巨噬细胞中表达转谷氨酰胺酶2(TGM2)调控脂肪组织炎症的新机制及其在肥胖相关代谢紊乱中的作用

本研究揭示了转谷氨酰胺酶2(TGM2)在脂肪组织巨噬细胞(ATMs)中的抗炎作用机制。研究人员通过高脂饮食(HFD)诱导的肥胖小鼠模型，结合Tgm2 CRISPR基因沉默技术，发现TGM2+ ATMs通过分泌TGM2蛋白促进抗炎因子IL-10产生，从而缓解肥胖相关的脂肪组织炎症和胰岛素抵抗。该研究为理解肥胖相关代谢疾病的免疫调节机制提供了新视角。

　　

肥胖已成为全球性健康挑战，其伴随的慢性低度炎症与胰岛素抵抗(IR)和2型糖尿病的发展密切相关。在肥胖状态下，脂肪组织经历显著重塑，伴随大量免疫细胞浸润，特别是促炎性脂肪组织巨噬细胞(ATMs)的积累。这些细胞通过分泌促炎因子如TNF-α和IL-6，破坏脂肪组织稳态，加剧代谢紊乱。然而，机体也存在着对抗这种炎症反应的机制，其中转谷氨酰胺酶2(TGM2)作为一种多功能蛋白，在多种细胞类型中表达，但其在ATMs中的作用机制尚不清楚。

美国国立儿童健康与人类发展研究所的Diana M. Elizondo和Jack A. Yanovski团队在《Communications Biology》发表的研究，系统阐明了TGM2在ATMs中的抗炎作用及其对肥胖相关代谢紊乱的调节机制。研究采用高脂饮食(HFD)诱导的肥胖小鼠模型，结合先进的单细胞RNA测序(snRNAseq)、流式细胞术和CRISPR基因编辑技术，揭示了TGM2通过调节巨噬细胞极化和IL-10产生，在维持脂肪组织免疫稳态中的关键作用。

关键技术方法包括：(1)采用60%高脂饮食(HFD)建立肥胖小鼠模型；(2)利用CRISPR-Cas9系统沉默骨髓来源巨噬细胞(BMMs)中的Tgm2基因；(3)通过流式细胞术分析脂肪组织基质血管组分(SVF)中免疫细胞表型；(4)使用重组TGM2蛋白处理实验评估其对免疫细胞功能的直接影响；(5)建立CD11b+髓系细胞特异性Tgm2沉默的小鼠模型；(6)采用葡萄糖耐量试验(GTT)和胰岛素耐量试验(ITT)评估代谢功能。

HFD-induced obese male mice with metabolic dysfunction show increased abundance of TGM2-expressing myeloid cells in epididymal white AT
研究发现高脂饮食(HFD)喂养的肥胖雄性小鼠附睾白色脂肪组织(eWAT)中TGM2表达显著增加，特别是ATMs中TGM2+细胞数量明显多于普通饮食(CD)对照组。单细胞RNA测序分析显示，HFD组免疫细胞中Tgm2表达细胞比例更高，且主要富集于ATMs群体。酶活性测定和Western blot结果证实HFD组eWAT中TGM2活性和蛋白水平均显著升高。有趣的是，HFD组单核细胞中Tgm2表达也高于CD组，提示单核细胞可能是TGM2+ ATMs的重要来源。

Tgm2 CRISPR silencing in BMMs results in increased pro-inflammatory macrophage profile in vitro
通过CRISPR技术沉默骨髓来源巨噬细胞(BMMs)中的Tgm2基因后，发现这些细胞表现出更强的促炎特性。Tgm2沉默的BMMs在LPS刺激下分泌更多的IFN-γ，同时抗炎标志物CD206和IL-10表达降低，而MHC Class II表达增加。值得注意的是，在M1极化条件下，TGM2表达本身受到抑制，提示TGM2与巨噬细胞极化状态之间存在双向调控关系。

In vitro inhibition of TGM2 secretion from BMMs increases pro-inflammatory markers in co-cultured AT leukocytes
研究设计了共培养实验，将Tgm2沉默的BMMs与eWAT来源的SVF细胞共培养。结果显示，缺乏TGM2分泌的巨噬细胞导致共培养系统中抗炎性CD206+ ATMs减少，同时CD4+ T细胞产生IL-10的能力受损。这一发现表明巨噬细胞来源的TGM2可通过旁分泌方式调节脂肪组织免疫细胞的炎症状态。

rTGM2 protein exposure to AT leukocytes promotes anti-inflammatory conditions
外源性重组TGM2(rTGM2)处理实验表明，该蛋白能直接促进CD来源的SVF细胞分泌IL-10，特别是在未受刺激的条件下。然而，这种效应在HFD来源的SVF细胞中不明显，提示长期高脂饮食可能使脂肪组织免疫细胞对TGM2的抗炎作用产生抵抗。

In vivo CD11b myeloid cell silencing of Tgm2 results in increased tissue and systemic inflammation, accompanied by increased diet-induced obesity and IR
通过构建CD11b+髓系细胞特异性Tgm2沉默的小鼠模型，研究发现Tgm2表达降低导致脂肪组织炎症加剧，表现为MHC IIhi+ ATMs增加、血清促炎因子MCP-1和TNF-α水平升高，而抗炎因子IL-27减少。更重要的是，这些小鼠表现出更严重的肥胖表型、脂肪细胞肥大和胰岛素抵抗，证实了髓系细胞TGM2在维持代谢稳态中的保护作用。

该研究系统阐明了TGM2在ATMs中的抗炎作用机制，揭示了其在肥胖相关代谢紊乱中的保护性角色。研究发现TGM2通过多重机制调节脂肪组织炎症：一方面维持巨噬细胞的抗炎表型，促进IL-10产生；另一方面通过旁分泌作用抑制T细胞的促炎反应。这些发现为理解肥胖相关代谢疾病的免疫调节机制提供了新视角，提示靶向TGM2可能成为治疗代谢紊乱的新策略。值得注意的是，研究也发现长期高脂饮食会削弱TGM2的抗炎效果，这可能是肥胖相关炎症持续存在的重要原因。未来研究可进一步探索TGM2在人类肥胖患者中的表达模式，以及通过药物干预增强TGM2活性的治疗潜力。