肥胖誘導(dǎo)的代謝紊亂發(fā)生、發(fā)展的進(jìn)程。

Lynch等[17]研究還發(fā)現(xiàn)，在接受Roux-en-Y胃旁路減重手術(shù)的肥胖患者中，伴隨著術(shù)后體重的下降，患者外周血中iNKT細(xì)胞數(shù)量逐漸上升；同時(shí)，在通過(guò)飲食控制與生活方式改善減重的患者中也出現(xiàn)了類似結(jié)果[19]。同樣地，在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，高脂飲食喂養(yǎng)6周后，小鼠出現(xiàn)體重增加，脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞數(shù)量下降；此后改換為正常飼料再喂養(yǎng)6周后，小鼠出現(xiàn)體重下降，同時(shí)脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞數(shù)量顯著上升[17]。這些研究結(jié)果表明，脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞數(shù)量隨肥胖的發(fā)生、發(fā)展而下降，且在肥胖程度減輕后回升，進(jìn)一步提示其可能在肥胖及相關(guān)脂肪組織炎性反應(yīng)進(jìn)程中發(fā)揮保護(hù)作用。

3 脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞對(duì)肥胖相關(guān)代謝異常的影響

3.1 脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞缺乏，加劇肥胖誘導(dǎo)的炎性反應(yīng)與代謝異常 2012年，Lynch等[17]利用基因敲除技術(shù)，構(gòu)建了缺乏iNKT細(xì)胞的CD1d-/-小鼠，發(fā)現(xiàn)與野生型小鼠相比，CD1d-/-小鼠在高脂飲食喂養(yǎng)下體重增加更顯著，進(jìn)一步采用免疫組化技術(shù)發(fā)現(xiàn)，其脂肪細(xì)胞體積較野生型小鼠更大，同時(shí)，還出現(xiàn)空腹血糖升高，葡萄糖耐量受損，葡萄糖輸注率下降等現(xiàn)象。采用缺乏iNKT細(xì)胞的另一種Jα18-/-小鼠模型進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，也觀察到了類似的結(jié)果。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組小鼠相比，CD1d-/-及Jα18-/-小鼠在普通飼料喂養(yǎng)下同樣出現(xiàn)了明顯的體重增加趨勢(shì)及空腹血糖升高等糖耐量受損表現(xiàn)。有趣的是，在檢測(cè)缺乏iNKT細(xì)胞小鼠模型的脂肪組織內(nèi)免疫細(xì)胞數(shù)量后發(fā)現(xiàn)，其脂肪組織內(nèi)巨噬細(xì)胞數(shù)量顯著增加，且M1型巨噬細(xì)胞數(shù)量顯著多于M2型巨噬細(xì)胞。上述結(jié)果提示，缺乏iNKT細(xì)胞可能導(dǎo)致M1型巨噬細(xì)胞的增殖與活化，因此加劇脂肪組織炎性反應(yīng)，進(jìn)而促進(jìn)肥胖誘導(dǎo)的代謝異常進(jìn)程。2012年，Schipper等[15]利用高脂與正常飲食飼養(yǎng)的相同動(dòng)物模型，也得到了類似的結(jié)果。此外，他們進(jìn)一步利用識(shí)別iNKT細(xì)胞表面標(biāo)志的特異性抗體對(duì)小鼠進(jìn)行注射，使小鼠脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞數(shù)量顯著下降，發(fā)現(xiàn)處理后的小鼠同樣出現(xiàn)了體重增加與糖耐量受損的表現(xiàn)，同時(shí)其脂肪組織內(nèi)IL-4、IL-13等抑炎型細(xì)胞因子水平顯著下降。既往研究表明，IL-4能夠通過(guò)激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)與轉(zhuǎn)錄激活因子6(STAT6)抑制過(guò)氧化物酶體增殖物活化受體-α(PPAR-α)，改善機(jī)體糖代謝及脂肪組織炎性反應(yīng)[20]。提示iNKT細(xì)胞的缺失可能導(dǎo)致抑炎型細(xì)胞因子分泌減少，阻斷IL-4-STAT6-PPARγ軸，從而使炎性反應(yīng)程度進(jìn)一步加劇，出現(xiàn)相應(yīng)的代謝異常。

