李 明，漆宜華，于 良，代 斌，黃潔瑩，張 霞

肥胖作為一種機(jī)體能量代謝紊亂和脂肪過(guò)度累積的慢性代謝性疾病，是胰島素抵抗、2型糖尿病、心腦血管疾病的重要致病因素之一，甚至與衰老、壽命縮短、腫瘤發(fā)生、神經(jīng)退變密切相關(guān)［1］。調(diào)查顯示，肥胖已在全球范圍內(nèi)廣泛流行，成為全球最大、增長(zhǎng)最快的公共衛(wèi)生危機(jī)，截至2016年，全球肥胖人口超過(guò)6.5億，預(yù)計(jì)到2030年將達(dá)11.2億，而每年因肥胖死亡至少280萬(wàn)人［2］。在中國(guó)，肥胖的發(fā)病率也在迅速增加，《The Lancet》的一項(xiàng)新近報(bào)告顯示，中國(guó)肥胖人口已達(dá)9 000萬(wàn)，成為全球肥胖人口最多的國(guó)家［3］。脂肪組織既是能量代謝器官，亦是內(nèi)分泌及免疫器官，在肥胖的發(fā)生、發(fā)展中扮演關(guān)鍵角色，肥胖時(shí)機(jī)體脂肪組織發(fā)生病理性擴(kuò)張，除脂肪細(xì)胞穩(wěn)態(tài)包括生成、形態(tài)、功能等失調(diào)外，更多的表現(xiàn)為炎癥浸潤(rùn)、纖維化等脂肪基質(zhì)重構(gòu)現(xiàn)象，因此，研究脂肪基質(zhì)重構(gòu)的機(jī)制并探尋其重塑的潛在調(diào)控靶點(diǎn)對(duì)肥胖及其相關(guān)代謝性疾病的防治具有深遠(yuǎn)意義。

1 肥胖與代謝性炎癥

目前認(rèn)為，脂肪組織是活躍的免疫器官，除脂肪細(xì)胞能分泌TNFα、IL-6等炎癥性脂肪因子外，脂肪基質(zhì)中包含巨噬細(xì)胞、淋巴細(xì)胞、NK細(xì)胞等幾乎所有免疫細(xì)胞。而肥胖時(shí)往往伴隨著脂肪組織免疫細(xì)胞數(shù)量及狀態(tài)改變，并且存在固有免疫和適應(yīng)性免疫應(yīng)答，因此，肥胖也被認(rèn)為是慢性低度炎癥反應(yīng)狀態(tài)，為區(qū)別于感染性炎癥，亦稱代謝性炎癥（metaflammation）［4］。在這些炎癥應(yīng)答中，巨噬細(xì)胞炎癥尤為重要，作為聯(lián)系肥胖與其相關(guān)代謝性疾病的紐帶，是肥胖危害健康的核心因素。成熟脂肪組織巨噬細(xì)胞（adipose tissue macrophages，ATM）的功能具有可塑性，能在各種因素誘導(dǎo)下出現(xiàn)表型及功能分化，即巨噬細(xì)胞的極化現(xiàn)象。正常脂肪組織中巨噬細(xì)胞占比僅為10%，且以CD206+、分泌IL-4、IL-10等抗炎因子、響應(yīng)Th2型細(xì)胞因子的抗炎性M2巨噬細(xì)胞為主，參與維持脂肪組織穩(wěn)態(tài)。而肥胖時(shí)巨噬細(xì)胞數(shù)量及表型均發(fā)生了顯著改變，數(shù)量上占比可高達(dá)50%，增加的主要是促炎性M1巨噬細(xì)胞，呈現(xiàn)CD11c+表型，能夠分泌TNFα、IL-6等炎癥因子，響應(yīng)Th1型細(xì)胞因子，是脂肪組織炎癥因子的主要來(lái)源［5-6］。有研究顯示，將體外誘導(dǎo)的M2巨噬細(xì)胞輸注到高脂飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠中，能夠歸巢到脂肪組織，促使脂肪細(xì)胞收縮及體重減輕［7］；而免疫調(diào)節(jié)劑地西他濱可通過(guò)促進(jìn)糖尿病小鼠M1型巨噬細(xì)胞極化為M2型巨噬細(xì)胞，從而有效改善胰島素敏感性及葡萄糖穩(wěn)態(tài)［8］。因此，調(diào)控巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)、極化等不恰當(dāng)?shù)难装Y應(yīng)答，重塑脂肪組織中的炎癥穩(wěn)態(tài)，理論上可成為改善肥胖及相關(guān)代謝疾病的潛在靶點(diǎn)。

