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本次分享的文献题目是：TREM-1 governs NLRP3 inflammasome activation of macrophages by firing up glycolysis in acute lung injury，影响因子10.75分，发表在International journal of biological sciences杂志上，发表时间为2022年1月。
让我们一起来解析作者的实验结果吧~
一、TREM-1的药物阻断减弱LPS诱导的小鼠肺损伤和糖酵解
据报道，阻断TREM-1可部分抑制LPS诱导急性肺损伤（ALI）的NLRP3炎症小体激活；另外，糖酵解被认为是巨噬细胞NLRP3炎性小体激活的关键调控。因此，作者想知道阻断TREM-1葡萄糖代谢是否会改变ALI。将小鼠暴露于LR12（TREM-1抑制剂）。结果显示，LR12处理的小鼠的肺中比LPS处理的肺中白细胞浸润、肺泡充血和肺泡屏障厚度均减少（图1A-B）。LR12处理小鼠肺中IL-1β、IL-1β p17和一氧化氮合酶（iNOS）水平显著降低（图1C-F）。同时，经LR12处理的小鼠BALF和血清中乳酸(有氧糖酵解的最终产物)水平也有类似的降低（图1G-H）。LR12处理显著降低了糖酵解途径中编码酶的基因的表达，包括Hk2、果糖-2,6-双磷酸酶3 (Pfkfb3)和Hif-1（图1I）。HK2催化葡萄糖代谢的第一步。经LR12处理的小鼠肺部HK2水平降低（图1J-K）。mTOR激活足以刺激糖酵解。LR12处理显著降低了LPS诱导的磷酸化(p)-s2448-mTOR和mTOR水平（图1J, L, M）。LR12处理小鼠肺部HIF-1α水平显著降低（图1J, N）。以上数据说明了TREM-1抑制减弱肺内炎症和糖酵解。
为了系统地描述TREM-1激活的巨噬细胞的代谢变化，作者检测了乳酸产量、葡萄糖消耗和碳水化合物代谢酶。Mab1187已被证明可以激活TREM-1。结果显示，TREM-1的激活增加了乳酸的产生和葡萄糖的消耗（图2A-B）。GLUT1在巨噬细胞摄取葡萄糖中起重要作用。TREM-1的激活上调了巨噬细胞Glut1基因的表达（图2C）。此外，TREM-1的激活伴随着关键糖酵解酶的表达增加，包括Hk2、Pfkfb3、Pkm2、乳酸脱氢酶A (Ldha)和巨噬细胞中糖酵解关键转录因子HIF-1α（图2C）。在TREM-1激活的巨噬细胞中，HK2和LDHA的蛋白表达也增加（图2D-F）。此外，TREM-1的激活伴随着线粒体复合物III、IV和V蛋白水平的降低（图2G-J），LR12干预可部分恢复LPS诱导的巨噬细胞代谢改变。结果显示，LPS介导的乳酸生成、葡萄糖消耗和糖酵解基因（如Glut-1、Ldha和Hif-1α mRNA表达）的增加被LR12减弱（图2K-M）。以上数据说明TREM-1可促进巨噬细胞的糖酵解但抑制氧化磷酸化（OXPHOS）。
NLRP3炎性小体的激活需要两个步骤：启动和激活。NLRP3复合体的形成是启动NLRP3炎症小体的关键步骤。作者发现TREM-1激动对NLRP3炎性小体的驱动作用。利用Mab1187激活TREM-1可以增加巨噬细胞中的Nlrp3、Pro‐caspase‐1、rrp3和Pro-il-1β的mRNA水平（图3A-C）。而LR12取得相反的效果（补充结果）。此外，Mab1187还能显著增加NLRP3、pro-caspase-1和pro-IL-1β的蛋白表达（图3D-G）。这些结果说明TREM-1的激活促进NLRP3炎性小体启动。TREM-1的激活显著诱导caspase-1 p10和IL-1β p17的分泌（图3H-J）。此外，TREM-1激活巨噬细胞上清液中IL-1β表达上调（图3K）。以上数据表明，TREM-1对NLRP3炎性小体具有直接激活作用。
四、糖酵解的阻断可逆转TREM-1介导巨噬细胞NLRP3炎性小体激活
为了评估糖酵解在TREM-1介导的NLRP3炎性小体激活中的作用，糖酵解抑制剂2‐脱氧葡萄糖（2-DG）用于干预巨噬细胞。结果显示，2-DG抑制了TREM-1激活引起的乳酸生成（图4A）。在TREM-1激活的巨噬细胞中，2-DG给药后TNF-α的生成显著降低（图4B-C）。2-DG降低了TREM-1激动剂处理的巨噬细胞NLRP3的表达（图4F-G）。2-DG抑制了TREM-1激活的巨噬细胞中Il-1β基因表达和pro-Il-1β合成（图4D、F、H）。2-DG还减少了由TREM-1激活诱导的IL‐1β分泌（图4E）。2-DG处理可降低TREM-1活化诱导的caspase-1 p10和IL-1β p17蛋白水平（图4F、I和J）。2-DG抑制糖酵解可降低LPS诱导ALI肺中和LPS诱导巨噬细胞中的TREM-1表达（补充结果）。以上结果表明糖酵解对TREM-1诱导NLRP3炎症小体激活是必要的。
