卡路里限制的T细胞糖脂代谢重塑机制及网络调控

Calorie restriction (CR) is a commonly used dietary management strategy, with a wide range of metabolic regulation applications. CD4 + T cells, as an important immune cell population, are accompanied by significant metabolic change in activation, differentiation and proliferation. However, the regulation and potential mechanism of CR on CD4 + T cells remains unclear. It is suggested that ACC1, a key enzyme for fatty acid synthesis, is an important checkpoint for regulating the differentiation of CD4 + T cells. Our preliminary study found that glycolysis and fatty acid synthesis in peripheral CD4 + T cells increased significantly after ischemic stroke. Considering Foxk1 is an important transcription factor for regulating glycolysis, we hypothesize that CR may down-regulate Foxk1 expression, inhibit glycolysis and ACC1 expression, reduce fatty acid synthesis, thus inhibit the differentiation of CD4 + T cells into Th17 cells, but increase their differentiation into Treg cells. In this study, conditional gene knockout mice, primary cell culture and Seahorse metabolic analysis were used to elucidate the above hypothesis. Liver organoids and animal models for stroke will be established to verify the important role of CR in the metabolic regulation of CD4 + T cells in stroke, in the pursuit of discovering new metabolic regulation targets.

卡路里限制（CR）是常用的饮食管理手段，具有广泛的代谢调控应用。CD4+T细胞作为一群重要的免疫细胞，在激活，分化增殖中均伴有显著的能量代谢改变。然而目前关于CR对于CD4+T细胞的调控及潜在机制尚不清楚。文献提示脂肪酸合成关键酶ACC1是调控CD4+T细胞分化的重要检查点，并且本项目前期的研究发现在缺血性脑卒中后外周CD4+T细胞内的糖酵解及脂肪酸合成显著增加，而Foxk1是调控糖酵解的重要转录因子。由此提出假说：CR可能下调Foxk1表达，抑制糖酵解及ACC1的表达，减少细胞脂肪酸合成，抑制CD4+T细胞向Th17细胞分化，增加其向Treg细胞分化。本课题拟通过条件性基因敲除小鼠，原代细胞培养，Seahorse代谢分析等阐明以上假说，并建立肝脏类器官及脑卒中动物模型验证CR对CD4+T细胞的代谢调控在以上疾病中的重要作用，并提出新的代谢调控靶点。

卡路里限制（CR）作为一种可以带来广泛健康益处的饮食管理手段而越来越受到关注，并且伴随着广泛的代谢改变。CD4+T细胞作为一群重要的免疫细胞，在免疫应答中有显著的能量代谢改变。然而目前关于CR对于CD4+T细胞的代谢调控及潜在机制尚不清楚。（1）我们构建了在体和体外的CR模型，发现CR以后CD4+T细胞磷脂代谢重塑，PE合成下降；同时CR以后PE合成的下降伴随着CD4+T细胞活化的减少，效应CD4+T细胞数量和比例的降低。（2）使用靶向脂质定量质谱我们明确了CD4+T细胞活化后PE合成的增强；PE合成的增强引起CD4+T细胞线粒体综合应激反应以及CD4+T细胞活化的增加，而PE合成关键酶抑制介导的线粒体稳态维持可以减少CD4+T细胞的活化、增殖以及IFN-γ的产生减少。（3）我们应用PE合成关键酶抑制剂明确了靶向CD4+T细胞PE合成的抑制可以减少外周血中的Th1和Th17细胞比例和效应CD4+T细胞的比例，减轻缺血性脑卒中后的神经炎症反应。总之，研究结果阐明了CR的饮食干预手段对CD4+T细胞磷脂代谢重塑的调控以及CR在CD4+T细胞活化和效应等免疫功能中的重要作用；揭示了PE合成是CD4+ T细胞免疫应答的关键调节因子，CR或靶向PE合成的抑制可以为寻找CD4+T细胞介导的炎症反应及自身免疫性疾病的治疗靶点提供新的方向。申请人以通讯作者发表12篇SCI论文，在BERLIN BRAIN & BRAIN PET 和International Stroke Conference大会上口头汇报研究进展；申请国家发明专利1项；培养博士研究生1人(已毕业并取得学位)、硕士研究生3人(已毕业并取得学位)；另有在读硕士研究生2名，博士博士6名，共同培育博士研究生1名。申请人受邀担任《Stroke》《Neuropharmacology》《Frontiers in Neuroscience》杂志编委，担任《CNS Neuroscience & Therapeutics》、《Journal of Cerebral Blood Flow & Metabolism》副主编，并担任Glasgow BRAIN & BRAIN PET 2022大会联席主席。