2 巨噬細(xì)胞內(nèi)部調(diào)控靶點(diǎn)

脂肪組織巨噬細(xì)胞（ATM）內(nèi)眾多重要的調(diào)控因子參與調(diào)控脂肪組織炎癥。研究發(fā)現(xiàn)，ATM暴露于富含飽和脂肪酸及炎癥因子的微環(huán)境中，其內(nèi)部的Toll樣受體4（Toll-like receptor 4，TLR4）信號(hào)通路被激活，促進(jìn)炎癥因子分泌并誘導(dǎo)ATM向M1型極化，干擾或敲除TLR4時(shí)，脂肪組織M1型巨噬細(xì)胞數(shù)量及炎癥因子分泌明顯減少［9-10］。TLR4下游的核因子κB（nuclear factor-κB，NF-κB）及c-Jun氨基末端激酶（c-Jun N-terminal kinase，JNK）信號(hào)激活，導(dǎo)致ATM內(nèi)炎癥因子表達(dá)上調(diào)，并促進(jìn)M1型巨噬細(xì)胞募集和極化，抑制NF-κB及JNK信號(hào)均能一定程度減輕脂肪組織炎癥［11-12］。ATM表達(dá)的S100鈣結(jié)合蛋白A8/A9（S100A8/A9）以自分泌的方式激活A(yù)TM中TLR4-髓樣分化因子88（myeloid differentiation factor 88，MyD88）信號(hào)通路及NOD樣受體蛋白3 （NOD-，LRR-and pyrin domain-containing protein 3，NLRP3）炎性小體，正反饋促進(jìn)M1極化及炎癥因子IL-1β分泌，造成惡性循環(huán)［13］。而ATM表達(dá)的絲裂原活化蛋白激酶磷酸酶5（mitogen-activated protein kinase phosphatase-5，MKP-5）能使ATM中JNK失活，從而促進(jìn)ATM從M1到M2表型轉(zhuǎn)換，以抑制脂肪組織炎癥［14］。研究顯示，M1型巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的自然殺傷T細(xì)胞（natural killer T cell，NKT細(xì)胞）免疫應(yīng)答表現(xiàn)為促進(jìn)Th1型應(yīng)答及抑制M2極化，而M2型巨噬細(xì)胞激活的NKT細(xì)胞免疫應(yīng)答表現(xiàn)為促進(jìn)Th2型應(yīng)答及M2極化，肥胖時(shí)脂肪組織M2巨噬細(xì)胞特異性下調(diào)CD1d表達(dá)，是NKT介導(dǎo)的免疫應(yīng)答失衡的關(guān)鍵事件，CD1d表達(dá)減少導(dǎo)致M2巨噬細(xì)胞抗原呈遞能力下降，從而偏向于M1與NKT相互作用，加重脂肪組織炎癥［15］。肌醇需求激酶1α（Inositolrequiring enzyme 1α，IRE1α）是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)通路的關(guān)鍵介導(dǎo)因子，ATM中IRE1α能夠像開(kāi)關(guān)一樣控制M1/M2比例來(lái)影響脂肪組織炎癥，營(yíng)養(yǎng)過(guò)剩時(shí)可導(dǎo)致ATM中IRE1α過(guò)度激活，阻遏巨噬細(xì)胞向M2極化，促進(jìn)脂肪組織炎癥；而特異性抑制IRE1α活性則能逆轉(zhuǎn)脂肪組織炎癥、胰島素抵抗等肥胖病理現(xiàn)象，對(duì)肥胖及相關(guān)代謝疾病的防治具有重要轉(zhuǎn)化潛力［16］。國(guó)內(nèi)一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，ATM中存在的穹窿主體蛋白（（major vault protein，MVP）通過(guò)抑制NF-κB通路扮演著炎癥“剎車”角色，巨噬細(xì)胞MVP缺失，小鼠脂肪組織炎癥反應(yīng)明顯增強(qiáng)；而巨噬細(xì)胞過(guò)表達(dá)MVP，則能減少炎癥因子的釋放，因此，促進(jìn)ATM中MVP表達(dá)是抗肥胖的理想潛在靶點(diǎn)［17］。在飲食誘導(dǎo)的肥胖小鼠ATM中硒半胱氨酸插入序列結(jié)合蛋白2（sequence-binding protein 2，SBP2）被特異性抑制，失去SBP2會(huì)引起ATM內(nèi)炎癥小體數(shù)目增加，導(dǎo)致提升IL-1β相關(guān)的炎性巨噬細(xì)胞的局部增殖和浸潤(rùn)，解除ATM中SBP2的抑制或誘導(dǎo)其再表達(dá)是抗肥胖的新思路［18］。此外，肥胖小鼠ATM高度表達(dá)趨化物質(zhì)受體甲酰肽受體2（formyl peptide receptor 2，F(xiàn)pr2），敲除后能抑制ATM對(duì)趨化因子的趨化反應(yīng)、炎癥因子釋放及M1型極化［19］。肥胖患者及小鼠ATM高度表達(dá)軸突導(dǎo)向因子（Netrin-1，NT-1），通過(guò)與其受體結(jié)合阻斷趨化因子對(duì)ATM的定向遷移，是ATM長(zhǎng)期浸潤(rùn)的機(jī)制之一，抑制NT-1的表達(dá)，恢復(fù)ATM的定向遷出理論上可稱為改善肥胖的潛在靶點(diǎn)［20］。

