曾澤群，撒亞蓮，呂梁

1 昆明理工大學(xué)附屬醫(yī)院 云南省第一人民醫(yī)院放射科，昆明 650032；2 昆明理工大學(xué)附屬醫(yī)院 云南省第一人民醫(yī)院臨床醫(yī)學(xué)研究中心

先天免疫系統(tǒng)是生物體在長(zhǎng)期種系進(jìn)化過程中逐漸形成的天然免疫防御體系，主要由組織屏障、先天免疫細(xì)胞和先天免疫分子組成。巨噬細(xì)胞是先天免疫細(xì)胞之一，在機(jī)體抗感染、抗腫瘤以及免疫調(diào)節(jié)等方面發(fā)揮重要作用。脂滴（LDs）是一種由單層磷脂膜構(gòu)成的儲(chǔ)脂細(xì)胞器。在一些病原體感染活化的巨噬細(xì)胞內(nèi)經(jīng)常觀察到LDs 累積現(xiàn)象［1-2］。以往研究認(rèn)為，LDs 累積可為胞內(nèi)病原體提供營(yíng)養(yǎng)底物和生存場(chǎng)所，從而促進(jìn)感染的發(fā)生、發(fā)展［3］。近年研究發(fā)現(xiàn)，LDs 增加由巨噬細(xì)胞先天免疫通路激活所驅(qū)動(dòng)，累積的LDs為炎癥介質(zhì)提供了儲(chǔ)存與合成場(chǎng)所，而LDs 蛋白能夠介導(dǎo)巨噬細(xì)胞殺傷或清除病原體。因此，LDs被認(rèn)為是先天免疫系統(tǒng)的一部分［4］。本文結(jié)合文獻(xiàn)就巨噬細(xì)胞內(nèi)LDs在病原體感染中作用的研究進(jìn)展作一綜述。

1 LDs概述

1.1 LDs 結(jié)構(gòu) LDs 是由中性脂質(zhì)核心、單層磷脂膜和表面蛋白構(gòu)成的近似球形細(xì)胞器。脂質(zhì)核心主要包含甘油三酯（TG）、膽固醇酯（CE），單層磷脂膜的疏水性磷脂?；湷蛑|(zhì)核心，而親水性頭部朝向外部胞質(zhì)。LDs 的單層磷脂膜上含有多種LDs蛋白，包括參與脂類合成與分解的酶類、包被蛋白家族、膜運(yùn)輸?shù)鞍缀鸵恍┟庖呦嚓P(guān)蛋白等［5］。雖然LDs在結(jié)構(gòu)上具有保守性，但在不同類型細(xì)胞和不同病理生理?xiàng)l件下，LDs 的大小、數(shù)目、分布以及脂質(zhì)和蛋白組成可發(fā)生動(dòng)態(tài)變化。因此，LDs 具有明顯的可塑性。

1.2 LDs 功能 LDs 是細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)代謝的重要樞紐，能夠動(dòng)態(tài)調(diào)控細(xì)胞內(nèi)能量穩(wěn)態(tài)、參與蛋白質(zhì)轉(zhuǎn)移、膜成分運(yùn)輸以及信號(hào)傳導(dǎo)等細(xì)胞生命活動(dòng)。LDs 內(nèi)儲(chǔ)存的TG 可通過甘油三酯脂肪酶（ATGL）、激素敏感性ATGL 和單酰甘油脂肪酶催化分解為甘油和脂肪酸，以便需要時(shí)提供能量。此外，LDs 還能與其他細(xì)胞器相互作用，如內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、線粒體、溶酶體、過氧化物酶體等，以維持細(xì)胞能量穩(wěn)態(tài)和協(xié)同應(yīng)對(duì)不利環(huán)境因素，如阻止細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)［6］。近年研究發(fā)現(xiàn)，LDs 累積是巨噬細(xì)胞促炎活化的結(jié)構(gòu)生物學(xué)標(biāo)志，與巨噬細(xì)胞的生物學(xué)功能密切相關(guān)［7］。LDs能夠參與先天免疫和炎癥反應(yīng)的一些關(guān)鍵事件，以協(xié)助宿主細(xì)胞和巨噬細(xì)胞清除病原體。

