造血干細(xì)胞（HSC），是一群數(shù)量極少、具有終生自我更新和可生成各種血細(xì)胞及免疫細(xì)胞的干細(xì)胞，多數(shù)以靜息狀態(tài)存在于骨髓中。在受到感染時(shí)會(huì)迅速進(jìn)入細(xì)胞周期，這種白細(xì)胞在受到致病性應(yīng)激時(shí)的快速擴(kuò)張是哺乳動(dòng)物對感染反應(yīng)的基礎(chǔ)。目前，造血干細(xì)胞代謝在應(yīng)對致病性刺激挑戰(zhàn)時(shí)的調(diào)節(jié)機(jī)制尚不完全清楚。

脂肪，對于減肥的人來說，可謂是深惡痛絕。實(shí)際上，脂肪除了能讓人變胖，還能為身體提供能量來源。

近日，英國東英吉利大學(xué)的研究人員在 Nature 子刊" Nature Communications "期刊上發(fā)表了一篇題為" Free fatty-acid transport via CD36 drives β-oxidation-mediated hematopoietic stem cell response to infection "的研究論文。

該研究表明，在身體受到感染時(shí)，造血干細(xì)胞可以利用脂肪提供的高能量，從而擴(kuò)增和分化產(chǎn)生大量的免疫細(xì)胞以抑制感染。

沙門氏菌，是一種導(dǎo)致腹瀉、嘔吐、腹痛、發(fā)燒和敗血癥的細(xì)菌感染。

在該研究中，研究人員利用沙門氏菌處理小鼠模型，在小鼠血清中發(fā)現(xiàn)游離脂肪酸水平升高。

為了進(jìn)一步分析造血細(xì)胞對脂肪酸攝取，研究人員開發(fā)了一種體內(nèi)移植模型，用熒光標(biāo)記了游離脂肪酸，使用生物發(fā)光成像發(fā)現(xiàn)，長鏈游離脂肪酸被造血細(xì)胞吸收。

為了確定哪些造血干細(xì)胞吸收了游離脂肪酸，研究人員利用沙門氏菌處理小鼠72小時(shí)后。分析顯示，HSC（造血干細(xì)胞）、MPP（多能干細(xì)胞）和LSK（骨髓中造血干細(xì)胞）細(xì)胞都在細(xì)菌感染的情況下獲得血液中的游離脂肪酸。

感染沙門氏菌驅(qū)動(dòng)造血干細(xì)胞攝取脂肪酸

接下來，研究人員確定了感染后造血干祖細(xì)胞的代謝狀態(tài)，通過測量耗氧率的海馬代謝通量分析發(fā)現(xiàn)，氧化磷酸化水平升高而糖酵解并沒有發(fā)生改變。

為了確認(rèn)脂肪代謝是否有參與，研究人員使用了β氧化抑制劑處理分離出的骨髓中的造血干細(xì)胞，發(fā)現(xiàn)其可以抑制感染條件下的LSK細(xì)胞的氧消耗率。當(dāng)敲除線粒體CPT1A，會(huì)導(dǎo)致在面對LPS感染時(shí)造血干細(xì)胞擴(kuò)增受到抑制。

這一結(jié)果證明了造血干細(xì)胞在面對感染時(shí)，需要脂肪β氧化來維持自己的擴(kuò)增。

CD36調(diào)節(jié)游離脂肪酸攝取

早期研究表明，細(xì)胞攝取脂肪能量與多種細(xì)胞膜有關(guān)。為了確定游離脂肪酸是如何被轉(zhuǎn)運(yùn)到造血干細(xì)胞中的，研究人員分析了已知參與脂質(zhì)攝取的基因表達(dá)。最終發(fā)現(xiàn)，CD36蛋白在造血干細(xì)胞上被誘導(dǎo)，以響應(yīng)細(xì)菌。

總之，研究表明，在面臨感染時(shí)，脂肪為造血干細(xì)胞提供了高能量，有效地讓干細(xì)胞產(chǎn)生大量免疫細(xì)胞，以抑制感染。

研究人員表示，對抗感染，需要大量能量，而脂肪儲(chǔ)存是巨大的能量沉積物，為造血干細(xì)胞提供燃料以增強(qiáng)免疫反應(yīng)。研究出這種脂肪發(fā)揮作用的機(jī)制，為我們提供了關(guān)于未來如何加強(qiáng)身體對抗感染的新思路。

這項(xiàng)研究結(jié)果使我們能夠了解我們的免疫系統(tǒng)如何利用脂肪來應(yīng)對感染的反應(yīng)，這些機(jī)制將使我們能夠開發(fā)出治療肝臟感染的新療法。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1038/s41467-021-27460-9

END

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