五、巨噬细胞中TREM-1激活可诱导HIF-1α功能性表达
文献报道，HIF-1α通过诱导糖酵解酶（如Glut-1、HK2、PKM2和LDH）的表达介导代谢重编程向糖酵解表型转变。作者发现，即使在常氧条件下，TREM-1激活的巨噬细胞表达明显更高水平的HIF-1α mRNA和蛋白。此外，通过免疫荧光，TREM-1激活促使HIF-1α的积累和向细胞核的转运（图5D-E），此现象可被PX-478（HIF-1α抑制剂）阻断（补充结果）。PX-478处理抑制了TREM-1激活诱导的HIF-1α靶基因HK2蛋白水平（5F-G）。以上结果表明TREM-1的激活可促进常氧条件下巨噬细胞中HIF-1α的稳定性。
六、在巨噬细胞中，HIF-1α介导的糖酵解调控TREM-1诱发NLRP3炎性小体活化
据报道，HIF-1α是免疫和炎症的关键转录调节因子。利用PX-478处理巨噬细胞，去评估HIF-1α对TREM-1诱导NLRP3炎症小体激活的影响。结果显示，抑制HIF-1α减少了TREM-1激活诱导的乳酸生成（图6A）, 表明抑制HIF-1α阻断了糖酵解。另外，TREM-1激活诱导的TNF-α生成在巨噬细胞中给药PX-478后生成减少（图6B）。PX-478可降低TREM-1激活巨噬细胞中NLRP3和pro‐IL‐1β的表达（图6D-F）。此外，PX-478还减少了由TREM-1激活引起的IL‐1β分泌（图6C）。HIF-1α抑制剂减弱TREM-1激活的巨噬细胞中caspase-1 p10和IL-1β p17蛋白水平（图6D、G和H）。综上所述，总而言之， HIF-1α在TREM-1介导巨噬细胞NLRP3炎性小体激活起着关键作用。
七、TREM-1的激活通过激活PI3K/AKT/mTOR信号通路促进HIF-1α的积累
文献表明PI3K/AKT/mTOR通路可刺激HIF-1α稳定和转激活域功能。作者发现TREM-1激活可促使巨噬细胞PI3K、AKT和mTOR的磷酸化（图7A-D）。抑制PI3K（LY294002）或mTOR（雷帕霉素）抑制TREM-1激活诱导的乳酸生成和葡萄糖消耗（图7E-F，图7I-J），表明PI3K/AKT/mTOR信号通路对于TREM-1驱动的代谢重编程起重要作用。同时，PI3K或mTOR抑制降低了TREM-1激活诱导的HIF-1α蛋白的表达（图7G-H，图7K-L）。以上结果表明PI3K/AKT/mTOR信号通路在TREM-1激活介导的HIF-1α的积累中起着重要作用。并且，进一步的补充结果说明TREM-1以PI3K/AKT/ mTOR依赖的方式刺激HIF-1α的积累，进而影响NLRP3炎症小体的激活。
八、TREM-1通过增强巨噬细胞的线粒体裂变来激活NLRP3炎性小体
据报道，线粒体裂变通过降低电子传递链效率抑制了OXPHOS。因此，作者推测TREM-1-抑制的OXPHOS可能参与了巨噬细胞的线粒体裂变。线粒体裂变主要由动力相关蛋白1（DRP1）在丝氨酸616（S616）的磷酸化介导。作者发现TREM-1激活后DRP1 S616磷酸化显著增加（图8A-B）。利用DRP1的抑制剂Mdivi-1处理巨噬细胞，以评估线粒体裂变在TREM-1介导的NLRP3炎性小体激活中的作用。结果显示Mdivi-1可以抑制TREM-1激活诱导的NLRP3和pro‐IL‐1β的表达（图8C-E）。Mdivi-1也减少了TREM-1激活诱导的IL-1β p17的产生（图8C和F）。同时，Mdivi-1也降低了TREM-1激活后巨噬细胞caspase-1 p10蛋白的表达（图8C和G）。以上结果表明TREM-1通过DRP1 S616磷酸化促进线粒体裂变，从而抑制OXPHOS并触发NLRP3炎症小体激活。
以上就是这篇文献的全部内容，我们最后再来捋一下作者的研究思路：
2-脱氧葡萄糖对糖酵解的抑制降低了TREM-1引发的巨噬细胞NLRP3炎症小体激活。HIF-1α是糖酵解的关键转录调节因子。TREM-1激活通过PI3K/AKT/ mTOR途径促进HIF-1α的积累和转运到细胞核。抑制mTOR或HIF-1α也能抑制TREM-1诱导的代谢重编程和NLRP3/caspase-1激活。总的来说，mTOR/HIF-1α/糖酵解途径是TREM-1控制NLRP3炎性小体激活的一种新机制。在TREM-1激活的巨噬细胞中靶向mTOR/HIF-1α/糖酵解途径可能有利于治疗或预防炎症性疾病，如ALI。
好啦~以上就是本次文献分享的全部内容。我们还为大家搜集了炎性小体相关文献和知识点，以及专属研究方法，感兴趣的小伙伴们可以微信联系：18570028002，我们将会把这些资料发送给大家哦。
2023-04-19 10:49:35
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