3 巨噬細(xì)胞外部調(diào)控靶點(diǎn)

肥大的脂肪細(xì)胞、外泌體、miRNA、炎癥因子等微環(huán)境與ATM對(duì)話，在調(diào)控脂肪組織炎癥中發(fā)揮重要作用。早期研究證實(shí)，肥大的脂肪細(xì)胞分泌腫瘤壞死因子α（TNF-α）、白細(xì)胞介素6（IL-6）、單核細(xì)胞趨化蛋白1（MCP-1）等促炎因子，招募和極化M1巨噬細(xì)胞［21］。而近期研究顯示，脂肪細(xì)胞可通過(guò)分泌外泌體與ATM進(jìn)行通信，調(diào)控ATM的極化及炎癥因子的釋放，其中，miR34a是脂肪細(xì)胞外泌體囊泡的關(guān)鍵組分，在肥胖者及飲食肥胖小鼠脂肪細(xì)胞外泌體中顯著上調(diào)，外泌體miR34a轉(zhuǎn)運(yùn)至ATM中后，通過(guò)抑制Kruppel樣因子4（kruppel-like factor 4，Klf4）的表達(dá)來(lái)抑制M2極化，提示miR34a可能成為肥胖相關(guān)代謝異常的診斷標(biāo)志物和干預(yù)靶標(biāo)［22-23］。褪黑素能促進(jìn)脂肪細(xì)胞分泌外泌體，增加外泌體α酮戊二酸（αKG）水平，外泌體αKG轉(zhuǎn)運(yùn)至ATM后，激活雙加氧酶TET（Ten-Eleven-Translocation）蛋白介導(dǎo)的DNA去甲基化，增加M2與M1巨噬細(xì)胞的比率，減少炎癥因子釋放，以緩解脂肪組織炎癥，提示褪黑素或有治療肥胖 癥 的 作 用［24］。而 脂 肪 干 細(xì) 胞（adipose-derived stem cells，ADSCs）外泌體通過(guò)轉(zhuǎn)運(yùn)活性信號(hào)傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子3（Signal transducers and activators of transcription 3，STAT3）至ATM中，促進(jìn)ATM向表達(dá)高水平精氨酸酶1（Arginase-1，Arg1）及白細(xì)胞介素10（IL-10）的M2極化［25］。其他脂肪組織微環(huán)境的miRNA也參與調(diào)節(jié)脂肪組織炎癥，其中miR-30a通過(guò)靶向信號(hào)傳導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子1（Signal transducers and activators of transcription 1，STAT1），以限制干擾素γ（IFNγ）對(duì)巨噬細(xì)胞的M1極化作用，miR-146a通過(guò)抑制ATM中JNK的磷酸化，從而下調(diào)炎癥因子TNFα表達(dá)，miR-99a通過(guò)靶向TNFα，以抑制ATM向M1極化［26-28］；而miR-27a、miR-130b通過(guò)靶向過(guò)氧化物酶體增殖物活化受體γ（Peroxisome proliferator-activated receptorγ，PPARγ），從而抑制ATM向M2極化［29-30］；而miR-495通過(guò)靶向肥胖相關(guān)基因（fat mass and obesity associated，F(xiàn)TO），誘導(dǎo)ATM向M1型極化［31］；miR-330-5p通過(guò)抑制ATM的T細(xì)胞免疫球蛋白及粘蛋白結(jié)構(gòu)域分子3（T cell immunoglobulin domain and mucin domain-3，Tim-3），促進(jìn)ATM向M1型極化［32］。脂肪組織駐留的自然殺傷性細(xì)胞（natural killer cell，NKC）是ATM極化的關(guān)鍵調(diào)控因子，肥胖時(shí)以自然細(xì)胞毒性觸發(fā)受體1（natural cytotoxicity triggering receptor 1，NCR1）依賴的方式增殖并合成IFNγ，進(jìn)而誘導(dǎo)促炎性巨噬細(xì)胞分化，缺失NCR1能夠抑制促炎性巨噬細(xì)胞積累，提示阻斷NK細(xì)胞NCR1可能是抗肥胖的潛在靶點(diǎn)［33］。脂肪組織纖維連接蛋白Ⅲ型域包含蛋白5（Fibronectin typeⅢdomain-containing protein 5，F(xiàn)NDC5）通過(guò)使腺苷酸激活蛋白激酶 （AMPactivated protein kinase，AMPK）磷酸化，從而抑制ATM向M1型極化及炎癥因子釋放［34］。高脂飲食能刺激肝細(xì)胞合成并分泌的二肽基肽酶4（dipeptidyl peptidase 4，DPP4），循環(huán)至脂肪組織后使ATM中小窩蛋白-1（caveolin-1）磷酸化，從而激活NF-κB信號(hào)通路，導(dǎo)致ATM內(nèi)炎癥因子表達(dá)上調(diào)，并促進(jìn)M1型巨噬細(xì)胞募集和極化，靶向阻斷肝細(xì)胞分泌DPP4，可抑制此效應(yīng)，而口服DPP4抑制劑西格列汀則無(wú)類似效果，因此，開(kāi)發(fā)靶向肝細(xì)胞DPP4的新藥或不經(jīng)腸道直接將DDP4抑制劑定向輸送至脂肪組織可能是肥胖及相關(guān)代謝疾病治療的有效方法［35］。

