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大家好，今天跟大家带来的这篇文章于2024年3月发表在Nature Communi cations杂志上，题为“TM4SF19-medi ated control of lysosomal activity in macro phages contributes to obesity-induced infl ammation and metabolic dysfunction”（TM4SF19介导的巨噬细胞溶酶体活性控制导致肥胖诱导的炎症和代谢功能障碍）一起来学习吧~ 01 研究背景 脂肪组织 （AT） 在一个复杂的过程中适应营养过剩，其中专门的免疫细胞会去除功能失调和受压的脂肪细胞，并用新的脂肪细胞替换。在募集到 AT 的免疫细胞中，脂质相关巨噬细胞 （LAM） 已成为肥胖以及涉及脂质应激和炎症的疾病的关键参与者。 在这里，我们表明 LAMs 选择性表达跨膜 4 L 六家族成员 19 （TM4SF19），这是一种溶酶体蛋白，通过与液泡-ATP 酶的相互作用来抑制酸化。TM4SF19 的灭活会提高溶酶体酸化，并加速体外和体内垂死/死亡脂肪细胞的清除。TM4SF19缺失减少了 LAM 积累并增加了饲喂高脂饮食的雄性小鼠 AT 中恢复性巨噬细胞的比例。 重要的是，缺乏TM4SF19雄性小鼠通过脂肪细胞增生而不是肥大来适应高脂肪喂养。这种适应显着改善了局部和全身胰岛素敏感性和能量消耗，为对抗肥胖相关的代谢功能障碍提供了一条潜在的途径。 见图一 肥胖诱导的脂肪组织巨噬细胞中 TM4SF19 上调的鉴定。  图一 A 来自三个独立数据集的差异表达基因（DEGs：倍数变化>2，p 值< 0.05）的维恩图（GSE182930：正常食物饮食 （NCD） 和高脂饮食 （HFD） 喂养 8 周后 WT 小鼠性腺白色脂肪组织 （GWAT） 的转录组学分析，GSE150102：WT 和瘦素缺陷小鼠 GWAT 的转录组学分析， GSE59034：瘦和肥胖受试者人皮下 WAT 的转录组学分析）。 B （A） 中鉴定的 17 个上调基因的热图。NCD 和 HFD 喂养 12 周后小鼠各种组织和骨髓来源的巨噬细胞 （BMDM） 中 C Tm4sf19 mRNA 表达水平 （n = 6 只小鼠）。 D NCD 和 HFD 喂养 12 周后小鼠 GWAT 中 TM4SF19 的免疫印迹分析 （n = 6 只小鼠）。漂浮脂肪细胞中 Tm4sf19 表达的 E qPCR 分析，以及从 HFD 喂养小鼠的 GWAT 中分离的 MACS 分离的 F4/80 + 和 F4/80-基质血管组分 （SVF）（n = 3 个生物学独立重复）。 F. TM4SF19人白色脂肪组织 （GEO：GSE176171） 不同细胞类型的表达水平。通过 PCR （G） 和 q-PCR （H） 将 NF-ĸB 募集到 RAW264.7 巨噬细胞中 Tm4sf19 启动子的推定 NF-ĸB 结合位点的 G、H 染色质免疫沉淀 （ChIP） 富集分析。使用抗 NF-ĸB 抗体和阴性对照 IgG 免疫沉淀的输入片段和 DNA 片段进行 PCR 扩增 （n = 6 个生物学独立重复）。LPS 处理 24 小时后 I TM4SF19 RAW264.7 巨噬细胞的 NF-ĸB 表达水平 （n = 6 个生物学独立重复）。 J 人皮下脂肪组织中 TM4SF19 和 NFKB1 基因表达与 BMI 的相关性分析 （n = 12 名患者）。K 示意图说明了肥胖诱导的炎症期间 NF-ĸB 介导的巨噬细胞中 Tm4sf19 表达的转录控制工作模型。数据在 SEM ±表示为平均值。