《Frontiers in Immunology》：Active LXR signaling, coupled with elevated mitochondrial and glycolytic metabolism contributes to GM-CSF–induced trained immunity
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本文系统阐述了GM-CSF通过激活LXR信号通路，协同调控线粒体代谢和糖酵解过程，诱导表观遗传重编程（H3K27ac）从而建立训练免疫的分子机制。研究揭示代谢-表观遗传偶联网络在慢性炎症疾病中的关键作用，为靶向LXR通路治疗GM-CSF驱动相关疾病提供新视角。
引言
粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）作为关键炎症调控因子，通过诱导单核/巨噬细胞分化与激活，促进肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）等促炎因子分泌，在宿主防御和炎症疾病发病中发挥双重作用。最新研究发现GM-CSF能诱导训练免疫（TI）——即天然免疫细胞经初始刺激后对二次挑战产生增强反应的记忆样现象，该过程涉及代谢与表观遗传重编程。肝X受体（LXR）作为核受体家族成员，在胆固醇稳态和脂代谢中起核心调控作用，但其在GM-CSF诱导训练免疫中的具体机制尚未阐明。
材料与方法
研究采用健康捐献者外周血单核细胞，通过密度梯度离心和MACS分选获得高纯度单核细胞。训练实验设置GM-CSF（1,000 U/mL）与M-CSF（30 ng/mL）对照，联合LXR激动剂GW3965/T0901317、拮抗剂GSK2033，以及糖酵解抑制剂（3PO、2-DG）、线粒体代谢抑制剂（UK5099、Etomoxir、BPTES）等处理。通过Seahorse能量代谢分析系统检测氧消耗率（OCR）和细胞外酸化率（ECAR），采用ELISA、qPCR、染色质免疫沉淀（ChIP）、流式细胞术和鸟枪法脂质组学等技术多维度评估细胞代谢状态、炎症因子表达及表观遗传修饰。同时整合再分析GEO数据库转录组数据（GSE99056、GSE156696），运用limma、DESeq2等生物信息学工具进行通路富集分析。
结果
GM-CSF训练增强促炎因子表达
GM-CSF训练的单核细胞在LPS再刺激后呈现显著升高的TNF-α和IL-6蛋白与mRNA水平，流式细胞术显示其表面标志物CD163下调、CD206中度升高，提示独特炎症表型。转录组再分析证实GM-CSF衍生巨噬细胞高表达IL-6、IL-12/23等炎症基因，而M-CSF组偏向表达IL-10等抗炎介质。
代谢重编程向糖酵解倾斜
Seahorse分析揭示GM-CSF训练细胞基础OCR无显著变化，但最大线粒体呼吸能力和糖酵解能力（ECAR）同步增强。基因表达谱显示葡萄糖转运体GLUT1、己糖激酶2（HK2）、G6PD等糖酵解关键酶显著上调。使用PFKFB3抑制剂3PO或HIF-1α抑制剂KC7F2阻断糖酵解后，GM-CSF诱导的细胞因子分泌显著抑制，证实糖酵解是训练免疫的必要条件。
线粒体代谢向脂肪酸氧化转换
Mito Fuel Flex Test显示GM-CSF训练细胞对丙酮酸、谷氨酰胺和长链脂肪酸的氧化能力全面提升，其中脂肪酸β-氧化（FAO）依赖度尤为突出。脂质组学检测发现甘油三酯（TG）储存在GM-CSF组显著增加，而胆固醇酯（CE）水平下降，TG/CE比值升高提示脂肪酸动员增强。CPT-1a抑制剂Etomoxir处理特异性抑制GM-CSF训练细胞的炎症因子产生，证实FAO对炎症记忆的支撑作用。
乙酰-CoA代谢通路激活
GM-CSF训练上调乙酰辅酶A合成酶（ACSS2）、ATP-柠檬酸裂解酶（ACLY）等乙酰-CoA生成关键酶基因，同时脂肪酸合成酶（FASN）、乙酰辅酶A羧化酶（ACC1）表达增强，共同促进乙酰-CoA池扩增。ChIP-PCR分析显示GM-CSF组IL-6和TNFα启动子区域H3K27ac富集度显著升高，将代谢重编程与表观遗传修饰直接关联。
LXR信号枢纽作用
GM-CSF训练诱导LXRα及其靶基因ABCG1、HMG-CoA合酶表达上调。LXR拮抗剂GSK2033抑制GM-CSF训练的炎症反应，而激动剂GW3965则进一步放大细胞因子分泌。转录组再分析表明LXR激活显著富集PI3K-Akt等炎症通路，且该调控独立于mTOR信号（抑制剂OSI-27无显著影响），可能通过c-MYC等替代通路实现。
讨论
本研究系统揭示GM-CSF通过协同激活糖酵解与脂肪酸氧化，驱动乙酰-CoA依赖的组蛋白乙酰化（H3K27ac），从而建立训练免疫的代谢-表观遗传轴。LXR作为核心调控节点，整合脂代谢与炎症信号，其激动/拮抗效应呈现背景依赖性。GM-CSF训练产生的TG蓄积与CE耗竭的脂质特征，为理解动脉粥样硬化等脂代谢紊乱相关炎症疾病提供新视角。靶向LXR-代谢轴可能为GM-CSF驱动的类风湿关节炎、COVID-19细胞因子风暴等慢性炎症疾病提供新型治疗策略。
