【原】Nat Commun丨吉林大学王权团队发现B细胞中Tlr9可调节肥胖

脑声常谈 2024-05-23 发布于上海

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Toll样受体9（TLR9）可以识别细菌、病毒和自身DNA，并在免疫和炎症中发挥重要作用。然而，对TLR9在肥胖中的作用的研究较少。

基于此，2024年5月18日吉林大学王权教授研究团队在Nature communications杂志发表了“Tlr9 deficiency in B cells leads to obesity by promoting inflammation and gut dysbiosis”揭示了B细胞中Tlr9的缺乏通过促进炎症和肠道生态失调而导致肥胖。

在这里，研究者利用B细胞特异性Tlr9缺陷（Tlr9^fl/fl/Cd19Cre^+/-，KO）B6小鼠，并使用高脂肪饮食建立肥胖小鼠模型。与对照组小鼠相比，B细胞特异性Tlr9缺陷小鼠表现出脂肪组织炎症增加、体重增加、葡萄糖和胰岛素耐受性受损。此外，来自KO小鼠的肠道微生物群在转移到无菌小鼠时，诱导了一种促炎状态，导致免疫和代谢失调。通过16 S rRNA基因测序，研究者鉴定了改变的肠道微生物群落，包括减少的毛螺菌属，这可能在KO小鼠的代谢改变中发挥作用。研究者发现了一个重要的网络，涉及Tlr9、Irf4和Il-10，它将代谢稳态、B细胞和T细胞的功能以及肥胖症中的肠道微生物群相互连接起来。

图一 B细胞特异性Tlr9缺乏会导致肥胖

为了研究B细胞Tlr9在肥胖中的作用，研究者利用B细胞特异性Tlr9缺陷C57BL/6小鼠（Tll9^fl/fl/Cd19Cre^+/-B6），并研究了Tlr9^fl/fl /Cd19Cre^+/-B6小鼠（指定为KO组）和Tll9^fl/fl/Cd19Cre^-/-B6对照。为了验证Cd19Cre^+/- B6对照小鼠是否表达与Tlr9^fl/fl /Cd19Cre^-/-B6对照小鼠相同的表型，喂养三组小鼠-Tlr9^fl/flB6（Ctr_flox）、Cd19Cre^+/- B6（Ctr_Cre）和Tlr9^fl/fl Cd19Cre^+/-B6（KO）高脂肪饮食6周。观察到Ctr_flox和Ctr_Cre两个对照组之间的体重没有显著差异，而KO组鼠的体重明显高于Ctr_flox和Ctr_Cre的小鼠。此外，发现两组对照组之间的腹腔葡萄糖耐量试验（IPGTT）没有明显差异。因此，以下实验使用Tlr9^fl/fl /Cd19Cr^e+/- B6（KO）小鼠和Tlr9^fl/fl/Cd19Cre/-Cr6（Ctr_flox）对照小鼠，研究在6周龄时喂食高脂肪饮食的雄性小鼠，持续12周，每周监测体重，观察到KO组的体重增加明显多于对照组，KO组肝脏中有更多的脂肪堆积。然而，两组之间的食物摄入量没有显著性差异。接下来，研究者测量了两组小鼠的空腹血糖和胰岛素水平，并进行了葡萄糖和胰岛素耐受性试验。观察到KO组糖耐量受损，IPGTT的曲线下面积（AUC）更高。。这些数据表明，B细胞中的TLR9在肥胖的发育中起着保护作用，没有TLR9的B细胞会加速肥胖和相关的代谢异常。

图二 B细胞中Tlr9的缺失同时改变了B细胞和T细胞的反应和功能

为了确定TLR9对B细胞和T细胞功能的影响，研究者分别用B细胞刺激）或T细胞刺激KO和对照小鼠的脾细胞。发现Tlr9缺失的B细胞对B细胞受体和共刺激分子刺激的增殖反应受损。有趣的是，与对照组相比，KO组的增殖T细胞对TCR和共刺激分子刺激的反应明显增强。接下来，评估了脾细胞对不同先天免疫刺激的增殖反应，包括Pam3Csk4、脂多糖（LPS）和CpG（分别为TLR2、TLR4和TLR9激动剂）。B细胞表达高水平的TLRs，发现来自KO小鼠的脾细胞对先天免疫刺激、LPS和CpG的反应受损，但对TLR2激动剂Pam3Csk4的反应正常。根据对T细胞刺激的高增殖反应，KO小鼠的培养上清液中IFN-γ和IL-l-17a水平显著升高，这表明T细胞功能的增强可能有助于促炎环境。为了验证B细胞的特异性功能，从KO和对照小鼠中纯化了脾B细胞，并使用相同的激动剂刺激B细胞。发现使用KO小鼠纯化的B细胞，B细胞对适应性和先天免疫刺激的反应受损。总的来说，这些研究表明TLR9在B细胞中的关键作用，它影响B细胞的功能（减少增殖和改变细胞因子的产生），并伴随着T细胞对炎症环境的功能的增强。

图三 B细胞中Tlr9的缺失会导致免疫细胞和肠道微生物群的代谢紊乱

研究者已经表明，Tlr9缺乏B细胞改变宿主代谢和免疫细胞，为了进一步确定免疫细胞在宿主代谢中的作用，将KO和Ctr供体小鼠的脾淋巴细胞过继转移至4周龄SPF Rag1-/- B6小鼠中，然后当受体小鼠6周大时进行HFD。接受来自KO供体的免疫细胞的受体SPF Rag1^-/- B6小鼠的体重要高得多。此外，接受SPF Rag1^-/-B6小鼠具有更高的空腹血糖水平，糖耐量受损，在IPGTT中有更高的AUC值。基于B细胞中Tlr9缺失对代谢功能的影响，以及肠道微生物群对免疫系统和代谢的影响，研究者进一步研究了是否有特定的肠道细菌导致了代谢变化。对无菌Rag1^-/- B6受体小鼠使用不同的肠道细菌和免疫细胞组合进行了一系列交叉实验设计。IPGTT结果显示，用KO供体脾细胞转移的无菌Rag1^-/-B6受体小鼠与用Ctr供体小鼠脾细胞转移的受体小鼠相比，有更多的糖耐量受损。此外，用来自KO供体的脾细胞转移的受体小鼠以及来自KO供体的肠道细菌的受体小鼠比接受来自KO供体的脾细胞和来自Ctr供体的细菌的受体小鼠的糖耐量受损更严重。IPGTT的AUC也表明，来自KO供体的免疫细胞和肠道细菌的无菌Rag1^-/-B6受体的AUC最高。结果表明，B细胞功能障碍和肠道微生物群的改变都是导致代谢所必需的，B细胞的变化和Tlr9缺失似乎对宿主的代谢功能障碍有更强的影响，而肠道微生物群的改变增强了代谢变化。

总结

总的来说，研究者的研究使用了B细胞中TLR9缺乏的小鼠，研究了TLR9、适应性免疫和肠道微生物群之间的串扰，导致炎症环境和对肥胖和相关代谢变化的易感性增强。肥胖是一种具有多种病因的系统性代谢紊乱，研究为TLR9在肥胖中B细胞中的作用提供了见解。因此，在B细胞中靶向TLR9可能具有预防和/或治疗肥胖和肥胖相关疾病的治疗潜力。