4 腸道菌群與代謝性炎癥

著名科學(xué)家Jeffre Gordon的研究開(kāi)啟肥胖腸源性的新視角，該研究發(fā)現(xiàn)胖瘦人群的腸道菌群組成不同，是調(diào)節(jié)脂肪儲(chǔ)存的環(huán)境因素，將胖人和瘦人的腸道菌群移植到無(wú)菌小鼠體內(nèi)，在相同飲食、運(yùn)動(dòng)量等條件下培育，移植胖人腸道菌群的小鼠脂肪量逐漸增加并出現(xiàn)肥胖癥，而移植瘦人腸道菌群的小鼠無(wú)明顯變化，而來(lái)自瘦供體的腸道菌群可恢復(fù)肥胖患者的胰島素敏感性并增加其菌群多樣性［36-38］。隨后，基于科赫法則進(jìn)一步闡明了腸道菌群與肥胖的因果關(guān)系，并鑒定出梭菌屬14a簇、梭菌屬4簇、顫桿菌及陰溝腸桿菌4種致肥胖菌［39-40］。證據(jù)表明腸道菌群或其代謝產(chǎn)物是肥胖及相關(guān)代謝紊亂的重要因素，是聯(lián)系飲食習(xí)慣、行為模式與肥胖的紐帶，能夠傳遞宿主表型，甚至有學(xué)者將肥胖及其相關(guān)代謝疾病視為“社會(huì)傳染病”［41-42］。究其機(jī)制，主要是影響能量吸收儲(chǔ)存及引發(fā)炎癥反應(yīng)兩方面，對(duì)于炎癥反應(yīng)，目前公認(rèn)的是腸道菌群衍生的脂多糖（Lipopolysaccharides，LPS）移位至脂肪組織，與其受體CD14形成復(fù)合物后被ATM上的TLR4識(shí)別，從而促使M1型極化并釋放炎癥因子［43-44］。此外，腸道菌群產(chǎn)生的色氨酸衍生物通過(guò)促進(jìn)白色脂肪組織miR-181表達(dá)，以抑制調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Treg）及M2巨噬細(xì)胞極化，從而促進(jìn)脂肪組織炎癥［45］。因此，理論上調(diào)節(jié)腸道菌群可以有效改善肥胖及其代謝紊亂，糞便移植 （fecal microbiota transplantation，F(xiàn)MT）是傳遞表型的直接手段，但因個(gè)體飲食或免疫差異影響菌群的存活及定植，F(xiàn)MT的劑量、次數(shù)、是否個(gè)體化以及其有效性及安全性均需要臨床試驗(yàn)進(jìn)一步證實(shí)［46-47］。研究顯示，先天免疫傳感器（nod like receptor，NLR）成員NLRP12可通過(guò)維持腸道菌群平衡以抑制炎癥、減輕肥胖［48］。補(bǔ)充小鼠副干酪乳桿菌（LC）、鼠李糖乳桿菌（LR）和動(dòng)物雙歧桿菌乳亞種（BA）能夠減輕脂肪組織巨噬細(xì)胞的浸潤(rùn)，且BA能抑制脂肪組織TNFα的表達(dá)［49］。此外，腸道梭菌（Clostridia）、艾克曼菌（Akkermansia）可通過(guò)抑制腸道能量吸收來(lái)抵抗肥胖，這些“瘦菌”的發(fā)現(xiàn)為開(kāi)發(fā)更有效的“混合益生菌”及益生元、合生元提供基礎(chǔ)［50］。一項(xiàng)動(dòng)物研究顯示，包含嗜酸乳桿菌、長(zhǎng)雙歧桿菌、糞腸球菌的混合益生菌能夠逆轉(zhuǎn)高脂飲食誘導(dǎo)的腸道菌群失調(diào)，阻止肥胖的發(fā)生，為混合益生菌治療肥胖的臨床應(yīng)用提供參考［51］。

