中年肥胖进程中NK细胞功能障碍的显现

《Aging Cell》:Natural Killer Cell Dysfunction Is Emerging During Midlife Obesity

【字体: 时间:2026年09月17日 来源:Aging Cell 7.7

编辑推荐:

  处于中年年龄段的人群对肥胖尤为易感,且面临更高的全因死亡风险。然而,预期寿命的缩短是否与中年脂肪微环境所引发的自然杀伤(NK)细胞功能失调有关,目前仍不清楚。在本研究中,研究人员观察到,与年轻对照相比,健康的中年供者和中年小鼠均表现出受损的NK细胞功能,尤其是

  
处于中年年龄段的人群对肥胖尤为易感,且面临更高的全因死亡风险。然而,预期寿命的缩短是否与中年脂肪微环境所引发的自然杀伤(NK)细胞功能失调有关,目前仍不清楚。在本研究中,研究人员观察到,与年轻对照相比,健康的中年供者和中年小鼠均表现出受损的NK细胞功能,尤其是在雄性个体中。NK细胞的数量和成熟度在脾脏和白色脂肪组织(WAT)中均显著降低,这与中年小鼠WAT体积增加及基础代谢率降低相吻合。研究人员进一步证实,凋亡增强伴随细胞增殖减少可能导致中年小鼠脾脏中NK细胞数量减少。在这些中年小鼠的脾脏、骨髓和脂肪组织中,NK细胞功能显著降低。饮食诱导肥胖的年轻小鼠同样表现出NK细胞功能受损。总之,研究人员的发现表明,NK细胞的数量和功能效力均有所下降,这与中年期肥胖患病率上升相关。
**论文解读:中年肥胖与NK细胞功能障碍**

**1. 研究背景与问题提出**

肥胖通常在中年时期(30–49岁)出现,并延续至早期老龄化阶段(40–65岁),已成为全球性的公共健康问题。流行病学数据显示,中年肥胖人群的全因死亡率显著高于其他年龄段的肥胖人群,但其中的免疫学机制尚未阐明。脂肪组织,尤其是白色脂肪组织(white adipose tissue, WAT),不仅是能量储存器官,更是活跃的内分泌和免疫调节器官。从中年开始,WAT表现出与衰老相关的转录组改变,并伴随慢性低度炎症,即“炎症性衰老”(inflammaging)。

自然杀伤细胞(natural killer cell, NK cell)是固有免疫系统的重要效应细胞,能够识别并清除肿瘤细胞和病毒感染细胞,同时通过分泌细胞因子调节免疫应答。已有研究报道肥胖可损害NK细胞功能,但中年这一特殊生命阶段中,脂肪组织积累对NK细胞数量、成熟度及功能的影响仍缺乏系统性研究。研究人员据此提出科学假设:中年肥胖相关的脂肪微环境变化可能导致NK细胞功能障碍,进而增加中年人群的死亡风险。

**2. 研究设计与主要结论**

研究人员利用健康人类供者样本(122人,年龄18–65岁)和不同年龄的小鼠模型(8周龄年轻小鼠与48周龄中年小鼠),结合高脂饮食(high-fat diet, HFD)诱导的年轻肥胖小鼠模型,系统分析了中年肥胖对NK细胞表型与功能的影响。研究发现,中年健康男性供者的NK细胞表现出显著的细胞毒功能下降,具体表现为CD107a表达和IFN-γ分泌减少,而女性供者中未见此差异。在中年小鼠中,脾脏、骨髓和脂肪组织中的NK细胞数量和成熟度均显著降低,伴随WAT积累和基础代谢率下降。单细胞RNA测序(single-cell RNA sequencing, scRNA-seq)揭示中年小鼠脾脏NK细胞中与激活相关的信号通路下调,而p53相关信号上调。此外,HFD诱导的年轻肥胖小鼠同样表现出多组织NK细胞功能受损,提示肥胖本身即可驱动NK细胞功能障碍。该研究揭示了中年肥胖与NK细胞数量和监视能力下降之间的关联,为理解中年人群免疫衰退及死亡率升高提供了新的实验依据。

**3. 关键技术方法概述**

研究采用了多项前沿技术。人类样本来源为北京地坛医院伦理委员会批准的122名健康志愿者外周血,按年龄分为年轻组(18–40岁)和中年组(41–65岁)。小鼠模型使用C57BL/6J雄性小鼠,包括8周龄(年轻)和48周龄(中年)及HFD喂养16周的年轻小鼠。主要技术包括:多参数流式细胞术(flow cytometry)结合t-SNE降维分析免疫细胞组成;成像流式细胞术(imaging flow cytometry)检测脂质积累(Bodipy 493/503染色);代谢笼(TSE Phenomaster)监测耗氧量、能量消耗和呼吸交换率;单细胞RNA测序(10x Genomics平台)分析NK细胞信号通路变化;ELISA检测IFN-γ分泌水平。

