Toll样受体2调控年龄相关胰岛炎及朗格汉斯胰岛纤维化重塑

《Immunity & Ageing》：Toll-like receptor 2 modulates age-associated insulitis and fibrotic remodeling of Langerhans islets

　　

背景： steadily增加的老年人群使高龄健康维持的重要性上升。代谢疾病是最常见的年龄相关疾病之一，而调节葡萄糖稳态关键的朗格汉斯胰岛（Langerhans islets）尤其容易出现胰岛素分泌紊乱和功能下降。多种刺激参与衰老期胰岛功能障碍，包括随年龄增加且可激活Toll样受体（TLR）信号的细菌产物。TLR2可识别广谱微生物配体（含革兰阳性菌成分），已在2型糖尿病（T2D）中被涉及，但其在β细胞衰老期功能中的作用不清。研究人员假设TLR2信号参与朗格汉斯胰岛衰老期的炎症与重塑。 结果：为明确TLR2在胰岛衰老中的作用，研究人员比较年轻与年老雄性TLR2缺陷小鼠与同龄C57BL/6J对照。年老TLR2?/?小鼠呈现改变的非活体葡萄糖刺激胰岛素分泌反应，并减轻年龄相关胰岛肥大与β细胞量扩张；免疫组化显示胰岛内免疫细胞（尤其巨噬细胞）积聚减少，纤维化也降低。补充实验中，17月龄C57BL/6J小鼠（TLR2配体升高）用TLR2抑制剂ortho-vanillin（oV，60 mg/kg体重）处理4个月，可减轻胰岛炎、减少白细胞（尤其巨噬细胞）浸润，并显著降低胰岛纤维化（胶原与αSMA染色下降）。因该龄段小鼠无糖代谢处理障碍，组织学改善尚未转化为糖耐量改善。 结论：TLR2信号促进衰老期免疫细胞积聚与纤维化重塑，将炎症与胰腺胰岛衰老相联系，是年龄相关胰岛功能障碍的潜在介导因子与候选靶点。

研究背景：随着预期寿命延长，健康寿命并未同步增长，年龄相关代谢疾病负担上升。朗格汉斯胰岛是维持葡萄糖稳态的核心，β细胞为长寿命、低更新细胞，衰老中易受氧化应激、炎症介质与细胞衰老影响。已有研究提示衰老胰岛存在炎症细胞积聚、氧化应激与纤维化重塑；肠屏障功能下降使细菌产物（含TLR配体）全身暴露增加。研究人员前期证明TLR4参与衰老胰岛炎症，而TLR2可识别革兰阳性菌来源的脂磷壁酸（LTA）、肽聚糖等，在T2D与肝衰老中被涉及，但TLR2对胰岛衰老重塑的作用尚不清楚。因此，研究人员以遗传缺失与药物抑制两条路径，探讨TLR2信号是否驱动年龄相关胰岛炎与纤维化。

本研究发表于《Immunity》。

主要技术方法与样本队列：研究人员使用两组小鼠体系。其一是维也纳大学繁育的年轻（4月）与年老（20月）雄性C57BL/6J对照与全身TLR2敲除（TLR2^?/?，B6.129-Tlr2^tm1Kir/J）小鼠；其二是维也纳大学内部繁育的17月龄雄性C57BL/6J小鼠，经饮水给予TLR2抑制剂ortho-vanillin（oV）4个月。另有德国马克斯鲁布纳实验室（MRL/DIfE）提供的年轻与年老C57BL/6J小鼠，用于外泌体胰岛刺激及胰腺TLR2配体定量。核心方法包括葡萄糖耐量试验（GTT）、朗格汉斯胰岛分离与葡萄糖刺激胰岛素分泌（GSIS）、石蜡切片免疫组化与免疫荧光（胰岛素、胰高血糖素、生长抑素、CD45、CD68、CD3、αSMA）、Masson三色染色评估纤维化、SEAP报告系统检测胰腺TLR2配体、原代老龄胰岛LTA刺激后qPCR检测Tlr2、TNFα、Nos2/iNOS、Il1β、Il6、Ins2，以及盲法胰岛炎与纤维化评分。

