The obesity-induced adipokine sST2 exacerbatesadipose T reg and ILC2 depletion and promotesinsulin resistance
作者：Xu-Yun Zhao, Linkang Zhou, Zhimin Chen, Yewei Ji, Xiaoling Peng, Ling Qi, Siming Li and Jiandie D. Lin. (Life Sciences Institute and Department of Cell and Developmental Biology, University of Michigan Medical Center, Ann Arbor, MI 48109, USA. Department of Biochemistry and Molecular Cell Biology, Shanghai Key Laboratory for Tumor Microenvironment and Inflammation, Key Laboratory of Cell Differentiation and Apoptosis of National Ministry of Education, Shanghai Jiao Tong University School of Medicine, Shanghai, China.Department of Cardiology, Shanghai Chest Hospital, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai, China.)
發表情況：Sci Adv 2020 May 13;6(20):eaay6191. doi: 10.1126/sciadv.aay6191.
在肥胖症中，脂肪細胞釋放一系列促炎細胞因子和趨化因子，從而導致促炎免疫細胞的募集增加，免疫信號的這種促炎性極化伴隨著脂肪庫中駐留調節性T細胞（T regs）和第2組先天淋巴樣細胞（ILC2s）的消耗，導致肥胖相關的脂肪功能障礙和胰島素抵抗，肥胖期間脂肪組織T reg和ILC2穩態破壞的潛在機制？
1.確定了sST2是與肥胖相關的脂肪因子，它可以破壞脂肪T reg和ILC2穩態以及胰島素敏感性。
2.確定Zbtb7b為脂肪細胞中TNFα信號和sST2表達的負調節劑，Zbtb7b為sST2表達的轉錄阻遏物。
脂肪駐留調節性T細胞（T regs）和第2組先天性淋巴樣細胞（ILC2s）的消耗與肥胖相關的胰島素抵抗有因果關係。然而，致病性信號的分子性質抑制了肥胖中的T regs和ILC2s。在這裡，研究確定了白介素（IL）–33受體ST2（sST2）的可溶性同工型為肥胖誘導的脂肪因子，可減弱IL-33信號傳導並破壞脂肪組織中的T reg / ILC2動態平衡，從而加劇肥胖相關的胰島素抵抗老鼠。研究證明了sST2是Zbtb7b對抗的脂肪細胞中TNFα信號傳導的靶標。Zbtb7b的脂肪特異性消融增強了脂肪sST2基因的表達，導致脂肪駐留T regs減少/ ILC2s，更明顯的脂肪組織炎症和纖維化，以及小鼠葡萄糖體內穩態受損。從機制上講，Zbtb7b通過使IκBα不穩定來抑制TNF-α響應的NF-κB活化。這些發現揭示了參與肥胖以驅動免疫代謝環境的病理變化的脂肪因子免疫信號通路。
Depletion of fat-resident regulatory T cells (Tregs) and group 2 innate lymphoid cells (ILC2s) has been causally linked to obesity-associated insulin resistance. However, the molecular nature of the pathogenic signals suppress adipose Tregs and ILC2s in obesity remains unknown. Here, we identified the soluble isoform of interleukin (IL)–33 receptor ST2 (sST2) as an obesity-induced adipokine that attenuates IL-33 signaling and disrupts Treg/ILC2 homeostasis in adipose tissue, thereby exacerbates obesity-associated insulin resistance in mice. We demonstrated sST2 is a target of TNFα signaling in adipocytes that is countered by Zbtb7b. Fat-specific ablation of Zbtb7b augments adipose sST2 gene expression, leading to diminished fat-resident Tregs/ILC2s, more pronounced adipose tissue inflammation and fibrosis, and impaired glucose homeostasis in mice. Mechanistically, Zbtb7b suppresses NF-κB activation in response to TNFα through destabilizing IκBα. These findings uncover an adipokine-immune signaling pathway that is engaged in obesity to drive the pathological changes of the immunometabolic landscape.
