母源乳汁脂质调控新生儿巨噬细胞表型与功能的机制研究

《iScience》：Maternal milk-derived lipids dictate neonatal macrophage phenotype and function

本研究针对新生儿易感感染的免疫学难题，发现母源乳汁脂质通过诱导巨噬细胞脂滴形成，驱动其向M2样肿瘤相关巨噬细胞（TAM）表型转化。研究人员通过血清置换、脂质去除和基因沉默实验证实，乳汁来源的脂质通过上调HILPDA表达抑制ATGL活性，促进脂滴积累并诱导免疫抑制表型。动物实验进一步揭示乳汁饮食（MilkD）会削弱宿主对利什曼原虫的清除能力。该发现为通过精准调控脂质饮食干预免疫相关疾病提供了新思路。

　　

在生命最初的脆弱阶段，新生儿往往表现出对感染性疾病的高度易感性，这种临床现象背后隐藏着免疫系统发育的特殊规律。与传统认知不同，新生儿巨噬细胞并非功能不完善，而是呈现出独特的免疫抑制特性，这种特性既有利于防止快速生长过程中的过度炎症反应，又为组织再生提供了有利环境。然而，这种"双刃剑"特性也使新生儿更容易受到病原体侵袭。长期以来，科学界一直试图揭示调控新生儿巨噬细胞特殊表型的关键因素。

发表在《iScience》上的这项研究由Lunhua Liu、Jiyeon Yang等学者共同完成，他们发现母源乳汁中的脂质成分是塑造新生儿巨噬细胞功能特性的关键调控因子。研究人员通过巧妙的实验设计，证实乳汁来源的脂质能够通过诱导巨噬细胞内脂滴（LDs）的形成，驱动其向类似于肿瘤相关巨噬细胞（TAM）的表型转化，这一发现为理解新生儿免疫特性提供了全新视角。

研究团队主要运用了多种前沿技术方法：通过腹腔巨噬细胞分离培养和血清处理实验分析表型变化；采用RNA测序（RNA-seq）和基因集富集分析（GSEA）评估转录组特征；利用透射电镜和荧光染色技术观察脂滴形态；通过siRNA基因沉默技术验证HILPDA/ATGL通路功能；建立利什曼原虫感染小鼠模型评估免疫应答效果。所有动物实验均使用C57BL/6品系小鼠，包括新生（5-7天）和成年（6-14周）个体。

血清因子决定新生儿巨噬细胞表型

研究人员发现，将成年巨噬细胞置于含20%新生儿血清的培养液中培养后，这些细胞表现出与新鲜分离的新生儿巨噬细胞高度相似的基因表达特征。RNA-seq分析显示，新生儿血清处理的巨噬细胞中M1型相关基因表达受到抑制，而M2型特征基因显著富集。特别值得注意的是，单样本GSEA分析提示这种表型转变与肿瘤相关巨噬细胞（TAM）的特征最为接近，而非传统的IL-4或免疫复合物诱导的M2亚型。

功能实验进一步证实，新生儿血清处理的巨噬细胞吞噬荧光微球的能力明显减弱，这与TAM的功能特性一致。这些结果表明，新生儿血清中含有能够重编程巨噬细胞表性的关键因子。

新生儿血清处理的巨噬细胞转向糖酵解代谢

代谢特征分析揭示了更为深入的机制。基因本体（GO）富集分析显示，新生儿血清诱导的巨噬细胞优先利用糖酵解和氨基酸代谢途径，而非脂肪酸氧化供能。与成年血清处理的细胞相比，糖酵解相关基因表达显著上调，而脂肪酸合成、胆固醇合成和β-氧化相关基因则普遍下调。培养上清液检测数据证实了这一点：新生儿血清组表现出更高的乳酸产量和葡萄糖消耗量。这种代谢转换与TAM的代谢特征高度一致，进一步支持了表型分析的结论。

