《Frontiers in Immunology》：Active LXR signaling, coupled with elevated mitochondrial and glycolytic metabolism contributes to GM-CSF–induced trained immunity
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本文系統闡述了GM-CSF通過激活LXR信號通路，協同調控線粒體代謝和糖酵解過程，誘導表觀遺傳重編程（H3K27ac）從而建立訓練免疫的分子機制。研究揭示代謝-表觀遺傳偶聯網絡在慢性炎癥疾病中的關鍵作用，為靶向LXR通路治療GM-CSF驅動相關疾病提供新視角。
引言
粒細胞-巨噬細胞集落刺激因子（GM-CSF）作為關鍵炎癥調控因子，通過誘導單核/巨噬細胞分化與激活，促進腫瘤壞死因子-α（TNF-α）、白細胞介素-1β（IL-1β）等促炎因子分泌，在宿主防御和炎癥疾病發病中發揮雙重作用。最新研究發現GM-CSF能誘導訓練免疫（TI）——即天然免疫細胞經初始刺激后對二次挑戰產生增強反應的記憶樣現象，該過程涉及代謝與表觀遺傳重編程。肝X受體（LXR）作為核受體家族成員，在膽固醇穩態和脂代謝中起核心調控作用，但其在GM-CSF誘導訓練免疫中的具體機制尚未闡明。
材料與方法
研究采用健康捐獻者外周血單核細胞，通過密度梯度離心和MACS分選獲得高純度單核細胞。訓練實驗設置GM-CSF（1,000 U/mL）與M-CSF（30 ng/mL）對照，聯合LXR激動劑GW3965/T0901317、拮抗劑GSK2033，以及糖酵解抑制劑（3PO、2-DG）、線粒體代謝抑制劑（UK5099、Etomoxir、BPTES）等處理。通過Seahorse能量代謝分析系統檢測氧消耗率（OCR）和細胞外酸化率（ECAR），采用ELISA、qPCR、染色質免疫沉淀（ChIP）、流式細胞術和鳥槍法脂質組學等技術多維度評估細胞代謝狀態、炎癥因子表達及表觀遺傳修飾。同時整合再分析GEO數據庫轉錄組數據（GSE99056、GSE156696），運用limma、DESeq2等生物信息學工具進行通路富集分析。
結果
GM-CSF訓練增強促炎因子表達
GM-CSF訓練的單核細胞在LPS再刺激后呈現顯著升高的TNF-α和IL-6蛋白與mRNA水平，流式細胞術顯示其表面標志物CD163下調、CD206中度升高，提示獨特炎癥表型。轉錄組再分析證實GM-CSF衍生巨噬細胞高表達IL-6、IL-12/23等炎癥基因，而M-CSF組偏向表達IL-10等抗炎介質。
代謝重編程向糖酵解傾斜
Seahorse分析揭示GM-CSF訓練細胞基礎OCR無顯著變化，但最大線粒體呼吸能力和糖酵解能力（ECAR）同步增強。基因表達譜顯示葡萄糖轉運體GLUT1、己糖激酶2（HK2）、G6PD等糖酵解關鍵酶顯著上調。使用PFKFB3抑制劑3PO或HIF-1α抑制劑KC7F2阻斷糖酵解后，GM-CSF誘導的細胞因子分泌顯著抑制，證實糖酵解是訓練免疫的必要條件。
線粒體代謝向脂肪酸氧化轉換
Mito Fuel Flex Test顯示GM-CSF訓練細胞對丙酮酸、谷氨酰胺和長鏈脂肪酸的氧化能力全面提升，其中脂肪酸β-氧化（FAO）依賴度尤為突出。脂質組學檢測發現甘油三酯（TG）儲存在GM-CSF組顯著增加，而膽固醇酯（CE）水平下降，TG/CE比值升高提示脂肪酸動員增強。CPT-1a抑制劑Etomoxir處理特異性抑制GM-CSF訓練細胞的炎癥因子產生，證實FAO對炎癥記憶的支撐作用。
乙酰-CoA代謝通路激活
GM-CSF訓練上調乙酰輔酶A合成酶（ACSS2）、ATP-檸檬酸裂解酶（ACLY）等乙酰-CoA生成關鍵酶基因，同時脂肪酸合成酶（FASN）、乙酰輔酶A羧化酶（ACC1）表達增強，共同促進乙酰-CoA池擴增。ChIP-PCR分析顯示GM-CSF組IL-6和TNFα啟動子區域H3K27ac富集度顯著升高，將代謝重編程與表觀遺傳修飾直接關聯。
LXR信號樞紐作用
GM-CSF訓練誘導LXRα及其靶基因ABCG1、HMG-CoA合酶表達上調。LXR拮抗劑GSK2033抑制GM-CSF訓練的炎癥反應，而激動劑GW3965則進一步放大細胞因子分泌。轉錄組再分析表明LXR激活顯著富集PI3K-Akt等炎癥通路，且該調控獨立于mTOR信號（抑制劑OSI-27無顯著影響），可能通過c-MYC等替代通路實現。
討論
本研究系統揭示GM-CSF通過協同激活糖酵解與脂肪酸氧化，驅動乙酰-CoA依賴的組蛋白乙酰化（H3K27ac），從而建立訓練免疫的代謝-表觀遺傳軸。LXR作為核心調控節點，整合脂代謝與炎癥信號，其激動/拮抗效應呈現背景依賴性。GM-CSF訓練產生的TG蓄積與CE耗竭的脂質特征，為理解動脈粥樣硬化等脂代謝紊亂相關炎癥疾病提供新視角。靶向LXR-代謝軸可能為GM-CSF驅動的類風濕關節炎、COVID-19細胞因子風暴等慢性炎癥疾病提供新型治療策略。