**4. 主要研究结果**

**4.1 中年健康男性供者NK细胞细胞毒功能降低**

通过IL-15刺激PBMCs后检测CD107a和IFN-γ表达,发现男性中年供者NK细胞的CD107a表达和IFN-γ分泌均显著低于年轻男性供者,而女性组无显著差异;ELISA进一步证实中年男性NK细胞经PMA/离子霉素刺激后IFN-γ释放量减少。

**4.2 中年小鼠WAT积累伴基础代谢率降低**

与年轻小鼠相比,48周龄小鼠体重、脂肪质量及eWAT/iWAT重量显著增加,BAT褐变减少;代谢笼检测显示其耗氧量、CO?产生量、呼吸交换率和能量消耗均显著下降,而活动水平无差异,表明中年小鼠呈现脂肪积累和代谢减缓的表型。

**4.3 中年小鼠NK细胞数量和成熟度受损**

流式分析显示中年小鼠脾脏和肝脏中NK细胞比例显著降低,eWAT中NK细胞比例也下降;按组织重量标准化后,三种脂肪垫中NK细胞数量均减少。基于CD27/CD11b表达划分的四阶段NK细胞亚群(DN、CD27?SP、DP、CD11b?SP)分析表明,脾脏和骨髓中未成熟CD27?SP比例增加而成熟CD11b?SP比例下降,提示NK细胞成熟受阻。

**4.4 中年肥胖导致NK细胞表面受体紊乱**

脾脏中抑制性受体KLRG1、TIGIT表达下调,而Ly49A和活化受体Ly49D表达上调;CD69、CD117和CD127等发育标志物表达升高。不同脂肪垫中受体表达变化各异,eWAT中多种受体上调,iWAT中KLRG1、2B4和FasL上调而DNAM1和MHC I下调,提示NK细胞活化/抑制平衡被打破。

**4.5 脾脏NK细胞凋亡增加而增殖减少**

Annexin V染色显示中年小鼠脾脏中凋亡NK细胞(PI?Annexin V?)比例显著升高,Ki67?增殖NK细胞比例降低;骨髓中凋亡无差异但增殖显著下降。scRNA-seq分析显示脾脏NK细胞激活相关通路下调、p53信号上调,表明凋亡增加和增殖不足共同导致NK细胞数量减少。

**4.6 中年肥胖严重损害NK介导的免疫监视**

以MHC-I缺陷肿瘤细胞YAC-1和RMA-S刺激后,中年小鼠脾脏、骨髓及eWAT/iWAT/BAT来源的NK细胞表达IFN-γ和CD107a的比例均显著低于年轻小鼠。成像流式细胞术检测显示,中年小鼠脾脏、eWAT和iWAT中NK细胞脂质积累增多,其中eWAT最为显著,提示脂质蓄积与NK细胞功能障碍相关。

**4.7 HFD诱导的年轻肥胖小鼠NK细胞功能受损**

16周HFD喂养显著增加小鼠体重和脂肪量;与正常饮食小鼠相比,HFD小鼠脾脏和骨髓中IFN-γ?和CD107a? NK细胞比例显著降低,eWAT、iWAT和BAT中NK细胞对YAC-1刺激的反应也全面下降。

**5. 讨论、研究局限与结论**

**讨论** 本研究表明,中年肥胖伴随的NK细胞数量与功能下降可能增加中年人群的死亡风险。WAT作为中年期最早出现衰老相关转录组变化的器官,其扩张可能通过脂质富集微环境影响NK细胞功能。脾脏NK细胞主要反映系统性免疫监视,而脂肪组织NK细胞更受局部代谢微环境影响;两者均受损提示中年肥胖引起全身性NK细胞功能障碍。值得注意的是,既往衰老研究多聚焦于18–22月龄老年小鼠,而本研究发现48周龄(约12月龄)中年小鼠的免疫微环境与老年期存在本质差异,此时巨噬细胞、T细胞和B细胞尚未发生显著重塑。中年期体重增长呈现性别二态性(雄性更显著),NK细胞功能障碍同样呈性别特异性。HFD模型结果支持肥胖本身对NK细胞功能具有驱动作用。研究局限性在于中年肥胖模型无法完全区分衰老与肥胖的独立贡献,且未深入探讨性别差异机制。

**研究结论** 综上所述,中年健康供者和中年小鼠与年轻对照相比,表现出减弱的NK细胞功能,尤其在雄性中。NK细胞的数量和成熟度在脾脏和WAT中显著受损,与中年小鼠WAT积累及基础代谢率降低相一致。研究人员进一步证明,凋亡增加和增殖减少可能导致中年小鼠脾脏NK细胞数量减少。这些小鼠的脾脏、骨髓和脂肪组织中NK细胞功能均显著降低。此外,HFD诱导的年轻肥胖模型中NK细胞功能同样降低。总体而言,研究人员的发现表明NK细胞数量和监视能力下降与中年期肥胖加重相关。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 搜索
  • 国际
  • 国内
  • 人物
  • 产业
  • 热点
  • 科普

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号