新生儿血清中的脂质决定巨噬细胞表性调控

显微镜观察揭示了惊人的现象：新生儿血清培养的巨噬细胞胞质中出现大量空泡样结构。通过油红O染色、BODIPY荧光标记和电镜分析，研究人员确认这些空泡实际上是脂滴（LDs）。电镜图像显示，新生儿血清处理的细胞中含有直径可达2.2μm的大型脂滴，这些脂滴常与线粒体和内质网紧密相邻，甚至出现融合现象。

脂质检测发现新生儿血清中游离脂肪酸（FFA）、甘油三酯（TAG）、总胆固醇以及低/极低密度脂蛋白（LDL/VLDL）浓度均显著高于成年血清。同时，新生儿血清中脂质转运分子FABP4和MFG-E8的水平也更高，这些分子可能协助脂质进入巨噬细胞。

去除新生儿血清中的脂质削弱其调控作用

为了确认脂质的关键作用，研究人员采用溶剂法去除新生儿血清中的脂质成分。结果显示，脱脂血清完全丧失了诱导脂滴形成的能力。更重要的是，脱脂处理逆转了新生儿血清的免疫调控作用：M2型标志物CD206和IL-4Rα表达下降，吞噬功能恢复，基因表达谱向M1型偏倚。这一实验直接证明了脂质成分在巨噬细胞表型调控中的核心地位。

HILPDA表达决定巨噬细胞脂滴形成

机制探讨发现，脂质过载环境通过上调缺氧诱导脂滴相关蛋白（HILPDA）表达来促进脂滴积累。HILPDA通过抑制脂肪甘油三酯脂酶（ATGL）的活性，阻止脂滴分解。基因沉默实验证实，敲低HILPDA表达可显著抑制脂滴形成，并逆转M2型表性；而敲低ATGL则进一步促进脂滴积累。Western blot分析显示，新生儿血清处理48小时后，HILPDA蛋白水平上升而ATGL水平下降。

乳汁饮食重现新生儿血清的调控特性

随着小鼠年龄增长，血清脂质水平和脂滴诱导能力逐渐下降，这一变化与幼鼠开始摄入固体饲料的时间点吻合。研究人员假设乳汁是新生儿血清脂质的主要来源。为此，他们用牛奶配方饲料（MilkD）喂养成年小鼠，发现其血清脂质水平显著升高，且该血清能够诱导巨噬细胞脂滴形成和M2型表性。GSEA分析确认MilkD血清诱导的基因表达特征与新生儿血清高度相似，包括吞噬功能和抗原呈递相关基因的抑制。

乳汁饮食增加成年小鼠对利什曼原虫感染的易感性

体内功能实验显示，MilkD喂养的小鼠在皮肤利什曼原虫感染模型中表现出更严重的病理损伤和更高的寄生虫负荷。感染部位巨噬细胞M1标志物CD86表达降低，M2标志物CD206表达升高，同时伴随IFN-γ产生CD4⁺ T细胞减少。体外抗原重刺激实验进一步证实，MilkD组CD4⁺ T细胞无法产生IFN-γ，表明Th1免疫应答受损。

这项研究系统阐述了母源乳汁脂质通过HILPDA/ATGL通路调控巨噬细胞脂代谢重编程，进而影响免疫表型和功能的完整机制。研究不仅解释了新生儿巨噬细胞独特性质的形成基础，还揭示了饮食脂质对免疫系统的深远影响。从转化医学视角，该发现为通过精准营养干预调节免疫应答提供了理论依据，特别是在感染性疾病、肿瘤免疫和自身免疫性疾病等领域具有潜在应用价值。此外，研究提出的"脂质饮食-代谢重编程-免疫表型"调控轴为免疫代谢研究开辟了新方向，未来针对特定脂质成分的深入研究可能引领个性化营养免疫干预策略的发展。

需要注意的是，由于小鼠与人类在哺乳期长度和乳汁成分上存在差异，该结论向人类的转化仍需进一步验证。然而，这项研究无疑为理解早期生命免疫发育提供了重要线索，也为通过膳食脂质调控免疫应答的精准医疗策略奠定了理论基础。