鉴定与致肥胖记忆相关的CD4+T细胞亚群

作     者：郑尚 

作者单位：南京大学 

学位级别：硕士

导师姓名：高翔;林兆宇

授予年度：2021年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100201[医学-内科学(含：心血管病、血液病、呼吸系病、消化系病、内分泌与代谢病、肾病、风湿病、传染病)] 10[医学] 

主      题：肥胖 代谢 肥胖记忆 体重恢复 CD4+T细胞 CD300c 

摘      要：目前全球范围内肥胖或超重人群数量已超过19亿。肥胖与一系列的急性与慢性疾病的发展息息相关,其中包括心血管疾病,高血压,关节炎,II型糖尿病,阿尔茨海默氏病和多种类型癌症,同时肥胖也会增加儿童患病致死致残的几率。因此肥胖是一个影响全球公共卫生健康的危险因素。目前体重调节的方案有很多报道,包括外科手术干预,减肥药物,运动减重,饮食调节和控制。但是这些方案不仅消耗时间和精力,而且所取得的成果也十分有限。尽管这些方案能够在短时间内降低体重,但是很难维持长期的减重效果。这是因为在减肥过程中或者之后病人都会发生体重反弹。即使保持饮食控制和坚持运动,大多数病人在减重后2-3年内恢复原来体重甚至在原来的基础上增加。这种体重反弹的现象被称为“肥胖记忆。体重反弹后,再采用更加严格的减重方案使体重降低,往往会导致体重的不断地减少和增加,这被称为“体重震荡。体重震荡被证明与增加体重脂肪含量以及脂肪组织中T细胞累计有关。我们实验室之前的研究证明从脾脏分离的CD4T细胞承载肥胖记忆。我们发现与对照小鼠相比,有肥胖历史的C57BL/6J小鼠体重增加的速度往往更迅速。而有肥胖历史的Rag1小鼠则没有发生这一现象。同时通过细胞移植实验,我们发现如果将从有肥胖历史的小鼠脾脏中CD4T细胞转移到同品系没有肥胖历史的受体小鼠中,那么受体小鼠也会出现与阳性对照相似的体重增加趋势。而如果供体是没有过肥胖历史的小鼠则不会出现体重增长加速的现象。以上实验结果证明有过肥胖历史的小鼠体内会保留肥胖记忆,而肥胖记忆的载体是CD4T细胞。为了研究肥胖记忆的机制,我们进一步开展了以下研究:首先,我们进行了单细胞测序实验。因为我们实验室之前的移植实验证明脾脏中的CD4T细胞能够承载肥胖记忆,所以我们接下来的实验以脾脏中分离的CD4T细胞为实验材料。实验包括三组小鼠:肥胖记忆组(MOH),对照组(CON)和高脂饲喂组(DIO)。MOH组先8周的高脂饲喂,随后通过4周的限制饮食使高脂小鼠体重逐渐降低至与CON组小鼠相同的水平。在此期间,DIO组小鼠一直保持高脂饲料饲喂,CON组保持正常饲料饲喂。在小鼠模型构建成功后,从脾脏中分离CD4T细胞来进行单细胞测序。测序结果显示CD4CD127T细胞群体中一些亚群(2,3,5,7,10,13)的比例在MOH组和DIO组显著增加。我们进一步分析了这些细胞亚群的富集基因以及特征性标记。其中10号细胞亚群高表达中央记忆细胞的基因特征CD44和CD62L。1号,3号,13号细胞亚群表达组织滞留记忆T细胞的基因特征高表达CD44,低表达CD62L,这与效应性记忆T细胞(T )特征相符合。其次,CD4T细胞储存肥胖记忆提示机体中必然存在刺激CD4T细胞的信号,且该刺激信号应该在肥胖阶段和体重反弹阶段显著增加。脂质可以储存过剩的能量,同时参与哺乳动物的免疫反应中。我们通过血清脂质质谱来检测了肥胖后减重小鼠血清脂质变化。实验结果显示磷脂酰乙醇胺(Phosphatidylethanolamine,PE)的含量明显升高。PE是一种二级膜磷脂分子,可以行使多种生物功能,包括膜结构稳定,食物摄入调节和药物输送。另外,PE也是细胞膜主要磷脂分子。PE与包括肥胖在内的代谢疾病之间的联系得到了强调。而PE的受体主要是CD300家族蛋白。单细胞测序结果显示CD300家族表达阳性细胞显著富集在在7号和10号细胞亚群中。而其中特异富集在10号细胞亚群中的CD300c是一种激活型细胞表面受体,且对其刺激作用最大的信号分子就是PE。综上,10号细胞亚群可能是肥胖记忆中最重要的。进一步通过体外实验证明PE可以刺激表达CD300c的CD4T细胞增殖。这些结果都提示PE可以作为信号分子来激活CD4T细胞,产生肥胖记忆的。在这项研究中,我们进一步研究了CD4CD127CD300cT细胞在肥胖记忆中的功能。同时小鼠血清中的PE含量被上调。我们通过实验证明PE可以激活CD4T细胞的CD300c。总结来说,CD4CD127CD300cT细胞在肥胖过程中可能被PE激活承载肥胖记忆。