研究结果：

遗传TLR2缺失增强年老小鼠葡萄糖刺激胰岛素分泌：年老胰腺TLR2配体升高；TLR2^?/?小鼠年轻期注射葡萄糖后30分钟血糖更低，年老期空腹血糖低于年轻TLR2^?/?对照；分离胰岛显示年老TLR2^?/?在高糖下胰岛素分泌高于年轻TLR2^?/?与同龄C57BL/6J，总胰岛素分泌更高。结论为TLR2参与年龄相关胰岛素分泌调控，缺失可增强老龄胰岛部分体外分泌能力但不显著改变体内糖耐量。

衰老影响β细胞量与胰岛组成，遗传缺失TLR2减轻年龄相关改变：年老C57BL/6J的β细胞量、平均胰岛面积与胰岛素⁺面积分数增加；TLR2^?/?年老鼠这些扩张被削弱，内分泌细胞组成更接近年轻状态。结论为TLR2促成年龄相关结构重塑，缺失部分保留年轻结构特征。

免疫细胞浸润随龄增加，但TLR2^?/?老龄鼠胰岛内免疫细胞积聚减轻：评级显示两基因型均出现健康胰岛减少与周胰岛炎增加；但TLR2^?/?的2级胰岛内浸润更少。CD45⁺白细胞与CD68⁺巨噬细胞在C57BL/6J随龄上升，TLR2^?/?不升；CD3⁺ T细胞两型均随龄增加。结论为TLR2缺失主要减少老龄胰岛内白细胞尤其巨噬细胞浸润。

LTA诱导老胰岛TLR2与促炎基因表达，ortho-vanillin可减弱：老C57BL/6J胰岛用LTA刺激后Tlr2、TNFα、Nos2/iNOS上调，oV预处理部分回降；Il1β、Il6无显著变化，Ins2不变，胰岛活力未受损。结论为老龄胰岛可直接对TLR2配体产生选择性促炎转录反应，且可被药理抑制。

药理抑制TLR2减轻老鼠免疫细胞积聚与年龄相关β细胞量増加：17月龄起oV处理4个月，胰岛炎评级改善，健康胰岛比例更高，CD45⁺与CD68⁺积聚下降，CD3⁺变异大但无显著差异；糖耐量与空腹血糠未变，而年龄相关β细胞量扩张被显著抑制。结论为oV在不改全身糖处理下减轻炎细胞积聚并降低代偿性β细胞量扩张。

胰岛纤维化在衰老中受TLR2影响而降低：Masson染色与αSMA显示年老C57BL/6J纤维化与星状细胞活化增加；oV处理提高非纤维化胰岛比例、降低重度纤维化与αSMA；TLR2^?/?亦减轻年龄相关纤维化（轻度分级更明显）。结论为遗传与药理抑制均减轻老龄胰岛纤维化，但模式不同。

讨论总结：研究人员指出，衰老伴随菌群失调与肠屏障受损，微生物来源TLR2配体进入胰腺微环境，通过巨噬子等免疫细胞激活炎症，推动胰岛炎与纤维化。与TLR4研究相接，本文证明TLR2配体也随龄在胰腺累积；老胰岛经LTA刺激出现Tlr2、TNFα、Nos2/iNOS上调，支持胰岛驻留免疫细胞参与TLR2依赖炎症。全身TLR2缺失改善胰岛素分泌效率，使老龄鼠不需过度扩张β细胞量；药理抑制在尚无糖耐受异常的老龄阶段已减轻巨噬细胞浸润与纤维化，说明TLR2信号是年龄相关胰岛重塑的早期可逆环节。CD3⁺ T细胞在20月仍少，其TLR2依赖效应可能在更老阶段显现。

结论部分翻译：总体而言，研究人员的结果表明，TLR2信号促进衰老过程中的免疫细胞积聚与纤维化重塑，将炎症与小鼠胰腺胰岛衰老联系起来。这些发现确定TLR2为年龄相关胰岛功能障碍的潜在介导因子，以及进一步研究的候选靶点。