去泛素化酶USP7通过PKM2介导的代谢重编程调控巨噬细胞极化在重症急性胰腺炎中的作用机制

《Cell Death & Disease》：Ubiquitin-specific protease 7 regulates macrophage polarization via pyruvate kinase M2-mediated metabolic reprogramming in severe acute pancreatitis

本研究针对重症急性胰腺炎（SAP）中巨噬细胞极化的调控机制，首次揭示去泛素化酶USP7通过调控丙酮酸激酶M2（PKM2）的泛素化修饰，影响M1型巨噬细胞的代谢重编程（糖酵解增强/氧化磷酸化抑制），从而加剧胰腺炎症损伤。研究人员通过动物模型和细胞实验证实，抑制USP7可促进巨噬细胞向M2型转化并缓解SAP症状，为SAP的靶向治疗提供了新策略。

　　

一、炎症风暴中的代谢密码：巨噬细胞如何左右重症急性胰腺炎命运？

重症急性胰腺炎（SAP）是一种起病急、进展快的炎症性疾病，死亡率高达20%-30%。其核心病理特征在于胰腺局部和全身失控的炎症反应，而巨噬细胞作为炎症调控的"指挥官"，其极化状态（促炎的M1型与抗炎的M2型）直接决定疾病走向。在SAP早期，M1型巨噬细胞大量浸润胰腺组织，释放白细胞介素-1β（IL-1β）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）等炎性因子，形成"炎症风暴"；而后期M2型巨噬细胞则通过分泌抗炎物质促进组织修复。近年研究发现，免疫细胞的代谢状态与其功能表型密切相关——M1巨噬细胞依赖糖酵解供能，而M2型更倾向氧化磷酸化。然而，驱动巨噬细胞代谢转换的上游分子开关尚未明确。

二、关键技术方法

研究团队通过腹腔注射雨蛙素联合脂多糖（LPS）构建SAP小鼠模型，利用腺相关病毒（AAV）载体实现胰腺组织USP7基因敲低。体外实验采用RAW264.7巨噬细胞系，通过LPS/干扰素-γ（IFN-γ）诱导M1极化。关键技术包括：免疫荧光双标染色定位胰腺巨噬细胞USP7表达；流式细胞术检测细胞表面标志物CD86⁺/CD206⁺比例；海马能量代谢分析仪测定细胞外酸化率（ECAR）和耗氧率（OCR）；免疫共沉淀（Co-IP）验证USP7与PKM2相互作用；Western blot检测关键蛋白核质转位。

三、研究结果

USP7在SAP胰腺巨噬细胞中特异性高表达

通过免疫组化、Western blot和免疫荧光染色发现，SAP小鼠胰腺组织中USP7表达显著上调，且与巨噬细胞标志物CD68共定位，提示USP7可能参与巨噬细胞介导的炎症反应。

USP7敲低显著缓解SAP病理损伤

使用AAV-sh-USP7干预后，SAP小鼠血清淀粉酶、脂肪酶活性下降，胰腺组织水肿、炎症浸润和坏死程度减轻，促炎因子IL-1β、TNF-α、IL-6表达降低。体外过继转移USP7敲低的巨噬细胞同样显示治疗作用。

USP7调控巨噬细胞M1/M2极化平衡

流式细胞术显示USP7抑制使胰腺中CD86⁺F4/80⁺（M1）细胞比例下降，CD206⁺F4/80⁺（M2）比例上升。免疫荧光双标进一步证实USP7敲低减少CD68⁺/iNOS⁺细胞，增加CD68⁺/Arg-1⁺细胞。Western blot检测到M1标志物（iNOS、CD86）下调，M2标志物（Arg-1、Fizz1）上调。

USP7通过PKM2介导代谢重编程

海马实验表明USP7敲低逆转LPS/IFN-γ诱导的糖酵解增强（ECAR↓）和氧化磷酸化抑制（OCR↑）。同时，葡萄糖消耗、乳酸生成和乳酸脱氢酶（LDH）活性下降，糖酵解关键酶（GLUT1、HK-2、PKM2、LDHA）表达受抑。

USP7直接去泛素化修饰PKM2

Co-IP证实USP7与PKM2存在物理相互作用。USP7敲低促进PKM2泛素化降解，抑制其Tyr105位点磷酸化和核转位，阻断PKM2二聚体向四聚体转化，从而逆转M1巨噬细胞的代谢特征。

PKM2抑制剂逆转USP7敲低的保护效应

使用PKM2抑制剂Compound 3K后，USP7敲低带来的胰腺损伤改善、炎症因子下降及巨噬细胞M2极化促进作用均被部分抵消，证实USP7通过PKM2发挥调控功能。

四、结论与展望

本研究首次揭示USP7-PKM2轴在SAP巨噬细胞极化中的核心作用：USP7通过去泛素化稳定PKM2，促进其磷酸化及核转位，驱动M1巨噬细胞糖酵解代谢重编程，加剧炎症反应。抑制USP7可逆转这一过程，诱导巨噬细胞向M2型转化，缓解胰腺损伤。该发现不仅深化了对SAP免疫代谢机制的理解，更为开发USP7靶向疗法提供了理论依据。未来需进一步探索USP7在胰腺腺泡细胞、内分泌细胞等多细胞类型中的作用，以及其在临床样本中的表达模式。