p 值由未配对的双侧学生 t 检验 （A-E、H、I） 和双尾 Pearson 相关 （J） 确定。源数据作为源数据文件提供。 见图二  图二 A 过表达 GFP 标记TM4SF19（绿色）的 RAW264.7 细胞与指定标志物（红色）（溶酶体相关膜蛋白 1 （LAMP1）、蛋白二硫键异构酶 （PDI））共染色的代表性荧光图像（n = 6 个生物学独立重复）。比例尺 = 5 μm。 B RAW264.7 细胞中过表达的 Myc 标记TM4SF19的免疫沉淀分析（来自 3 个独立实验的代表性结果）。 C、D WT 和TM4SF19 KO BMDM （C） 的膜和胞质组分中 TM4SF19、ATP6V1B2、ATP6V0B、LAMP1 和 β-肌动蛋白水平的免疫印迹分析TM4SF19过表达 RAW264.7 细胞 （OE） 和阴性对照细胞 （Mock） （D）（n = 6 个生物学独立重复）。来自 TM4SF19 KO 和 WT BMDM 或过表达 RAW264.7 细胞和阴性对照的 TM4SF19 的溶酶体组分的 E V-ATP 酶活性（n = 6 个生物学独立重复）。 F 从 WT 和 TM4SF19 KO 小鼠获得的 BMDM 的代表性图像，用 LysoSensor Yellow/Blue 葡聚糖染色。黄色荧光代表酸性溶酶体环境，蓝色荧光代表中性溶酶体环境（n = 6 个生物学独立重复）。比例尺 = 100 μm。 G、H 固定细胞的长期实时成像 （G） 和成像 （H）：WT 和 TM4SF19 KO BMDMs（用 DiO 染色：绿色）与垂死的脂肪细胞（用 BODIPY 染色：红色）共培养。比例尺 = 100 μm （G）。箭头表示吞噬 LipidTOX（红色）标记的脂质 （LipidTOX+CtB+） 的 CtB （绿色）染色的 BMDM。比例尺 = 20 μm （H）。对每个孔进行强度分析，将一个中心场分析为 6 个生物学独立的重复 （n = 6）。 I 工作模型图示，其中 TM4SF19 与 V-ATP 酶的 V0 结构域相互作用，并抑制 V1/V0 复合物的组装，导致溶酶体酸化减少。数据在 SEM ±表示为平均值。p 值由未配对的双侧学生 t 检验 （C-H） 确定。源数据作为源数据文件提供。 见图三 Tm4sf19 在 Trem2 + 巨噬细胞中表达，TM4SF19 KO 减少了 HFD 诱导的 GWAT 中 Trem2 + 巨噬细胞的募集。  图三 A HFD 喂养的 TM4SF19 KO 小鼠的 snRNA-seq 分析的实验策略。 B 通过免疫印迹分析确认 TM4SF19 KO 和 WT 小鼠 NCD 或 HFD 喂养的 GWAT 中TM4SF19表达水平 （n = 6 只小鼠）。 C 从饲养 NCD 或 HFD 的 WT 和 TM4SF19 KO 小鼠的 GWAT 分离的总共 54,960 个细胞核的 C UMAP 图。（每个条件 2 次重复）。簇按细胞类型着色：脂肪细胞、间皮细胞 （MC）、淋巴内皮细胞 （LEC）、血管内皮细胞 （VEC）、脂肪细胞祖细胞 （APC）、平滑肌细胞 （SMC）、Lyve1 + 巨噬细胞 （Mac.Lyve1）、Trem2 + 巨噬细胞 （Mac.Trem2）、Prg4 + 巨噬细胞 （Mac.Prg4）、单核细胞、树突状细胞 （DC）、B 细胞和 T 细胞。 D 每个样品中 NCD 和 HFD 喂养的 WT 和 TM4SF19 KO 小鼠的总细胞类型组成。 E 每种情况总细胞群中的单核细胞和巨噬细胞亚型组成 （WT NCD、TM4SF19 KO NCD、WT HFD TM4SF19 KO HFD）。误差线表示 SD ±平均值（n = 2 只小鼠）。 