Immunity封面文章:代謝網絡如何影響巨噬細胞極化

2021-01-07 生物谷

                                                                

2015年3月20日訊 /生物谷BIOON/ --近日,來自美國華盛頓大學的研究人員在著名國際免疫學期刊immunity發表封面文章,他們發現了調節巨噬細胞極化的新代謝機制,為開發調控免疫細胞代謝的藥物提供了新的可能性。

 

巨噬細胞的一個關鍵特性就是其能夠根據環境因子不同,向不同方向極化形成不同類型的巨噬細胞。巨噬細胞極化常伴隨著轉錄和代謝水平的變化,它的激活能夠顯著改變一些基因的表達以及部分化合物濃度。但直到最近,人們對於巨噬細胞激活帶來的變化仍只是了解一部分,仍不能全面解析。

 

為研究巨噬細胞極化,研究人員在RNA測序和對代謝物的高通量質譜檢測基礎上開發了一種檢測代謝產物變化的非靶向分析方法。通過結合生化反應網絡數據,研究人員最終發現了一系列能夠揭示巨噬細胞極化相關代謝機制的化學反應。基於這些信息,科學家們確定了最可能的代謝途徑,並利用同位素標記實驗和藥物抑制實驗證明了這些途徑確實對於巨噬細胞極化具有重要作用。

 

綜上所述,這些發現對於開發調控免疫細胞代謝,發揮促炎或抗炎作用的藥物具有重要提示,該項研究首次大規模地詳細描述了巨噬細胞極化過程中的生化反應和信號通路,具有重要意義。(生物谷Bioon.com)

 

本文系生物谷原創編譯整理。歡迎轉載!轉載請註明來源並附原文連結。更多資訊請下載生物谷資訊APP

 

 

 

Network Integration of Parallel Metabolic and Transcriptional Data Reveals Metabolic Modules that Regulate Macrophage Polarization

 

Abhishek K. Jha, Stanley Ching-Cheng Huang, Alexey Sergushichev, Vicky Lampropoulou, Yulia Ivanova, Ekaterina Loginicheva, Karina Chmielewski, Kelly M. Stewart, Juliet Ashall, Bart Everts5, Edward J. Pearce4, Edward M. Driggers46correspondenceemail, Maxim N. Artyomov

 

Macrophage polarization involves a coordinated metabolic and transcriptional rewiring that is only partially understood. By using an integrated high-throughput transcriptional-metabolic profiling and analysis pipeline, we characterized systemic changes during murine macrophage M1 and M2 polarization. M2 polarization was found to activate glutamine catabolism and UDP-GlcNAc-associated modules. Correspondingly, glutamine deprivation or inhibition of N-glycosylation decreased M2 polarization and production of chemokine CCL22. In M1 macrophages, we identified a metabolic break at Idh, the enzyme that converts isocitrate to alpha-ketoglutarate, providing mechanistic explanation for TCA cycle fragmentation. 13C-tracer studies suggested the presence of an active variant of the aspartate-arginosuccinate shunt that compensated for this break. Consistently, inhibition of aspartate-aminotransferase, a key enzyme of the shunt, inhibited nitric oxide and interleukin-6 production in M1 macrophages, while promoting mitochondrial respiration. This systems approach provides a highly integrated picture of the physiological modules supporting macrophage polarization, identifying potential pharmacologic control points for both macrophage phenotypes.