3.2 激活脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞干預(yù)肥胖的效應(yīng)與機(jī)制 Lynch等[17]研究發(fā)現(xiàn)，在對(duì)高脂飲食喂養(yǎng)8周的Jα18-/-小鼠體內(nèi)輸注iNKT細(xì)胞后，與對(duì)照組相比，iNKT細(xì)胞輸注組表現(xiàn)出明顯的體重下降及脂肪細(xì)胞體積縮小，而輸注去除iNKT細(xì)胞的T細(xì)胞群組小鼠則無(wú)明顯變化。進(jìn)一步檢測(cè)其脂肪組織內(nèi)免疫細(xì)胞數(shù)量及炎性反應(yīng)因子水平，發(fā)現(xiàn)IL-10水平顯著上升，3組間巨噬細(xì)胞數(shù)量雖并無(wú)顯著差異，但M1型巨噬細(xì)胞表面標(biāo)志CD11c的表達(dá)水平明顯下降，提示iNKT細(xì)胞可能通過(guò)分泌IL-10促進(jìn)M2型并抑制M1型巨噬細(xì)胞分化，以減輕脂肪組織炎性反應(yīng)，從而對(duì)機(jī)體發(fā)揮保護(hù)作用。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，輸注iNKT細(xì)胞后，小鼠血清脂肪因子水平也發(fā)生了改變。與其他兩組相比，iNKT細(xì)胞輸注組小鼠血清瘦素水平明顯下降，同時(shí)脂聯(lián)素水平顯著上升。研究表明，瘦素可激活核因子-κB，使單核細(xì)胞趨化蛋白-1表達(dá)增加，參與炎性反應(yīng)過(guò)程[21]。而脂聯(lián)素可通過(guò)抑制巨噬細(xì)胞分泌腫瘤壞死因子-α、IL-6等促炎性細(xì)胞因子并促進(jìn)巨噬細(xì)胞吞噬凋亡小體等途徑，減輕炎性反應(yīng)[22]。也就是說(shuō)，iNKT細(xì)胞還能夠通過(guò)調(diào)節(jié)脂肪細(xì)胞分泌功能，抑制瘦素并促進(jìn)脂聯(lián)素的表達(dá)，從而抑制炎性反應(yīng)，改善代謝異常。

除直接輸注外，還有學(xué)者利用iNKT細(xì)胞的經(jīng)典抗原α-Galcer激活iNKT細(xì)胞，觀察其對(duì)肥胖及相關(guān)代謝異常的影響。2016年，Lynch等[23]以α-Galcer對(duì)高脂飲食誘導(dǎo)肥胖小鼠進(jìn)行處理，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞在注射后增殖活躍，且其活化后的標(biāo)志性分子CD69表達(dá)增加，說(shuō)明脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞在α-Galcer注射后得到活化。進(jìn)一步在注射后持續(xù)以高脂飲食喂養(yǎng)小鼠8周后發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組相比，注射后的小鼠出現(xiàn)顯著的體重下降。為了明確iNKT細(xì)胞激活后誘導(dǎo)體重減輕的機(jī)制，研究人員進(jìn)一步采用實(shí)驗(yàn)動(dòng)物能量代謝檢測(cè)系統(tǒng)(comprehensive lab animal monitoring system, CLAMS)測(cè)定小鼠能量代謝指標(biāo)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，小鼠攝食情況在注射前、后并無(wú)變化，但體溫出現(xiàn)顯著升高，同時(shí)，小鼠呼吸交換率出現(xiàn)明顯下降，證明供給機(jī)體生熱作用的能量來(lái)源是脂肪組織，而不是碳水化合物的分解。此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)，白色脂肪組織內(nèi)解耦聯(lián)蛋白-1表達(dá)增加，由于解耦聯(lián)蛋白-1與棕色脂肪組織介導(dǎo)的產(chǎn)熱作用密切相關(guān)，提示iNKT細(xì)胞激活后白色脂肪組織內(nèi)活躍的生熱作用可能與白色脂肪棕色化相關(guān)[24]。有研究報(bào)道，成纖維細(xì)胞生長(zhǎng)因子21(FGF21)是白色脂肪棕色化的關(guān)鍵因子，能夠通過(guò)促進(jìn)生熱作用使體重減輕[25]。因此，研究人員利用α-Galcer對(duì)高脂飲食誘導(dǎo)肥胖小鼠進(jìn)行注射，并在隨后的不同時(shí)段中收取小鼠脂肪組織，檢測(cè)其內(nèi)FGF21水平。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，α-Galcer注射3 h后，小鼠腹股溝脂肪內(nèi)FGF21轉(zhuǎn)錄水平即升高，且該升高效應(yīng)在注射后24 h內(nèi)持續(xù)存在。而缺乏iNKT細(xì)胞的CD1d-/-小鼠經(jīng)上述處理后，其脂肪組織內(nèi)FGF21轉(zhuǎn)錄水平并無(wú)明顯變化，提示FGF21的高表達(dá)與iNKT細(xì)胞密切相關(guān)。而在研究人員構(gòu)建的FGF21缺乏的FGF21-/-小鼠中發(fā)現(xiàn)，與對(duì)照組小鼠相比，此類小鼠在經(jīng)α-Galcer注射后，體重并無(wú)明顯改變，進(jìn)一步證明了FGF21及其誘導(dǎo)的生熱作用是α-Galcer激活脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞后體重減輕機(jī)制中的關(guān)鍵一環(huán)。此外，由于肝臟是iNKT細(xì)胞分布的另一個(gè)重要器官，研究人員進(jìn)一步檢測(cè)了小鼠肝臟內(nèi)FGF21水平，發(fā)現(xiàn)肝臟內(nèi)FGF21水平較α-Galcer注射前無(wú)明顯變化，提示α-Galcer對(duì)iNKT細(xì)胞的激活作用具有組織特異性，而脂肪組織是調(diào)控FGF21表達(dá)的特異位點(diǎn)。 也就是說(shuō)，α-Galcer能夠通過(guò)特異性激活脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞，促進(jìn)FGF21表達(dá)和白色脂肪棕色化，從而增加產(chǎn)熱，使能量消耗增加，最終使小鼠體重減輕。