2 感染驅(qū)動(dòng)巨噬細(xì)胞內(nèi)LDs累積的機(jī)制

在感染微環(huán)境中，巨噬細(xì)胞通過模式識(shí)別受體（PRRs）識(shí)別結(jié)合病原體或其產(chǎn)物中共有的高度保守分子，即病原體相關(guān)分子模式（PAMPs），從而介導(dǎo)先天免疫效應(yīng)。在巨噬細(xì)胞先天免疫通路激活的同時(shí)，通常還會(huì)伴隨顯著的脂質(zhì)代謝重編程。

2.1 巨噬細(xì)胞活化相關(guān)的脂質(zhì)代謝轉(zhuǎn)變 Toll 樣受體（TLRs）是一類信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)型PRRs，可通過結(jié)合PAMPs介導(dǎo)巨噬細(xì)胞活化。有研究發(fā)現(xiàn)，TLRs家族許多成員可介導(dǎo)巨噬細(xì)胞內(nèi)LDs 累積［8］。脂多糖（LPS）是革蘭陰性菌細(xì)胞壁的主要成分，也是TLR4的經(jīng)典配體。FEINGOLD 等［9］研究發(fā)現(xiàn)，LPS 與RAW264.7 細(xì)胞或原代小鼠腹腔巨噬細(xì)胞TLR4 結(jié)合，可導(dǎo)致葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1、甘油二酯酰基轉(zhuǎn)移酶2 表達(dá)上調(diào)，以及促進(jìn)參與脂肪酸氧化的肉堿脂酰轉(zhuǎn)移酶1α、1β 表達(dá)下調(diào)，從而RAW264.7 細(xì)胞攝取外源性葡萄糖增多，細(xì)胞有氧糖酵解增強(qiáng)，而TG 合成增加、分解減少，最終促使細(xì)胞內(nèi)LDs增多。

近年來，活化巨噬細(xì)胞脂質(zhì)代謝重編程得到了更深入的研究。HSIEH 等［10］對(duì)巨噬細(xì)胞內(nèi)750 余種脂質(zhì)分子研究發(fā)現(xiàn)，不同TLRs激動(dòng)劑可導(dǎo)致巨噬細(xì)胞總脂質(zhì)含量增加，但不同脂類及亞類改變不同，這種脂質(zhì)重塑具有TLRs 特異性；敲除巨噬細(xì)胞TLR1/2、TLR7、TLR9 共同的關(guān)鍵銜接分子MyD88，或敲除TLR3 的銜接分子TRIF，會(huì)顯著減弱TLRs 激活導(dǎo)致的脂質(zhì)重塑，而TLR4 可同時(shí)招募MyD88 和TRIF 作為銜接分子，敲除MyD88 或TRIF 后TLR4 激活，會(huì)導(dǎo)致脂質(zhì)重塑減弱；MyD88 信號(hào)通路激活可上調(diào)巨噬細(xì)胞長(zhǎng)鏈脂肪酸合成，該途徑需要膽固醇調(diào)節(jié)元件結(jié)合蛋白（SREBPs）參與，而TLR3 則通過TRIFIFN 信號(hào)通路誘導(dǎo)IFN 產(chǎn)生，并通過IFN 自分泌效應(yīng)降低飽和脂肪酸和單不飽和脂肪酸合成。結(jié)果提示，巨噬細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)增加可能源于攝取增加和/或分解減少。

2.2 巨噬細(xì)胞活化相關(guān)的脂質(zhì)代謝信號(hào)通路和轉(zhuǎn)錄因子 SREBPs 上調(diào)可增強(qiáng)巨噬細(xì)胞脂質(zhì)合成。SREBPs是調(diào)控脂質(zhì)合成的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，通過調(diào)節(jié)下游脂質(zhì)合成酶靶基因表達(dá)調(diào)控細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)含量［11］。IM等［12］研究發(fā)現(xiàn)，TLR4可通過激活NF-κB信號(hào)通路直接上調(diào)SREBP-1a 表達(dá)。此外，一些TLRs亦可通過激活PI3K-Akt-mTORC1 信號(hào)通路上調(diào)SREBP-1a 表達(dá)。ARBIBE 等［13］研究報(bào)道，TLR2 可通過募集Rac1 激活PI3K-Akt 信號(hào)通路。TROUTMAN等［14］研究發(fā)現(xiàn)，PI3K 銜接蛋白1（PIK3AP1）缺陷型和MyD88 缺陷型巨噬細(xì)胞在接受TLR4 或TLR9 刺激后可抑制Akt 磷酸化，這可能是由于PIK3AP1 位于MyD88 下游，而MyD88 是TLR4、TLR9 下游第一個(gè)銜接分子。