相關焦點

  • Notch信號通路調控巨噬細胞極化機制獲進展
    近年來,胰島素抵抗靶細胞如肝臟、脂肪、骨骼肌細胞及單核巨噬細胞在促炎/抗炎平衡中的調控作用越來越受到人們的關注。
  • 鈦種植體表面改性對巨噬細胞極化影響的研究進展
    相關研究表明,種植體的表面物理化學特性和形貌結構會影響巨噬細胞的分化及功能。所以,理解種植體植入後巨噬細胞生物學行為的改變及種植體表面改性對巨噬細胞極化的影響至關重要。本文就種植體表面改性與巨噬細胞極化相關的研究做一綜述,以期為種植體表面設計與提升種植體的臨床應用效果提供新的思路。 1.種植體植入後的免疫反應 種植體植入後機體的免疫反應是複雜的。
  • ...陳立功課題組合作在《免疫》發文揭示代謝分子肌酸的免疫調節功能
    該文章揭示了L-精氨酸的下遊代謝產物肌酸在幹擾素IFN-γ介導的巨噬細胞活化[M(IFN-γ)]和白介素IL-4介導的巨噬細胞活化[M(IL-4)]中分別發揮著關鍵調控作用。肌酸在哺乳動物中大多數分布在大腦、骨骼肌和心肌當中,主要通過轉運蛋白Slc6a8運輸到細胞內。
  • Toll樣受體信號重塑巨噬細胞代謝並促進組蛋白乙醯化
    Toll樣受體信號重塑巨噬細胞代謝並促進組蛋白乙醯化 作者:小柯機器人 發布時間:2019/12/19 14:23:09 德國波恩大學Eicke Latz課題組近日發現Toll樣受體(TLR)信號重塑巨噬細胞代謝,並通過ATP
  • Cell Metab:改變巨噬細胞代謝如何能夠阻止癌細胞轉移?
    2016年10月21日訊 /生物谷BIOON/ --科學家們最近發現參與癌症擴散的一個關鍵因素,他們證明可以通過改變巨噬細胞代謝來阻止癌細胞擴散該方法的關鍵之處在於讓巨噬細胞與形成腫瘤血管的細胞爭奪葡萄糖,導致腫瘤周圍血管形成得更加嚴格有序,從而阻止癌細胞通過血液循環擴散到其他器官。相關研究結果發表在國際學術期刊Cell Metabolism上。巨噬細胞是免疫系統的一個重要組成部分,既可以在清除病原體的過程中發揮正面作用,又會在癌症生物學中扮演負面角色,有研究證明腫瘤中包含一些特殊的巨噬細胞能夠幫助腫瘤血管形成。
  • Immunity:發現巨噬細胞識別危險細菌的蛋白「偵察兵」
    但是白細胞如何辨別哪些細菌是好的以及哪些是壞的呢?美國西北大學芬伯格醫學院(Northwestern University Feinberg School of Medicine)風溼病學研究教授Christian Stehlik領導的研究小組研究了一種白細胞類型---巨噬細胞,在免疫系統中它最早檢測並消滅有害細胞。
  • 聚己內酯纖維組織在體內外驅動巨噬細胞極化並調節肌腱炎症活化
    在這項工作中,研究了電紡生物材料和外部機械載荷的內在拓撲線索如何協同引導巨噬細胞活化以及巨噬細胞-肌腱成纖維細胞的串擾效應。在機械加載和未加載的條件下,使用定向或隨機取向的聚己內酯納米纖維基質進行了一系列的體外和體內實驗。在所有實驗中,無序的生物材料纖維形態足以促進巨噬細胞、肌腱成纖維細胞和肌腱組織中的促炎信號。研究發現外部機械負荷通過在體內和體外減少促炎性標誌物來強烈調節該標誌的特徵。
  • 巨噬細胞基礎生物學:從起源到功能
    巨噬細胞極化是一種過程,巨噬細胞表現出特定的表型,並對每個特定組織中遇到的微環境刺激和信號作出功能性反應。局部細胞因子環境可定位巨噬細胞極化。具有不同功能的兩大巨噬細胞亞群包括經典激活或炎症(M1)和交替激活或抗炎(M2)巨噬細胞。這兩種不同的M1/M2表型的這種現象稱為巨噬細胞極化。
  • 分子細胞卓越中心發現YAP調控巨噬細胞極化並加劇腸炎的新功能
    在該項工作中,研究人員發現在巨噬細胞中,Hippo通路分子YAP可以通過調控巨噬細胞極化,以及腸道菌群穩態失衡,進而加重炎症性腸炎(IBD)的發生。  在這項最新的研究中,首次報導巨噬細胞中特異性敲除YAP明顯減輕DSS誘導腸炎的發生,這主要由於YAP抑制M2型巨噬細胞極化,並促進巨噬細胞向M1型極化及產生促炎炎症因子IL-6。有意思的是,YAP cKO小鼠也能促進腸道部位抗菌肽的產生,進而影響腸道菌群的平衡。這與其他課題組2015年Nature報導YAP在腸上皮細胞中通過促進其修復再生,從而減輕腸炎的功能不同。
  • 【AbMole科研】toll樣受體4在M1巨噬細胞極化中起關鍵作用
    本期與您分享的是:toll樣受體4在晚期糖基化終產物誘導的M1巨噬細胞極化中起關鍵作用 本研究旨在研究toll樣受體4 (TLR4)在晚期糖基化終末產物(AGEs)誘導巨噬細胞向M1方向極化中的作用。在研究中,研究人員將分離的初代巨噬細胞以0、2.5、5和10 mmol/L的濃度暴露於製備的培養基中。
