Omega-3多不饱和脂肪酸通过调节THP-1单核细胞葡萄糖代谢重塑免疫能量表型

本研究聚焦慢性炎症疾病中免疫细胞代谢异常的关键问题，探讨了ALA与DHA两种n-3 PUFAs对单核细胞能量代谢的直接调控作用。通过Seahorse线粒体压力测试和Oroboros高分辨率呼吸测量技术，发现ALA与DHA均能降低氧化磷酸化(OCR)并促进糖酵解(ECAR)，其中DHA特异性上调PDK4基因表达。研究揭示了n-3 PUFAs通过代谢重编程调控免疫反应的新机制，为肥胖、2型糖尿病等代谢性炎症疾病提供了潜在治疗策略。

　　

慢性炎症已成为肥胖和2型糖尿病等代谢性疾病的重要驱动因素。近年来研究表明，免疫细胞的能量代谢状态与其炎症活性密切相关——特别是单核细胞作为先天免疫系统的主力军，其葡萄糖代谢异常可能导致过度免疫激活。然而，目前对于如何通过营养干预调控免疫代谢仍缺乏深入理解。Omega-3多不饱和脂肪酸（n-3 PUFAs）作为具有抗炎特性的天然物质，虽在临床研究中显示健康效益，但其对不同免疫细胞代谢途径的具体作用机制尚不明确。尤其值得注意的是，先前临床试验发现植物源的α-亚麻酸（ALA）能降低单核细胞氧化代谢，而鱼油源的二十二碳六烯酸（DHA）却未显现相同效应，这一矛盾现象值得深入探究。

为解开这个谜团，曼尼托巴大学药学院的研究团队在《Biochemistry and Cell Biology》上发表了一项突破性研究。他们通过体外细胞模型，首次系统比较了ALA与DHA对单核细胞葡萄糖代谢的直接影响，并探索了其潜在分子机制。这项研究不仅验证了临床试验的发现，更揭示了n-3 PUFAs调控免疫代谢的新途径。

研究人员采用THP-1人单核细胞系为模型，通过Seahorse XFe24能量分析仪和Oroboros O₂k高分辨率呼吸仪检测细胞耗氧率(OCR)和细胞外酸化率(ECAR)；运用RT-qPCR技术检测PDK4等代谢相关基因表达；采用流式细胞术检测活性氧(ROS)水平；并通过ELISA法测定炎症因子IL-1β的产生。

研究结果首先证实了ALA的直接作用：通过线粒体压力测试发现，40 μmol/L ALA处理48小时后，单核细胞的基础呼吸（p=0.030）和ATP关联呼吸（p=0.025）均显著降低。Oroboros呼吸测量技术这一金标准方法进一步验证了这一发现，证明ALA确实降低了细胞耗氧率。

在比较研究中，ALA和DHA均表现出相似的代谢重编程作用：两者均显著降低基础呼吸（ALA p=0.014，DHA p=0.005）和ATP关联OCR（ALA p=0.009，DHA p=0.013）。ATP速率分析显示，两种n-3 PUFAs都降低了线粒体来源的ATP产生（MitoATP），同时ALA显著增加了糖酵解产生的ATP（GlycoATP）。这表明细胞能量产生从氧化磷酸化向糖酵解途径转变。

机制探索发现了DHA的特异性作用：DHA处理使丙酮酸脱氢酶激酶4（PDK4）mRNA表达显著上调约8倍（p<0.0001），而ALA和油酸(OA)对照组无此效应。PDK4作为代谢开关酶，通过抑制丙酮酸脱氢酶(PDH)活性，阻断了丙酮酸进入三羧酸循环的路径，从而解释了下游的代谢表型变化。

令人意外的是，当以棕榈酸作为代谢底物时，ALA和DHA同样降低了脂肪酸的氧化磷酸化，这与PDK4通常促进脂肪酸氧化的经典认知相悖，提示单核细胞中可能存在独特的代谢调控机制。

在功能层面，DHA处理引起了线粒体和细胞总活性氧（ROS）的小幅但显著增加，而ALA无此效应。然而，两种n-3 PUFAs以及OA均降低了LPS刺激后的IL-1β产生，表明其抗炎作用可能与代谢改变不完全相关。

研究结论指出，ALA和DHA通过不同机制触发单核细胞的代谢重编程：DHA可能通过上调PDK4表达抑制氧化磷酸化，而ALA则通过其他未知途径实现类似效果。这种代谢转换可能代表n-3脂肪酸调节免疫功能的新机制——通过降低线粒体呼吸同时增强糖酵解，改变免疫细胞的能量表型，进而影响其炎症状态。

讨论部分强调，这项研究为理解营养-免疫-代谢三者互作提供了新视角：虽然免疫代谢领域传统认为糖酵解促进炎症而氧化磷酸化抑制炎症，但本研究发现在单核细胞中，n-3 PUFAs诱导的代谢转变与抗炎效应并存，挑战了现有认知。特别值得注意的是，DHA在诱导PDK4表达的同时引起ROS轻度升高，提示其可能通过轻度应激激活适应性反应。

该研究的重要意义在于：首先，明确了n-3 PUFAs对免疫细胞代谢的直接调控作用，排除体内研究的混杂因素；其次，发现DHA通过PDK4调控代谢的特异性机制，为开发精准营养干预提供靶点；最后，揭示了代谢重编程与抗炎效应的复杂关系，为理解免疫代谢提供了新维度。未来研究需在原代细胞中验证这些发现，并深入探索ALA的作用机制以及PDK4在调节免疫细胞功能中的具体角色。这些发现不仅推进了基础免疫代谢学知识，也为设计基于代谢调控的炎症性疾病干预策略提供了理论依据。