PPARγ/CD36信號(hào)通路激活可增強(qiáng)巨噬細(xì)胞脂質(zhì)攝取。劉冬梅等［15］研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)核分枝桿菌感染的巨噬細(xì)胞PPARγ 表達(dá)顯著增強(qiáng)，進(jìn)而上調(diào)脂肪酸轉(zhuǎn)位酶表達(dá)，促進(jìn)巨噬細(xì)胞攝取脂質(zhì)。這一研究與ALMEIDA 等［16］利用牛型分枝桿菌激活TLR2-NF-κB信號(hào)通路可誘導(dǎo)LDs 形成結(jié)論相符。PPARγ/CD36和CD11b/CD18/CD14 在脂筏中共表達(dá)，并與LXR和SREBPs協(xié)同促進(jìn)LDs積累。

巨噬細(xì)胞內(nèi)LDs 形成還與HIF-1α 上調(diào)導(dǎo)致脂解降低有關(guān)。KNIGHT 等［17］研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)核分枝桿菌感染能夠上調(diào)巨噬細(xì)胞內(nèi)TG、CE 含量，而IFN-γ預(yù)處理則顯著增強(qiáng)這一效應(yīng)，其機(jī)制可能與HIF-1α活化有關(guān)。HIF-1α 可通過上調(diào)缺氧誘導(dǎo)脂滴相關(guān)蛋白HILPDA，增加脂肪ATGL 泛素化降解，從而抑制巨噬細(xì)胞脂解。此外，PARK 等［18］研究發(fā)現(xiàn)，IFN-α 誘導(dǎo)的級(jí)聯(lián)反應(yīng)能夠通過改變?nèi)旧|(zhì)狀態(tài)，增強(qiáng)TLR4 刺激誘導(dǎo)的一系列轉(zhuǎn)錄改變，而NF-κB可直接結(jié)合到HIF-1α 啟動(dòng)子并上調(diào)其轉(zhuǎn)錄活性［19］，這可能是IFN 對(duì)TLRs 介導(dǎo)的脂質(zhì)代謝重編程調(diào)控的重要機(jī)制，但尚需進(jìn)一步驗(yàn)證。

總之，TLRs 激活下游信號(hào)通路和轉(zhuǎn)錄因子，通過增加脂肪酸合成和/或攝取并增強(qiáng)TG 合成、抑制TG 分解等，促進(jìn)巨噬細(xì)胞內(nèi)中性脂質(zhì)累積和LDs生成。

3 LDs在巨噬細(xì)胞感染應(yīng)答中的作用

3.1 為炎癥介質(zhì)提供儲(chǔ)存及合成場(chǎng)所 在感染灶中，病原體連同局部細(xì)胞產(chǎn)生的趨化因子、細(xì)胞因子可募集并活化巨噬細(xì)胞，活化的巨噬細(xì)胞可分泌多種細(xì)胞因子或炎癥介質(zhì)促進(jìn)炎癥反應(yīng)，而LDs 與巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)密切相關(guān)。LDs 在響應(yīng)病原體刺激后可調(diào)控脂質(zhì)活性分子生成，并通過自分泌途徑進(jìn)一步調(diào)控炎癥因子表達(dá)，從而參與巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。

LDs 是類二十烷酸儲(chǔ)存和加工的場(chǎng)所。類二十烷酸是多不飽和脂肪酸（PUFA）的代謝產(chǎn)物，如前列腺素（PGs）、凝血惡烷類（TXs）、白三烯（LTs）和脂質(zhì)素（LXs）等脂質(zhì)活性分子［20］。在白細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中，LDs 是以花生四烯酸（AA）為主的PUFA 主要儲(chǔ)存場(chǎng)所，這些PUFA 以酯化的形式儲(chǔ)存在LDs 核心或膜磷脂中［21］。此外，LDs 還含有類二十烷酸合成所需的多種酶，如環(huán)氧合酶（COX）、脂質(zhì)氧合酶（LO）。AA 通過COX 途徑產(chǎn)生PGs 和TXs，通過LO途徑產(chǎn)生LTs和LXs［22］。這些介質(zhì)從白細(xì)胞和/或其他細(xì)胞中釋放出來，通過與靶細(xì)胞上的G 蛋白偶聯(lián)受體結(jié)合來調(diào)控局部微環(huán)境中炎癥反應(yīng)和免疫反應(yīng)［23］。

