β-羟基丁酸通过限制糖酵解代谢削弱奶牛中性粒细胞免疫功能：TLR2/1刺激下的能量代谢调控机制

针对奶牛酮症相关免疫抑制难题，研究人员通过TLR2/1激动剂Pam3CSK4刺激模型，首次揭示β-羟基丁酸(β-OHB)通过抑制糖酵解关键酶表达、GLUT1/3转位及Akt磷酸化，削弱中性粒细胞能量代谢的分子机制，为理解围产期奶牛感染易感性提供新视角。

　　

在奶牛养殖领域，围产期高发代谢性疾病一直是困扰产业发展的"隐形杀手"。当这些"产奶冠军"们进入分娩前后和泌乳高峰阶段，它们的身体正经历着一场惊心动魄的"能源危机"——由于无法通过采食满足泌乳所需的巨大能量需求，机体不得不大量动员脂肪储备。这种"拆东墙补西墙"的应急措施虽然能暂时缓解能量短缺，却会引发一系列连锁反应：肝脏超负荷工作产生的β-羟基丁酸(β-hydroxybutyrate, β-OHB)等酮体在血液中堆积，不仅导致酮症这一典型的代谢紊乱，更令人担忧的是，临床数据显示这些奶牛往往同时伴随乳腺炎和子宫内膜炎的高发。这种看似巧合的现象背后，隐藏着怎样的生物学关联？

来自智利Austral大学（Universidad Austral de Chile）的研究团队将目光投向了免疫系统的"先锋部队"——中性粒细胞。这些在血液中巡逻的"边防战士"本应第一时间奔赴感染部位，通过吞噬、呼吸爆发、NETs形成等"战术"消灭入侵病原体。但令人费解的是，酮症奶牛体内的中性粒细胞似乎集体"消极怠工"，其杀菌能力显著下降。由于中性粒细胞高度依赖糖酵解这一"快速供能系统"来维持战斗力，研究人员敏锐地怀疑：过量的β-OHB是否通过干扰能量代谢"切断"了免疫细胞的"电力供应"？

为验证这一假说，研究团队采用Seahorse细胞能量代谢分析系统这一"细胞代谢心电图仪"，结合分子生物学技术，构建了TLR2/1激动剂Pam3CSK4刺激的体外模型。他们从6头健康荷斯坦奶牛分离中性粒细胞，设置2.5 mM（亚临床酮症）和5.0 mM（临床酮症）β-OHB处理组，系统分析了糖酵解通量、ATP生成、葡萄糖转运体(GLUT1/3)转位、糖原代谢及相关信号通路的变化。

【β-OHB降低牛中性粒细胞糖酵解代谢】
在静息状态下，β-OHB处理即显著降低细胞外酸化率(ECAR)和质子外排率(PER)，这种抑制作用呈现剂量依赖性。通过实时ATP速率分析发现，糖酵解ATP产量减少达40%，而线粒体ATP生成未受影响，表明β-OHB特异性靶向糖酵解途径。

【TLR2/1激活重塑糖酵解代谢】
当用Pam3CSK4激活TLR2/1后，中性粒细胞展现出惊人的代谢可塑性：糖酵解酶表达上调、GLUT1/3向膜转位增加、细胞外葡萄糖摄取提升50%，同时糖原储备被快速动员。这种"战时经济"模式伴随着PYGL磷酸化增强和Akt/GSK3β/PKA信号轴的激活，确保能量供应满足杀菌需求。

【β-OHB干扰激活态代谢重编程】
关键发现是，β-OHB预处理使上述代谢应答"大打折扣"：在5.0 mM浓度下，糖酵解通量下降35%，GLUTs转位受阻，Akt磷酸化水平降低。值得注意的是，β-OHB不影响PYGL/GYS1的磷酸化平衡，说明其对糖原分解的影响可能是间接的。

这项发表在《Developmental》的研究首次阐明，酮症状态下升高的β-OHB如同代谢"刹车片"，通过限制糖酵解通量和葡萄糖利用效率，削弱了中性粒细胞应对细菌感染的"能量储备"。特别具有临床意义的是，即使在TLR2/1强刺激下，这种抑制作用依然显著，这为解释围产期奶牛为何特别容易发生革兰阳性菌感染提供了代谢视角。研究揭示的Akt信号调控节点，也为开发靶向免疫代谢的干预策略（如选择性代谢激活剂）提供了新思路。未来研究可进一步探索β-OHB如何跨膜进入中性粒细胞，以及其代谢产物是否直接参与表观遗传调控等深层机制。