  • 結腸上皮細胞的 「守門人」:巨噬細胞阻止其對真菌代謝毒物吸收
    真菌在遠端結腸中豐度更高,其代謝產物可以觸發腸道上皮細胞凋亡。因此結腸黏膜組織需嚴格調控微生物代謝產物吸收。但是調節機制還有待研究。遠端結腸液體吸收是通過調節腸道單層上皮細胞選擇性滲透實現的。腸滲透性受到腸道黏液層和緊密連接複合物的調控,並與離子通道、轉運蛋白和水通道蛋白一道控制物質的選擇性吸收。
  • 中山大學崔雋/黃軍就聯合團隊揭示USP19通過調控巨噬細胞極化抑制...
    在應對不同的組織微環境時,巨噬細胞通過極化為不同的表型(M1和M2型巨噬細胞)發揮功能:M1型巨噬細胞參與促炎症因子的表達,在宿主防禦細菌和病毒感染方面發揮重要作用;而M2型巨噬細胞主要參與抗炎反應,促進組織重構和傷口癒合。過度激活的M1型巨噬細胞促進炎症因子風暴,加劇病理損傷;而紊亂的M2型巨噬細胞則會促進腫瘤的發生和轉移。因此,精確調控巨噬細胞的極化對保持機體的健康具有重大意義。
  • 「AbMole科研」toll樣受體4在M1巨噬細胞極化中起關鍵作用
    本期與您分享的是:toll樣受體4在晚期糖基化終產物誘導的M1巨噬細胞極化中起關鍵作用本研究旨在研究toll樣受體4 (TLR4)在晚期糖基化終末產物(AGEs)誘導巨噬細胞向M1方向極化中的作用。在研究中,研究人員將分離的初代巨噬細胞以0、2.5、5和10 mmol/L的濃度暴露於製備的培養基中。巨噬細胞還暴露於過氧化氫(H2O2)中,以提供外源性活性氧(ROS)。
  • 限制蛋白飲食重編碼腫瘤相關巨噬細胞並增強免疫治療
    Ashley Orillion等人在《Clinical Cancer Research》雜誌上發表一篇題為《Dietary Protein Restriction Reprograms Tumor-Associated Macrophages and Enhances Immunotherapy》的文章,觀察研究了限制蛋白質/胺基酸飲食對重編碼腫瘤相關巨噬細胞和免疫治療的影響。
  • BBRC:胰高血糖素樣肽1誘導巨噬細胞極化機制
    許多類型的細胞包括巨噬細胞都表達GLP-1受體(GLP-1R),GLP-1通過抑制巨噬細胞功能,進而抑制動脈粥樣硬化的發展。然而,迄今為止有關GLP-1/GLP-1R信號在巨噬細胞活化中的作用相關研究很少。
  • 心臟巨噬細胞的新功能
    近期,研究者在《歐洲心臟雜誌》上概述了在心臟穩態和壓力情況下,心臟巨噬細胞的來源,重點介紹了細胞調節房室結電傳導的機制,看完這篇文章後,你就明白為什麼需要深入了解收縮壓和舒張功能障礙中的單核細胞和巨噬細胞。
  • 研究揭示組織巨噬細胞激活對全身免疫的影響
    研究揭示組織巨噬細胞激活對全身免疫的影響 作者:小柯機器人 發布時間:2019/11/13 16:29:27 美國麻省總醫院和哈佛醫學院Matthias Nahrendorf研究組近日發現,組織特異性巨噬細胞對遠端損傷的響應能夠影響隨後局部免疫應答的結果
  • 凋亡細胞精氨酸的巨噬細胞代謝促進持續的胞葬作用
    凋亡細胞精氨酸的巨噬細胞代謝促進持續的胞葬作用 作者:小柯機器人 發布時間:2020/2/29 23:32:51 美國哥倫比亞大學Ira Tabas、Arif Yurdagul Jr.等研究人員合作發現,凋亡細胞精氨酸的巨噬細胞代謝促進持續的胞葬作用和損傷修復
  • 巨噬細胞:癌症治療最終方向
    2015年4月8日 訊 /生物谷BIOON/ --巨噬細胞是免疫反應中的下遊效應關鍵的執行者,在癌症發生過程中,巨噬細胞同樣對於腫瘤微環境中的炎症反應具有重要的影響近年來開發出的各類抗腫瘤療法(化療,放射性治療,靶向藥物,免疫療法等)其最終的效應大多是通過腫瘤相關巨噬細胞(Tumor Associated Macrophages,TAM)的功能實現的。由於化療與放療可能會對巨噬細胞產生雙面面的影響(好的方面:促進腫瘤的清除;壞的方面:耐藥性等)。因此,對TAM的深入了解對於我們發展腫瘤治療手段是十分必要的。
  • JBC:新研究揭示肥胖小鼠脂肪組織巨噬細胞產生的重要機制
    2018年4月11日 訊 /生物谷BIOON/ --眾所周知,肥胖誘導的慢性炎症與代謝疾病的發生存在關聯。之前的研究結果表明在高脂飲食餵養的情況下小鼠體內激活的巨噬細胞會增多,其中包括CD11c陽性的脂肪組織巨噬細胞(ATM),這種情況的出現會促進胰島素抵抗。