LDs 累積可增強(qiáng)巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)。CASTOLDI 等［24］研究發(fā)現(xiàn)，LPS 和IFN-γ 協(xié)同刺激巨噬細(xì)胞后，LDs 的脂質(zhì)核心中含酯化AA 的TG 含量增加，而LDs 的膜磷脂中酯化AA 的含量無變化；DAGT1 抑制劑可抑制巨噬細(xì)胞中TG 合成和LDs形成，同時(shí)還可抑制前列腺素E2（PGE2）、IL-1β、IL-6 等炎癥因子產(chǎn)生；外源性添加PGE2 則抑制DAGT1 抑制劑介導(dǎo)的IL-6、IL-1β 等炎癥因子降低。VAN DIERENDONCK 等［25］研究發(fā)現(xiàn)，TLRs 可上調(diào)HILPDA 表達(dá)，抑制ATGL 分解TG，而HILPDA 基因敲除的巨噬細(xì)胞在響應(yīng)LPS刺激4～8 h能夠分泌更多的PGE2、IL-6，提示LDs 中TG 分解是AA 的重要來源。

3.2 介導(dǎo)巨噬細(xì)胞殺傷或清除病原體 活化的巨噬細(xì)胞通過吞噬作用、氧依賴性殺菌系統(tǒng)和非氧依賴性殺菌系統(tǒng)殺傷或清除病原體。抗微生物蛋白和肽類物質(zhì)是非氧依賴性系統(tǒng)的關(guān)鍵分子，其中一些重要成員已被證實(shí)定位于LDs，如Cathelicidin 抗菌肽（CAMP）、干擾素刺激基因（ISG）家族蛋白、其他抗微生物蛋白和肽類等。

3.2.1 CAMP CAMP 是一類具有廣譜抗微生物作用的肽類物質(zhì)，通過維生素D 信號(hào)通路誘導(dǎo)產(chǎn)生。LL-37 是人體內(nèi)唯一發(fā)現(xiàn)的CAMP［26］。BOSCH 等［4］研究發(fā)現(xiàn)，在人類巨噬細(xì)胞和肝細(xì)胞中CAMP 可響應(yīng)LPS 刺激表達(dá)上調(diào)，并通過N 端疏水結(jié)構(gòu)域定位到LDs；透射電鏡下，LPS 刺激后巨噬細(xì)胞內(nèi)LDs 和線粒體接觸減少，而LDs 和胞內(nèi)大腸桿菌接觸位點(diǎn)和接觸頻率增加；慢病毒轉(zhuǎn)染修飾CAMP 基因的Huh7 細(xì)胞對(duì)大腸桿菌、單核細(xì)胞增多性李斯特菌、耐甲氧西林金黃色葡萄球菌具有更高的抵抗力，并且該效應(yīng)可被脂質(zhì)預(yù)載加強(qiáng)。

3.2.2 ISG 家族蛋白 ISG 作為由IFN 誘導(dǎo)表達(dá)的基因，其編碼蛋白在宿主抵抗病毒感染過程中發(fā)揮重要作用［27］。部分具有抗病毒作用的ISG 家族蛋白定位于LDs 表面，如viperin、免疫相關(guān)GTP 酶、干擾素誘導(dǎo)蛋白等［4］。viperin 是目前研究最多的ISG 家族蛋白，其借助N 端兩親性α 螺旋定位至巨噬細(xì)胞內(nèi)LDs［28］。viperin 可催化CTP 產(chǎn)生ddhCTP 分子，ddhCTP分子能夠模擬病毒復(fù)制所需的核苷酸，并被整合至病毒基因組中，進(jìn)而阻止RNA 聚合酶工作，最終阻止病毒復(fù)制。此外，viperin 還可促進(jìn)先天免疫信號(hào)通路傳導(dǎo)增強(qiáng)IFN-γ產(chǎn)生［29］。