圖1 肥胖相關的脂肪T regs減少與sST2的表達和分泌增加有關
（A）在餵食HFD 8周的C57BL / 6J小鼠隊列中，eWAT Foxp3和IL-33 mRNA水平與體重之間的相關性。（B）ST2同工型的示意圖。箭頭指示同工型特異性qPCR引物的位置。（C）qPCR分析一組食物的小鼠中sST2和ST2L表達的結果，這些小鼠餵了chow（實心，n = 4）和HFD（空腹，n = 4）。（C）中的數據表示平均值±SEM。* P <0.05，** P <0.01，*** P <0.001，瘦與肥胖，兩尾未配對的學生t檢驗。（DqPCR分析從瘦小鼠（實心，n = 3）和HFD餵養（空腹，n = 3）小鼠的eWAT分離的基質血管分數（SVF）和脂肪細胞（Adp）中的基因表達。數據表示平均值±SEM。** P <0.01，SVF vs Adp，雙向ANOVA。（E）在來自於以食物和高脂飲食餵養的小鼠的eWAT外植體培養物中的條件培養基（CM）中sST2的濃度（n = 3）。（F）qFPCR分析了用IL-33（10 ng / ml）或未使用重組sST2（100 ng / ml）處理的HFD餵養小鼠（n = 3）的eWAT外植體中的基因表達。（E）和（F）中的數據表示平均值±SEM。* P <0.05，*** P<0.001，食物對HFD（E）和rST2 + IL-33對IL-33（F），兩尾未配對學生t檢驗。（C）至（F）中的數據代表三個獨立實驗。
圖2 sST2的過表達加劇了HFD誘導的胰島素抵抗
（A）用HFD連續10周用AAV-GFP（空心，n＝ 5）和AAV-sST2（實心，n＝ 6）轉導的小鼠的體重。數據表示平均值±SEM，雙向ANOVA，進行多次比較。（B）血糖和血漿胰島素濃度。數據表示平均值±SEM。* P <0.05，GFP對sST2，兩尾未配對的學生t檢驗。（C）分別在餵飼HFD 9周和11周後，用AAV-GFP（空心，n = 6）或AAV-sST2（實心，n = 7）轉導的小鼠中的GTT（左）和ITT（右）。數據表示平均值±SEM。* P <0.05，** P <0.01，*** P<0.001，GFP與sST2，雙向ANOVA，具有多個比較。（A）至（C）中的數據代表三個獨立實驗。（D）蘇木精和曙紅（H＆E）和eWAT切片的天狼星紅染色（上）以及CLS和纖維化陽性區域的定量（下）。（E）eWAT基因表達的qPCR分析。（F）eWAT中來自轉導小鼠的常駐T regs和ILC2s的代表性門控。（G）CD45 + SVF細胞中免疫細胞的百分比。（E）和（G）中的數據表示平均值±SEM。* P <0.05，** P <0.01，GFP vs sST2，兩尾不成對學生t測試。（D）至（G）中的數據代表三個獨立實驗。比例尺= 100μm。
圖3 TNFα刺激脂肪細胞sST2的表達和分泌，而TNFα則被Zbtb7b拮抗
（A）eWAT sST2基因表達與體重（左）和Ccl2表達（右）之間的相關性。（B）用媒介物（Veh），IL-1β（10 ng / ml），TNFα（10 ng / ml）或IFN-γ（10 ng / ml）處理的分化C3H10T1 / 2脂肪細胞中sST2 mRNA表達的qPCR分析持續24小時（左）或指定劑量的TNFα（右）。數據代表平均值±SD（n = 3）。** P <0.01，*** P <0.001，相對於Veh，單向方差分析。（C）用Veh或TNFα（10 ng / ml）處理24小時的C3H10T1 / 2脂肪細胞（左）或eWAT外植體培養物（右）中CM中sST2的濃度。數據代表平均值±SD（n = 3）。*** P<0.001，Veh與TNFα，兩尾未配對的學生t檢驗。（D）在有或沒有NF-κB抑制劑VIII（VIII; 4μM）的情況下，用TNFα（10 ng / ml）處理的脂肪細胞中sST2 mRNA表達（左）和濃度（右）24小時。數據代表平均值±SD（n = 3）。*** P<0.001，Veh對VIII，雙向ANOVA。（B）至（D）中的數據代表三個獨立實驗。（E）HFD餵養小鼠中Zbtb7b的eWAT mRNA表達與體重（左）和sST2（右）之間的相關性。（F）qPCR分析Zfb7b在SVF和從進食（實裝，n = 3）或HFD進食（開放，n= 3）滑鼠eWAT。數據表示平均值±SEM。*** P <0.001，SVF vs Adp，雙向ANOVA。（ģ）在eWAT來自WT（填充，Zbtb7b表達的qPCR分析Ñ = 5）和的ob / ob（打開，Ñ = 3）或WT（填充，Ñ = 4）和的db / db（打開，Ñ = 4）老鼠。數據表示平均值±SEM。* P <0.05，** P <0.01，瘦與肥胖，兩尾未配對學生t檢驗。（H和I）用10 ng / mlTNFα處理24小時的分化C3H10T1 / 2脂肪細胞（H）和外植體脂肪培養物（I）中Zbtb7b表達的qPCR分析。（H）和（I）中的數據表示平均值±SEM。* P<0.05，Veh與TNFα，雙側非配對t檢驗。（J）TNFα（10 ng / ml）處理24小時後，來自表達載體（Vec）或Zbtb7b的C3H10T1 / 2脂肪細胞的sST2 mRNA表達（左）和CM中的濃度（右）。數據代表平均值±SD（n = 3）。*** P<0.001，Vec對Zbtb7b，雙向ANOVA。（F）至（J）中的數據代表三個獨立實驗。
