Nat Commu | 脂肪还可以用来抵抗感染

血液里不同谱系的细胞如红细胞、B细胞、T细胞、单核细胞等等均是来自于造血干细胞。为了维持机体对于这些谱系细胞的大量需求，造血干细胞需要维持自我更新与分化的平衡。当机体失血时，造血干细胞在接收到信号后会迅速分化出红细胞以补充血液里红细胞；当机体被感染时，造血干细胞也会分化出白细胞来应对感染。

代谢对于细胞至关重要，造血干细胞也需要在糖酵解和氧化磷酸化中维持着平衡。在静息状态下，造血干细胞线粒体活性低，需要无氧糖酵解来维持自身对能量的需求。在应激条件下，造血干细胞线粒体活性增加，需要依赖氧化磷酸化来提供能量。这一能量转化可以保证造血干细胞扩增和分化过程中对能量的需求。脂肪也可以作为能量来源，原始造血干细胞以及多系潜能祖细胞都可以利用脂肪来产生能量，已有研究证明抑制脂肪氧化可以减少这些细胞的干性和分化潜能。那么脂肪是否也与机体感染下的造血干细胞分化有关系呢？

2021年12月8日，英国University of East Anglia的Stuart A. Rushworth和Kristian M. Bowles以及Quadram Institute的Naiara Beraza合作在Nature Communications期刊上发表文章Free fatty-acid transport via CD36 drives β oxidation-mediated hematopoietic stem cell response to infection，向我们揭示了造血干细胞如何利用脂肪来抵抗感染。

研究人员首先利用沙门氏菌（S. typhimurium）或LPS处理小鼠后发现血清中游离脂肪酸水平升高，造血干细胞循环加速并且摄入游离脂肪酸增加，同时MPP以及LSK细胞均表现出游离脂肪酸摄入增加。

接下来研究人员确定了感染后造血干祖细胞（HSPC）的代谢状态，发现氧化磷酸化水平升高而糖酵解并没有发生改变。为了确认脂肪代谢（脂肪β氧化）是否有参与，研究人员使用了β氧化抑制剂（etomoxir，Eto，其作用靶点为CPT1）处理了分离出的LSK细胞，发现其可以抑制感染条件下的LSK细胞的氧消耗率（OCR），敲低CPT1A则会导致在面对LPS感染时HSC扩增受到抑制。这一结果证明了HSC在面对感染时，需要脂肪β氧化来维持自己的扩增。

有多个膜蛋白与细胞摄取脂肪有关，比如CD206，CD36，FABP，FATP等，研究人员进行了筛查，同时结合CD36抑制剂和敲除小鼠模型确定了CD36在造血干细胞摄入游离脂肪酸中的关键作用。

总之，这一研究揭示造血干祖细胞在面临机体受到感染时，会通过CD36摄入游离脂肪酸，从而将代谢由糖酵解转变为β氧化，从而扩增和分化产生大量的免疫细胞以抑制感染。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-021-27460-9.pdf