脂肪酸氧化在巨噬細胞極化中作用的探究

細胞內代謝在細胞發育分化和功能方面所起的調節作用已經引起了研究者非常大的興趣。在巨噬細胞的研究中，經典的M1型細胞的活化被發現依賴于糖酵解功能，而M2型巨噬細胞的極化近來被注意到似乎需要脂肪酸氧化（FAO）的作用。

脂肪酸氧化（Fatty Acid Oxidation,FAO）是指油脂水解產生的甘油和脂肪酸在供氧充足的條件下，可氧化分解生成二氧化碳和水，并釋放出大量能量供機體利用，過程可概括為活化、轉移、β氧化及最后經三羧酸循環被全部氧化生成CO2和H2O并釋放能量幾階段。脂肪酸氧化（FAO）需要肉堿酰基轉移酶(CPT)系統，包括一個轉運體和兩個線粒體膜酶（CPT1和CPT2）。這個系統促進了長鏈脂肪酸進入線粒體基質的運輸，在那里它們可以被代謝產生ATP。

位于線粒體外膜(OMM)上的CPT1和位于線粒體內膜(IMM)上的CPT2在將長鏈脂肪酸以酰基輔酶A形式運輸到線粒體基質中的作用示意圖

為了評估脂肪酸氧化（FAO）在巨噬細胞中的功能，從野生型小鼠（control）和敲除編碼CPT2酶基因的小鼠（CPT2-M KO小鼠）體內分別獲得骨髓來源的巨噬細胞（BMDMs）。野生型小鼠的BMDMs在加入脂肪酸后，基礎耗氧率（OCR）出現明顯的增加，加入CPT1酶抑制劑后，耗氧率升高現象消失。而KO小鼠在加入脂肪酸后，無論有沒有使用CPT1酶的抑制劑，耗氧率都沒有出現顯著的改變。所以正常的巨噬細胞是有執行脂肪酸氧化的功能的，但是缺少CPT2或者抑制CPT1酶的巨噬細胞，細胞執行脂肪酸氧化的功能缺失。
 

進一步評估M2型巨噬細胞的極化與脂肪酸氧化的關系。取兩組小鼠的BMDMs在體外進行M2的極化，分別加入IL-4培養后，收集兩組細胞，通過流式檢測M2巨噬細胞表面抗原CD301和CD206的含量發現WT和KO小鼠都出現了M2的極化，但是兩組小鼠M2含量并沒有出現顯著的差異。

在體內誘導實驗中也發現了相同的結果。給WT小鼠分別注射PBS和IL-4c（IL-4重組蛋白和IL-4單抗混合試劑），KO組小鼠進行和WT一樣的處理。檢測兩組小鼠腹膜巨噬細胞的Arg1, Mgl2 和Retnla表達，兩組小鼠之間仍然沒有明顯的差異。
 

綜上，本次的實驗結果表明不管是否具備脂肪酸氧化功能的細胞，都能在體內外的實驗中成功誘導M2型巨噬細胞。本次實驗結合之前的研究說明M2型細胞極化對脂肪酸氧化（FAO）的需求比之前所認為的更加復雜。仍然需要更多的研究來證實脂肪酸氧化（FAO）在巨噬細胞極化中是否具有相關或因果作用。