圖4 Zbtb7b的脂肪細胞特異性失活加劇了胰島素抵抗
（A）由HFD餵養的對照組（Flox; n = 12）和ZAKO（n = 9）小鼠的血糖和血漿胰島素濃度。數據表示平均值±SEM。* P <0.05，Flox與ZAKO，兩尾未配對的學生t檢驗。（B）分別餵食HFD 8周和11周的Flox（空心，n = 12）和ZAKO（實心，n = 9）小鼠中的GTT（左）和ITT（右）。數據表示平均值±SEM。* P <0.05，** P <0.01，*** P<0.001，Flox與ZAKO，雙向ANOVA進行多次比較。（A）和（B）中的數據代表三個獨立的實驗。（C）靜脈注射生理鹽水（Sal; Flox，開放，n = 7; ZAKO，填充，n = 3）和胰島素（Ins; Flox，開放，n）後，餵食HFD的Flox和ZAKO小鼠的eWAT裂解液的免疫印跡為13周＝ 5；和ZAKO，填充，n＝ 5）10分鐘。（D）用鹽水或胰島素治療的小鼠的血漿非酯化脂肪酸（NEFA）和β-羥基丁酸酯濃度。數據表示平均值±SEM。* P <0.05，Flox與ZAKO，雙向ANOVA。（E）HFD餵養的小鼠的eWAT和肝臟切片的H＆E和Sirius紅染色。右側顯示了CLS和纖維化陽性區域的定量。（F）肝甘油三酸酯（TAG）含量。（G）用TNFα（10 ng / ml）處理24小時的Flox和ZAKO小鼠的外植體脂肪培養物中sST2的mRNA表達（左）和分泌（右）。數據代表平均值±SEM（n = 4）。* P<0.05，** P <0.01，*** P <0.001，Flox與ZAKO，雙向ANOVA。（E）至（G）中的數據代表三個獨立實驗。比例尺= 100μm。
圖5 Zbtb7b的脂肪細胞特異性失活減少了脂肪駐留的T regs和ILC2s
（A）HFD餵養的Flox（n = 12）和ZAKO（n = 9）小鼠的外植體脂肪培養和血漿中CM中sST2的濃度。（B）代表來自Flox和ZAKO小鼠的駐留脂肪的T reg和ILC2細胞。（C）來自HFD餵養的Flox和ZAKO小鼠的CD45 + SVF細胞中免疫細胞的百分比。（D）來自Flox和ZAKO小鼠的eWAT基因表達的qPCR分析。（A），（C）和（D）中的數據表示平均值±SEM。* P <0.05，** P <0.01，*** P <0.001; Flox與ZAKO，兩尾未配對的學生t檢驗。（EqPCR分析了用IL-33（40 ng / ml）處理24小時的，由HFD餵養的Flox和ZAKO小鼠的外植體脂肪培養物中的基因表達。數據代表平均值±SEM（n = 6）。* P <0.05，** P<0.01，*** P <0.001，Flox與ZAKO，雙向ANOVA。（A）至（E）中的數據代表三個獨立實驗。
圖6 Zbtb7b通過與β-TrCP競爭hnRNPU結合來穩定IκBα
（A）來自HFD餵養的Flox和ZAKO小鼠的總eWAT裂解物的免疫印跡。（B）用載體或TNFα（10ng / ml）處理15分鐘的表達載體（vec）或Zbtb7b（ZB）的C3H10T1 / 2脂肪細胞的總裂解物的免疫印跡。（C）來自瞬時轉染的HEK293T細胞的總裂解物和α-Myc免疫複合物的免疫印跡。醫管局，血凝素。（D）在指定的時間裡，用環己醯亞胺（CHX；100μg/ ml）處理的表達Vec或Zbtb7b的分化的10T1 / 2脂肪細胞的總裂解物的免疫印跡。（E）描繪Zbtb7b-sST2-IL-33信號通路在調節脂肪組織T reg中的作用的示意圖/ ILC2穩態和胰島素敏感性。（A）至（D）中的數據代表三個獨立實驗。
脂肪組織是內分泌激素，如瘦素，脂聯素，神經調節蛋白和4，其作用於中樞神經系統和外周組織上，以調節營養素和能量代謝（的不同方面的一個重要來源）。另外，脂肪細胞釋放多種細胞因子和趨化因子，從而促進免疫細胞的募集並在肥胖期間維持脂肪組織中的慢性炎症。現已確定，肥胖居民體內T regs和ILC2的消耗是免疫代謝異常的一個突出特徵，並且有助於脂肪組織炎症和胰島素抵抗。在這項研究中，確定了sST2是與肥胖相關的脂肪因子，它可以促進脂肪T reg和ILC2穩態以及胰島素敏感性的破壞。研究發現，肥胖觸發由脂肪細胞強烈誘導sST2表達和分泌。SST2的AAV介導的高度減少脂肪組織T暫存器並加劇了HFD誘導脂肪組織炎症和胰島素抵抗。在機制水平上，轉錄因子Zbtb7b通過抑制NF-κB信號傳導減弱TNFα誘導的sST2表達。這些發現將sST2確定為肥胖相關的脂肪因子，其減弱IL-33信號傳導並加劇胰島素抵抗。研究表明了脂肪細胞中代謝和炎症基因程序高度協調的情況，sST2為有害的脂肪因子的鑑定揭示了在肥胖症中恢復免疫代謝穩態的幹預措施的潛在目標。