5 膳食與代謝性炎癥

肥胖是內(nèi)因、外因共同致病，攝入能量（進(jìn)食）過(guò)多是最主要因素，由此啟動(dòng)不同內(nèi)在因素，包括脂肪細(xì)胞、肝臟、免疫細(xì)胞等機(jī)體多個(gè)系統(tǒng)參與發(fā)病過(guò)程，因此通過(guò)膳食管理抵御肥胖是最根本的方式。斷食療法是近年膳食干預(yù)的熱點(diǎn)，研究顯示，單次短時(shí)斷食可抑制趨化因子CCL2，從而降低肝臟、脂肪組織中單核細(xì)胞的代謝及炎癥活動(dòng)；而每日限時(shí)進(jìn)食（Time Restrict Feeding，TRF）、隔日斷食、5∶2斷食等間歇性斷食（Intermittent Fasting，IF）策略可能通過(guò)啟動(dòng)進(jìn)化上保守的適應(yīng)性細(xì)胞效應(yīng)，降低炎癥及氧化應(yīng)激水平，改善胰島素抵抗，從而減輕體重，甚至延緩衰老［52］。然而，目前尚缺長(zhǎng)期的、大規(guī)模的人群研究對(duì)間歇性斷食的安全性及有效性進(jìn)行驗(yàn)證，依從性好而有效的間歇性斷食方案也有待探索。特殊膳食方面，研究顯示脂肪組織中谷氨酰胺水平與體脂量及脂滴大小成反比，谷氨酰胺能夠抑制脂肪組織O-GlcNAc糖基化表觀修飾，以降低巨噬細(xì)胞浸潤(rùn)及IL-6、TNFα等炎癥基因表達(dá)，補(bǔ)充谷氨酰胺或能一定程度改善肥胖［53］。

6 結(jié)語(yǔ)

肥胖的發(fā)病機(jī)制較為復(fù)雜，除本研究涉及的脂肪基質(zhì)炎癥外，還存在血管新生、纖維等基質(zhì)重構(gòu)現(xiàn)象，脂肪細(xì)胞穩(wěn)態(tài)也存在多層次、多水平的復(fù)雜精細(xì)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)。因此，肥胖治療應(yīng)具有整體觀和個(gè)體化，在強(qiáng)調(diào)飲食管理及運(yùn)動(dòng)鍛煉的同時(shí)，針對(duì)肥胖個(gè)體特征，聯(lián)合調(diào)控巨噬細(xì)胞炎癥、腸道菌群失調(diào)等多靶點(diǎn)治療或許是更有效的抗肥胖方法。