3.2.3 其他抗微生物蛋白和肽類 干擾素刺激基因15（ISG15）在先天免疫抗病毒中發(fā)揮重要作用。環(huán)指蛋白213是ISG15修飾的靶蛋白，巨噬細(xì)胞中環(huán)指蛋白213 在Ⅰ類IFN 信號(hào)傳導(dǎo)中被轉(zhuǎn)移至LDs 并在ISG15 修飾下完成寡聚化，從而具有廣泛的抗感染活性［30］。LDs 磷脂膜上嵌有各種抗微生物蛋白并成為巨噬細(xì)胞非氧依賴性殺菌系統(tǒng)中的重要一環(huán)。在感染因子作用于巨噬細(xì)胞后，LDs 通過與線粒體解偶聯(lián)而與病原體接觸增加，從而更好地殺滅攝取的病原體。

3.3 為病原體提供營(yíng)養(yǎng)底物和復(fù)制場(chǎng)所 在病原體和宿主長(zhǎng)期共同進(jìn)化過程中，病原微生物演化出了多種逃避或抑制宿主免疫應(yīng)答的機(jī)制。LDs 中脂質(zhì)成分是病原體潛在的物質(zhì)能量來源，被巨噬細(xì)胞吞噬內(nèi)化的某些病原體可通過靶向LDs獲得營(yíng)養(yǎng)底物和復(fù)制場(chǎng)所。

PEYRON 等［31］研究發(fā)現(xiàn)，結(jié)核分枝桿菌的氧化型分枝菌酸誘導(dǎo)人單核細(xì)胞來源的巨噬細(xì)胞轉(zhuǎn)化為富含LDs的泡沫巨噬細(xì)胞；電鏡下可觀察到，在結(jié)核分枝桿菌H37Rv感染11天后的單核細(xì)胞中，一些含菌的吞噬體靠近胞內(nèi)LDs，部分包繞LDs 形成類似脂肪自噬的鏡下結(jié)構(gòu)，并且有菌體轉(zhuǎn)移至LDs 中。ROQUE 等［32］研究發(fā)現(xiàn)，牛型分枝桿菌胞壁成分脂阿拉伯甘露聚糖、磷脂酰肌醇甘露糖苷和宿主細(xì)胞蛋白R(shí)ab7 可介導(dǎo)LDs 和吞噬體接觸，但LDs 是否發(fā)生脂肪自噬為結(jié)核分枝桿菌提供營(yíng)養(yǎng)底物仍有待證實(shí)。此外，DIAS 等［33］在COVID-19 患者單核細(xì)胞或體外感染SARS-COV-2 的Vero 細(xì)胞中均發(fā)現(xiàn)LDs 累積，在免疫熒光和透射電鏡下可觀察到病毒成分位于LDs 表面及脂質(zhì)核心邊緣，而抑制DAGT1 可減少LDs 累積的同時(shí)顯著降低病毒復(fù)制速率和炎癥因子水平，提示LDs 可能通過提供脂質(zhì)成分和組裝平臺(tái)支持某些病毒復(fù)制。因此，LDs 不僅可為病原體生存和繁殖提供物質(zhì)能量基礎(chǔ)，還可為某些胞內(nèi)病原體提供相對(duì)隔絕的環(huán)境，從而協(xié)助其逃避被免疫清除。

綜上所述，LDs 是一種功能活躍、動(dòng)態(tài)變化的脂性細(xì)胞器，在巨噬細(xì)胞對(duì)病原微生物感染的免疫應(yīng)答中，TLRs 先天免疫通路激活誘導(dǎo)LDs 形成，一方面通過上調(diào)表面的抗微生物蛋白和肽類、合成脂類炎癥介質(zhì)等方式參與巨噬細(xì)胞對(duì)病原體的免疫炎癥反應(yīng)，另一方面某些病原體也可靶向LDs 獲取自身所需的營(yíng)養(yǎng)底物和復(fù)制場(chǎng)所。成功的先天免疫能夠限制病原體復(fù)制，從而限制感染進(jìn)展并為適應(yīng)性免疫徹底清除病原體創(chuàng)造條件和時(shí)機(jī)?？紤]到目前抗菌藥物耐藥形勢(shì)嚴(yán)峻，調(diào)控LDs 介導(dǎo)的先天免疫有可能成為抗感染治療新的策略，進(jìn)一步闡明病原體與LDs 的相互作用機(jī)制將有助于發(fā)現(xiàn)新的治療靶點(diǎn)。