JCC: 肠系膜脂肪细胞中由FADS2介导的脂肪酸去饱和紊乱可促进克罗恩病的慢性炎症

克罗恩病（CD）的标志是存在异常的肠系膜脂肪组织（MAT），该组织从肠系膜延伸并部分覆盖了发炎的肠段表面。最近的研究数据表明，MAT可以作为CD过程中的炎症“输入”。脂肪细胞除了具有独特的免疫塑形功能外，还可以作为主要的脂质储库并维持肠系膜的代谢稳态。肥大性MAT（htMAT）在CD患者中在脂质存储，脂肪生成和脂肪分解中功能失调。CD患者的MAT中代谢稳态可能受损。CD患者的蠕动脂肪似乎含有多余或甚至无法使用的脂质，这些脂质在长期食用条件下无法提供能量，而是通过脂质介质（LMs）的异常分泌参与破坏MAT微环境中的免疫状态。

脂肪酸去饱和酶-2（FADS2）是n-6多不饱和脂肪酸（PUFA）花生四烯酸（AA；20:4n-6）和n-3 PUFA s二十碳五烯酸（EPA；20:5n-3）及二十二碳六烯酸（DHA；22:6n-3）生物合成的主要限速酶。这些多不饱和脂肪酸作为合成二十烷酸（如前列腺素（PGs）、血栓素（TXs）、白三烯（LTs）、溶解素和保护素）的底物，其永久供应对炎症的发生和消退过程至关重要。因此，FADS2是连接CD组织炎症和代谢状态的关键酶。迄今为止，代谢异常过程影响CD中MAT局部炎症的代谢特征和确切机制尚未完全阐明。

2020年5月，南京大学医学院附属金陵医院、青岛大学附属医院、南京大学医学院附属鼓楼医院、北京大学人民医院、中科院遗传与发育生物学研究所的相关研究人员在《Journal of Crohn's and Colitis》（IF：7.83）上发表了题为“肠系膜脂肪细胞中由FADS2介导的脂肪酸去饱和紊乱可促进克罗恩病的慢性炎症”的研究论文，评价了CD肠系膜脂肪细胞中PUFA的代谢功能障碍，阐明了FADS2在维持PUFA的炎症和分解脂质代谢中的重要作用。

研究人员对人类样品集进行了代谢分析，整个代谢谱以MAT样品的热图形式呈现，其结果显示了CD患者htMAT的独特代谢产物谱（图2）。使用基于PubChem数据库的差异代谢物比对进行路径分析（图3），发现CD患者的肠系膜脂肪细胞中发生了异常的不饱和脂肪酸代谢。而在与CD相关的慢性炎症过程中，脂肪细胞MAT中的FADS2下调（图4）。

图2. 人肠系膜脂肪组织的不同代谢组学子集

图3. 代谢过程明显改变的KEGG通路分析

图4. FADS2在肠系膜脂肪细胞中表达，在CD患者的肠系膜脂肪组织中降低

为了测试FADS2在人肠系膜脂肪细胞中的功能作用，研究人员使用FADS2和FADS2-siRNA慢病毒载体改变了FADS2的表达水平，观察到初级MAT脂肪细胞中FADS2蛋白表达的显着增加或减少（图1）。接着，研究人员探究了正常肠系膜脂肪细胞分泌的可溶性因子对发炎的脂肪细胞的炎症状态的影响，发现来自高FADS2表达的对照脂肪细胞的脂肪细胞条件培养基ACM能负性调节炎症脂肪细胞的炎症反应，并增强M2巨噬细胞极化（图5）。随后，研究人员在发炎的肠系膜脂肪细胞中重复FADS2干扰实验，结果表明，FADS2在肠系膜脂肪细胞中的表达影响脂肪细胞炎症和巨噬细胞活化（图6）。

图1. 细胞培养与处理

图5. 来自高FADS2表达的对照脂肪细胞的ACM负性调节炎症脂肪细胞的炎症反应，增强M2极化

图6. FADS2调节脂肪细胞炎症和巨噬细胞表型

如前所述，FADS2似乎是发炎的肠系膜脂肪细胞以及巨噬细胞表型转化中细胞因子释放的有效调节剂。因此，研究人员接下来探究脂肪细胞和ACM的脂质分数是否响应FADS2水平的变化而改变。结果发现，在FADS2过表达的脂肪细胞中n-3 PUFA的生物合成增强，DHA / EPA掺入增加，表明FADS2参与了EPA和DHA的细胞保留。但是，来自FADS2-OV脂肪细胞的ACM没有显示出更高的n-6：n-3 PUFA比，也没有显示出EPA和DHA富集，这表明FADS2对PUFAs的分泌没有影响（图7）。考虑到衍生自PUFA的代谢产物是参与炎症发生和消退的重要脂质介质，研究人员通过LC-MS / MS进一步研究了ACM的PUFA代谢产物。发现FADS2过表达增加了抗炎脂质的水平并降低了促炎脂质的水平（图8）。

图7. FADS2调节除分泌型多不饱和脂肪酸外的其他成分的细胞组成

图8. LC-MS/MS脂质组分析结果显示脂肪细胞中有明显的由FADS-2调节的脂质介质分泌

因为IL-10-/-小鼠具有MAT肥大的特征，研究人员用这些小鼠来确定FADS2的过度表达是否能促进MAT的分解和体内的肠道炎症。通过腹腔注射FADS2-Luc-AAV诱导小鼠FADS2过表达或基因敲除引起的表型改变。结果发现FADS2-AAV治疗减弱了IL-10-/-小鼠的MAT和黏膜炎症（图9）。且FADS2表达的增加会导致脂肪细胞炎症的减轻和局部巨噬细胞的免疫表型发生转化（图10）。