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科学家发现,细胞内的脂质滴是先天免疫枢纽,可为抵抗病原体提供有利环境

说起脂肪、油,不管是真实的肥肉还是人到中年的油腻,给人的感觉可能都不是太好,恨不得除之后快。

不过油脂本身没有罪过,它的高热量特性能够为机体储存大量的能量,是细胞关键的营养来源;同时,油脂也身扛免疫大旗,能够成为先天免疫的核心

不不不,这回说的不是勇猛可爱的脂肪细胞,而是我们细胞内的那些脂质滴(LDs)。

近期,一项发表在《科学》杂志上的新研究成果为我们揭示了细胞内脂质滴的关键免疫功能。脂质滴一方面能够通过调控线粒体功能改变代谢环境,一方面可以募集多种先天免疫蛋白,由此构成了先天免疫的关键![1]

今天要说的脂质滴,本质上其实就是一滴“油”,不过它有非常丰富的功能,首先就是作为一大营养来源,能够促进线粒体的β氧化,为机体提供能量

不仅机体依赖脂质滴提供能量,外来入侵的病原体也是会盯上这个令人垂涎的资源库。已经有很多研究发现,在多种寄生虫、致病细菌以及病毒的生命周期中,都存在靶向脂质滴行为。目前科学家们普遍认为,脂质滴会通过给入侵者提供生存基础来支持感染。

不过,细胞会就这样傻看着自家的资源被掠夺吗?

在漫长的进化中,逐渐出现了有效的防御机制,有研究证据表明,脂质滴很有可能就积极参与了先天免疫。自己当诱饵自己杀敌,真的是很能!

那么这一滴油具体做了些什么呢?

研究者们首先尝试验证了一下脂质滴是否真的能够协助抗菌。他们通过脂多糖(LPS)激活小鼠肝细胞,并提取脂质滴观察它们对大肠杆菌感染细胞的影响。

在脂多糖激活免疫之后,可以观察到细胞中脂质滴的数量明显增加了,虽然个头是比对照组小了一点。而这些脂质滴可以明显抑制大肠杆菌的生长繁殖

经过LPS激活的脂质滴能够更好地抑制大肠杆菌增殖

再进一步通过显微镜观察,可以看到脂质滴和细菌们频繁亲密接触,显然脂质滴亲力亲为地参与了抗菌行动。

可以看到脂质滴(绿)与细菌(蓝)亲密接触

研究者分析了与脂质滴相关蛋白表达的变化,确定了689种蛋白,其中317种水平增加,372种的表达水平降低了。从功能上看,上调的蛋白主要与炎症反应有关,下调的蛋白则与脂质滴和线粒体相互作用有关

其中尤其值得关注的是一组脂质滴表面蛋白PLIN。

在PLIN家族的5个成员中,PLIN5是唯一一种LPS刺激后下调的蛋白。研究者发现,PLIN5负责的其实是让脂质滴和线粒体相聚。当通过病毒转染使细胞高表达PLIN5,脂质滴与线粒体的接触明显增加了

线粒体本身是先天免疫的关键细胞器,脂质滴接触线粒体可以给线粒体提供脂肪酸,促进氧化磷酸化。但是在免疫激活的情况下,先天免疫细胞其实更需要糖酵解、减少氧化磷酸化的

所以,当免疫开始,PLIN5表达下调,其实是促进了脂质滴和线粒体的解耦联,为免疫大战开启了一个更有利的代谢环境

可见绿色荧光标记的PLIN5

另外一个值得关注的PLIN家族成员是PLIN2。研究者分析了脂质滴相关的蛋白网络,发现很多已知的免疫蛋白都与PLIN2关系紧密,其中包括抗寄生虫蛋白IGTP、抗病毒蛋白viperin、好几种GTPase以及广谱抗菌肽CAMP。由此可以知道,PLIN2实际上是免疫蛋白们的集结号,可以召唤它们在脂质滴表面集合

在脂质滴周围发现了大量的抗菌蛋白

当细胞过量表达脂质滴相关的CAMP,细胞对大肠杆菌、MRSA、铜绿假单胞菌、李斯特菌等知名致病菌的抵抗力都强了很多。

由此可见,细胞里这一滴油还真是好东西,不仅能够吸引火力集中病原体,还能够创造对免疫有利的环境,并根据病原体的种类激活不同的免疫通路。

这个油啊,就不用去了!

参考资料:

[1]https://science.sciencemag.org/content/370/6514/eaay8085

[2]https://science.sciencemag.org/content/370/6514/294

本文作者 | 代丝雨

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