與上述研究結(jié)果不同，2017年，Ren等[26]以CRISPR/Cas9技術(shù)構(gòu)建了一種新型iNKT細(xì)胞缺乏的Traj18-/-模型小鼠。他們發(fā)現(xiàn)，在此類小鼠中，以α-Galcer激活iNKT細(xì)胞不僅未表現(xiàn)出對(duì)肥胖誘導(dǎo)的炎性反應(yīng)及代謝異常的改善作用，反而使脂肪組織內(nèi)炎性反應(yīng)因子水平上升，脂肪組織炎性反應(yīng)加重，進(jìn)而使小鼠胰島素敏感性下降。導(dǎo)致這一結(jié)果差異的原因可能與所使用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物和所采用的實(shí)驗(yàn)方法不同有關(guān)。

綜上，iNKT細(xì)胞作為一種新報(bào)道的脂肪組織內(nèi)的免疫細(xì)胞，在生理狀態(tài)下能夠被多種專職及非專職抗原提呈細(xì)胞如樹(shù)突狀細(xì)胞、脂肪細(xì)胞等提呈的脂質(zhì)抗原激活，分泌多種細(xì)胞因子，一方面直接抑制炎性反應(yīng)，另一方面激活自然殺傷細(xì)胞、巨噬細(xì)胞等免疫細(xì)胞，間接調(diào)控脂肪組織免疫微環(huán)境，發(fā)揮抑制肥胖誘導(dǎo)脂肪組織炎性反應(yīng)的作用。iNKT細(xì)胞數(shù)量在肥胖狀態(tài)下下降，且缺乏iNKT細(xì)胞會(huì)造成小鼠體重增加，脂肪組織內(nèi)抑炎型細(xì)胞因子分泌減少，從而抑制IL-4-STAT6-PPARγ軸，加劇肥胖相關(guān)代謝異常進(jìn)程。而通過(guò)直接輸注與特異性抗原α-Galcer激活兩種途徑激活iNKT細(xì)胞后，能夠使小鼠體重下降，其機(jī)制可能與特異性激活脂肪組織內(nèi)iNKT細(xì)胞后促進(jìn)FGF21表達(dá)，通過(guò)促進(jìn)白色脂肪棕色化，促進(jìn)產(chǎn)熱，增加能量消耗有關(guān)。目前，以iNKT細(xì)胞為靶點(diǎn)的免疫療法已在抗腫瘤領(lǐng)域得到應(yīng)用[27]。而鑒于iNKT細(xì)胞與肥胖及其所誘導(dǎo)的慢性炎性反應(yīng)的密切關(guān)系，其非常有希望成為未來(lái)減肥和治療代謝疾病的靶點(diǎn)。