大麻二酚通过干扰代谢流和PI3K/Akt通路重塑巨噬细胞极化

《Scientific Reports》：Cannabidiol perturbs macrophage polarization by interfering with the metabolic flux and PI3K/Akt pathway

为解决大麻素对巨噬细胞极化的具体影响及分子机制尚不明确的问题，研究人员开展了一项关于大麻二酚（CBD）调控巨噬细胞极化的研究。该研究发现，CBD通过抑制PI3K/Akt信号通路并改变代谢流，在M1巨噬细胞中抑制IL-6和NO产生但增强抗原呈递功能，同时抑制M2巨噬细胞的极化，揭示了CBD在免疫调节中的多面性作用，为未来基于大麻素的治疗策略提供了新的见解。

　　

在医学领域，大麻素因其广泛的药理活性而备受关注，其中大麻二酚（CBD）作为非精神活性成分，在抗炎、镇痛等方面展现出巨大潜力。巨噬细胞作为免疫系统的“哨兵”，其功能状态（极化）在炎症、感染和肿瘤等疾病中扮演着关键角色。然而，关于CBD如何具体影响巨噬细胞极化，以及其背后的分子机制，目前的研究结论存在争议且不够深入。为了填补这一空白，来自朱拉隆功大学的研究团队在《Scientific Reports》上发表了一项研究，系统揭示了CBD通过干扰代谢流和PI3K/Akt信号通路，对巨噬细胞极化产生多面性调控作用。

为了开展这项研究，作者主要运用了以下关键技术方法：利用小鼠骨髓来源巨噬细胞（BMDM）作为体外模型，通过MTT法评估细胞活力；采用酶联免疫吸附试验（ELISA）和Griess法检测细胞因子和NO的分泌水平；利用RT-qPCR和Western blot分析基因和蛋白表达；通过流式细胞术检测细胞表面标志物；使用Seahorse XFp分析仪进行代谢流分析，分别评估糖酵解和氧化磷酸化（OXPHOS）功能。

Effect of cannabinoids on the viability of macrophages

研究人员首先评估了多种合成大麻素对巨噬细胞活力的影响。结果显示，在100μM浓度下，所有大麻素均表现出细胞毒性，而10μM和20μM浓度则对细胞活力无显著影响，甚至部分大麻素（如CBD、CBN和△⁹-THC）表现出促进细胞增殖的趋势。因此，后续实验选择10μM和20μM作为工作浓度。

Effect of synthetic cannabinoids on cytokine and NO production in LPS/IFN-γ-stimulated BMDMs

在M1极化模型中，研究人员发现，除△⁹-THC外，其他大麻素均能显著抑制IL-6的分泌，其中CBD的抑制作用最强。然而，所有大麻素均未影响TNF-α的分泌。在NO产生方面，CBN和CBD表现出显著的抑制作用，其中20μM的CBD几乎将NO水平降至基线。鉴于CBD对M1相关功能的影响最为显著，研究团队决定进一步深入探究CBD对巨噬细胞极化的具体作用。

Effect of CBD on M1 Markers

在基因水平上，CBD处理显著抑制了M1标志基因Il1b和Il12b的表达，但对Nos2（iNOS的编码基因）的表达无影响。在表面标志物方面，CBD处理反而以剂量依赖的方式进一步上调了M1巨噬细胞表面的MHC II和CD86的表达，而CD40的表达则不受影响。这表明CBD对M1巨噬细胞的功能具有选择性调控作用，即抑制部分炎症因子产生，但增强其抗原呈递能力。

Effect of CBD on arginase-1 and iNOS expression in M1 BMDMs

为了解释CBD抑制NO产生但不影响iNOS表达的机制，研究人员检测了精氨酸酶-1（Arg-1）的表达。结果显示，CBD处理并未显著上调Arg-1的mRNA或蛋白水平，表明NO产生的减少并非由于iNOS与Arg-1竞争底物所致。

Effect of CBD on downstream signaling pathways of TLR4 in

为了探究CBD调控M1极化的分子机制，研究人员检测了TLR4下游的关键信号通路。结果显示，CBD处理并未影响NF-κB、MAPK（包括SAPK/JNK、p38和Erk1/2）以及IFN-γ/STAT1通路的激活。然而，CBD显著抑制了PI3K/Akt通路的磷酸化，表明Akt的激活是CBD调控M1巨噬细胞功能的关键靶点。

Effect of CBD on M2 BMDMs

在M2极化模型中，CBD处理显著抑制了IL-4诱导的M2标志物表达，包括表面标志物CD206以及基因标志物Arg1和Retnla。这表明CBD不仅影响M1巨噬细胞，还对M2巨噬细胞的极化具有抑制作用。

Effect of CBD on metabolic flux in M1 BMDMs

代谢流分析显示，CBD处理显著增强了M1巨噬细胞的糖酵解能力，包括基础糖酵解、糖酵解能力和糖酵解储备均显著升高。这表明CBD促进了M1巨噬细胞的糖酵解代谢。

Effect of CBD on metabolic flux in M2 BMDMs

在M2巨噬细胞中，CBD处理显著降低了基础呼吸和最大呼吸，表明其抑制了线粒体功能和氧化磷酸化（OXPHOS）代谢，从而限制了M2巨噬细胞的能量供应。

研究结论与讨论

本研究揭示了CBD对巨噬细胞极化的多面性调控作用。在M1巨噬细胞中，CBD通过抑制PI3K/Akt信号通路，并增强糖酵解代谢，选择性地抑制了部分炎症因子（如IL-6）的产生，但增强了抗原呈递相关分子（MHC II和CD86）的表达。在M2巨噬细胞中，CBD则通过抑制线粒体呼吸和氧化磷酸化代谢，阻碍了M2极化过程。这些发现表明，CBD并非简单的“抗炎”或“促炎”分子，而是一个复杂的免疫调节剂，其效应取决于巨噬细胞的极化状态。该研究为理解大麻素在免疫调节中的作用提供了新的分子机制，并为未来开发基于大麻素的精准免疫治疗策略奠定了理论基础。