F 饲养 NCD 和 HFD 的 WT 和 TM4SF19 KO 小鼠中每种细胞类型的平均 Tm4sf19 表达水平。 G tSNE 图显示单核细胞和巨噬细胞亚型的计算机伪时间分析。细胞按细胞类型（左）和伪时间（右）着色。左侧面板上的箭头显示微分方向性。按 NCD 或 HFD 条件拆分的 H tSNE 图。颜色表示像元的密度。 I 密度图显示了根据伪时间，细胞向 HFD 喂养的 WT 和 TM4SF19 KO 小鼠的 Lyve1 + 巨噬细胞 （Mac.Lyve1） 路径和 Trem2 + 巨噬细胞 （Mac.Trem2） 路径的分布。 J Mac.Lyve1（左）和 Mac.Trem2（右）在每种情况下 Trem2 + 巨噬细胞的基因特征评分（WT NCD、TM4SF19 KO NCD、WT HFD TM4SF19 KO HFD）。NS：P > 0.05。（Mac 的 p 值。Trem2 特征码分数 = 2.03e-36，mac。Lyve1 特征分数 = 5.98e-22）。数据以 SEM （B） 或 SD （E） ±平均值表示。p 值由未配对的双侧学生 t 检验 （J） 和双向方差分析确定，然后是 Bonferroni 事后检验 （B）。源数据作为源数据文件提供。 见图四 基因模块分析解构脂肪组织巨噬细胞亚型。  图四 A WT HFD 条件下单核细胞和巨噬细胞群的 UMAP 图。四种不同的颜色表示不同的单核细胞/巨噬细胞类型。 B Tm4sf19 基因表达水平（左）和 Mod4 和 Mod2 的模块特征基因 （MEs） 评分（右）。WT HFD 单核细胞/巨噬细胞群体中 Tm4sf19 基因的表达包含在 Mod4 中。指示了相对于 WT HFD 条件的 TM4SF19 KO HFD 条件下每个模块中的基因数量和下调 （Mod4） 或上调 （Mod2）。 C WT NCD、KO NCD、WT HFD 和 KO HFD 等单核细胞和巨噬细胞亚型中的基因表达与从 Mod4 下调基因和 Mod2 上调基因中选择的生物学术语相关。 D 图显示了沿 HFD 喂养小鼠 GWAT 的 Trem2 到 Trem2 + 巨噬细胞的轨迹排序的细胞中每个生物术语的模块分数。 E 巨噬细胞中 Trem2 、 Lyve1 、 Mrc1 和 Itgax 的表达水平。 F PCA 图上从 Trem2- 到 Trem2+ 巨噬细胞的轨迹。沿轨迹的单元格顺序由颜色表示。选择 PC 以明显分离 Trem2 + 和 Trem2 - 巨噬细胞。巨噬细胞群中每个生物学术语的 G 模块分数显示在 PCA 图中。源数据作为 源数据 文件提供。 见图五  图五 A 基因显示炎症反应富集 （NES = -1.916643，调整后的 p 值 = 1.556454e-03） 对 WT HFD 和 TM4SF19 KO HFD 小鼠的所有 GWAT 细胞有显著贡献。在根据 WT HFD 和 TM4SF19 KO HFD 组负荷排序的可变基因中，与炎症反应相关的基因用黑色垂直线标记。 B 与 WT HFD 小鼠相比，TM4SF19 KO HFD 所有细胞中参与炎症反应的下调基因的热图。表达水平跨条件缩放。 C 每种情况的 GWAT 中参与炎症反应的基因的 mRNA 表达水平 （n = 6 只小鼠）。 D 石蜡切片中 F4/80（绿色）和 DAPI（蓝色）复染的免疫荧光染色。比例尺 = 100 μm。 E-G WT 和 TM4SF19 KO 小鼠 GWAT 细胞中 CD206 （M2） 和 CD11C（M1） （E）、TREM2 和 CD11C （F） 以及 LYVE1 和 CD206 （G） 表达水平的代表性流速曲线喂养 NCD（n = 3 只小鼠）或 HFD（n = 6 只小鼠）12 周。 