巨噬细胞HIF2α通过促进NLRP3活化调节脂肪组织重塑在胰岛素抵抗中的作用

Adipose tissue remodeling is closely related to insulin resistance, and its main features are inflammatory macrophage infiltration and local tissue hypoxia. We have previously found that high-lipid-induced macrophage hypoxia-inducible factor 2α (HIF2α) and inflammatory factor expression are up-regulated in C57BL/6 mice, while macrophage HIF2α knockout (HIF2αCKO) improves high-fat-induced insulin resistance, and adipocytes hypertrophy, and down-regulate mRNA expression of NLRP3. It is suggested that macrophage HIF2α may regulate adipose tissue remodeling through NLRP3 inflammasome. This project aims to solve the following scientific problems: (1) using the high-fat insulin resistance model of HIF2αCKO mice to elucidate the effect of macrophage HIF2α on adipose tissue remodeling; (2) using bone marrow-derived macrophages by changing HIF2α and NLRP3 levels (BMDMs) and 3T3L1 cells were co-cultured to investigate the effects of HIF2α and NLRP3 on adipocyte remodeling. The mechanism by which HIF2α regulates NLRP3 was explored using JASPAR software and chromatin immunoprecipitation (ChIP). This study will lay a foundation for understanding the pathogenesis of insulin resistance, and to provide potential targets for obesity and insulin resistance treatment.

脂肪组织重塑和胰岛素抵抗密切相关，其主要特征是炎性巨噬细胞浸润和局部组织缺氧。我们前期在C57BL/6小鼠中发现高脂可诱导巨噬细胞缺氧诱导因子2α（HIF2α）和炎症因子表达上调，而巨噬细胞HIF2α敲除（HIF2αCKO）可改善高脂诱导的胰岛素抵抗、脂肪细胞肥大，并下调NLRP3的mRNA表达。提示巨噬细胞HIF2α可能通过NLRP3炎症小体调节脂肪组织重塑。本课题拟解决以下科学问题：（1）利用HIF2αCKO小鼠高脂胰岛素抵抗模型，阐明巨噬细胞HIF2α对脂肪组织重塑的影响；（2）通过改变HIF2α和NLRP3水平，利用骨髓来源巨噬细胞（BMDMs）和3T3L1细胞共培养，探讨HIF2α和NLRP3对脂肪细胞重塑的影响。利用JASPAR软件和染色质免疫共沉淀（ChIP），探索HIF2α调控NLRP3的机制。为深入理解胰岛素抵抗的发病机制奠定基础，也为肥胖和胰岛素抵抗治疗提供潜在靶点。

脂肪组织重塑和胰岛素抵抗密切相关，其主要特征是炎性巨噬细胞浸润和局部组织缺氧。我们前期在C57BL/6小鼠中发现高脂可诱导巨噬细胞缺氧诱导因子2α（HIF2α）和炎症因子表达上调，而巨噬细胞HIF2α敲除（HIF2αCKO）可改善高脂诱导的胰岛素抵抗。在本研究的基础研究部分，我们利用HIF2αCKO小鼠高脂胰岛素抵抗模型，首先采用流式细胞技术发现HIF2αCKO小鼠的CD11c+ 和CD11c-的巨噬细胞、单核细胞、CD11b+的DC细胞和B细胞的绝对数量较对照小鼠显著减少（p<0.05）；HIF2αCKO小鼠的CD11c+的巨噬细胞、单核细胞、T细胞和B细胞的相对数量较对照小鼠显著减少（p<0.05）；而CD11b-的DC细胞的相对数量却较对照小鼠显著增多（p<0.05）。提示巨噬细胞HIF2α的基因缺失可以通过减少脂肪组织中炎症细胞的浸润来改善脂肪组织的重塑。其次采用免疫组化分析，发现HIF2αCKO小鼠CD68+、CD45+和CD11b+的细胞均较对照组明显减少。进一步证实巨噬细胞HIF2α的缺失可以减少脂肪组织炎症细胞的浸润。最后我们从基因层面来检测脂肪组织中炎症因子的表达。结果发现巨噬细胞HIF2α缺失可以显著下调IL1β和NLRP3的表达。提示巨噬细胞HIF2α基因缺失改善脂肪组织重塑可能与降低脂肪组织炎症因子如NLRP3等的表达有关。我们进一步通过临床研究发现汉族人群HIF2α基因的rs4953361位点多态性与PCOS是密切相关的，提示HIF2α基因的rs4953361位点突变者肥胖、代谢紊乱及PCOS的风险更高。而HIF1α 基因的rs2301104位点多态性与肥胖及肥胖相关的细胞因子是密切相关的。本研究从基础到临床均证实HIF在肥胖及胰岛素抵抗中的重要作用。为深入理解胰岛素抵抗的发病机制奠定基础，也为肥胖和胰岛素抵抗治疗提供潜在靶点。