H WT 和 TM4SF19 KO 小鼠中 CX3CR1-GFP+ 巨噬细胞（绿色）的双光子活体成像的延时图像。PDGFRA-tdTomato-reporter （红色） 表达可视化了 PDGFRA+ 细胞和 PDGFRA+ 祖细胞衍生的脂肪细胞。比例尺 = 30 μm。（每个条件三只生物学独立的动物，显示来自总共六个字段的代表性图像：两个字段/小鼠）。 I 来自 3 维活体图像的 2 维投影图中的代表性迁移图，显示了 WT（来自 6 个视野的 n = 43 个 GFP + 细胞，3 个生物学独立的动物）和 TM4SF19 KO（来自 6 个视野的 n = 52 个 GFP + 细胞，3 个生物独立动物）PDGFRA-Cre/LSL-tdTomato/CX3CR1-GFP 小鼠（另见补充电影 1）中的巨噬细胞迁移轨迹。 J 脂肪组织中被巨噬细胞吞噬的脂肪细胞的双光子活体成像。CX3CR1-GFP 信号（绿色）和 WGA-蓝色（图中红色）可视化吞噬细胞。下面板中的图像用虚线表示脂肪细胞的破坏区域，用箭头表示吞噬细胞进展的前线。比例尺 = 30 μm。（另见补充电影 2）。数据在 SEM ±表示为平均值。p 值由未配对的双侧学生 t 检验（D、F、G、I）和双向方差分析确定，然后是 Bonferroni 事后检验（C、E）。源数据作为 源数据 文件提供。 见图六 TM4SF19 KO 恢复了 HFD 喂养小鼠脂肪组织中的胰岛素敏感脂肪细胞。  图六 A、B 来自饲喂 HFD 的 WT 和 TM4SF19 KO 小鼠 （n = 6 只小鼠） 的 GWAT 的脂肪细胞大小分析 （A） 和脂肪组织细胞结构分析 （B） 的代表性图像。比例尺 = 50 μm。 C 描述 BrdU 累积标记的示意图。 D WT 和 TM4SF19 喂养 HFD 的 GWAT 小鼠 （n = 6 只小鼠） 的 PLIN1 + （绿色） 脂肪细胞中 BrdU （红色） 掺入的免疫组织化学分析。比例尺 = 100 μm。 E tSNE 图显示了从 APC 到脂肪细胞的分化途径。颜色表示 APC 和脂肪细胞簇。tSNE 图上的线显示了微分轨迹。 F 用于识别每个簇的经典标记基因的热图。颜色表示基因的缩放表达水平。 G tSNE 图显示按条件划分的差异化路径。虚线 （Adipocyte.1） 突出显示了通过 HFD TM4SF19 KO 恢复的簇。H Bar 图显示了每种条件下 APC 和脂肪细胞簇的组成。 I 选择了在 Adipocyte.1 或 Adipocyte.3 中上调的 GO 富集分析途径。 J Violin 图显示与脂肪因子分泌、胰岛素敏感性、脂肪分解和脂质积累相关的基因表达。人皮下脂肪组织中 Adipocyte.1 和 Adipocyte.3 基因的 K 相关性分析（n = 12 名患者）。数据在 SEM ±以平均值表示。p 值由未配对的双侧学生 t 检验 （A、D、J）、双尾 Pearson 相关 （K） 和双向方差分析确定，然后是 Bonferroni 事后检验 （B）。源数据作为 源数据 文件提供。 02 研究结论 总之，我们的研究表明，巨噬细胞中的 TM4SF19 缺失可保护小鼠免受肥胖诱导的代谢功能障碍，并表明 TM4SF19介导的溶酶体活性控制是促进肥胖诱导的脂肪组织炎症和相关疾病消退的潜在治疗靶点。 好了，今天的文献解读就到这儿来，我们下期再见！如果你正在开展临床研究.需要方案设计.数据管理. 数据分析等支持.也随时可以联系我们。 |
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