客户案例 | Critical Care:PI3K/Akt/HIF-1α调控中性粒细胞糖酵解在脓毒症中的免疫效应

2022-07-15 10:30:19, 麦特绘谱 麦特绘谱生物科技(上海)有限公司



发表期刊:Critical Care,IF=19.334

合作单位:上海交通大学附属瑞金医院

合作项目:Q300全定量代谢组


研究介绍


有效清除致病菌是改善脓毒症预后的关键。多形核中性粒细胞(PMNs)是先天细胞免疫中重要组成部分,在清除致病菌中起着重要作用。本研究中旨在探讨PMN的免疫代谢特征,以及在脓毒症过程中中性粒细胞糖酵解调控机制。研究人员对从人体分离到的PMNs进行代谢组学和转录组学分析,结果表明,糖酵解的抑制导致脓毒症期间中性粒细胞免疫抑制,并可能由PI3K/Akt-HIF-1α通路介导的LDHA(乳酸脱氢酶A)下调所控制。该研究可为脓毒症患者的管理和治疗提供科学理论基础,发现脓毒症免疫功能改善的治疗靶点。


图1. 脓毒症中中性粒细胞糖酵解调节免疫效应的作用机制


研究结果


01

从健康志愿者和脓毒症患者静脉血中分离PMNs进行转录组和代谢组研究。转录组学分析结果显示,脓毒症的糖酵解和mTOR/HIF1α信号通路发生显著变化;除上述两组,再从急性阑尾炎患者(无脓毒症)分离PMNs进行分析,最显著富集通路包括Warburg效应、线粒体电子传递链、氨循环、甘油脂代谢和从头三酰基甘油生物合成,其中三组中乳酸水平差异显著。

02

利用脂多糖LPS(两种浓度)刺激中性粒细胞,建立LPS激活和LPS耐受细胞模型,结果显示,PMNs在激活时转向有氧糖酵解,但在LPS耐受的中性粒细胞中,糖酵解受到抑制,表明中性粒细胞糖酵解的抑制伴随着体外LPS耐受模型的免疫功能紊乱。

03

LPS 耐受中性粒细胞的乳酸水平和LDHA 活性在体外显着降低,这与代谢组学和转录组学分析结果一致。此外,筛选出HK2、HK3、LDHA和PKM,并进行Western blot验证,证明它们参与中性粒细胞糖酵解调控;使用糖酵解抑制剂2-DG(2-脱氧葡萄糖)确定了脓毒症期间糖酵解可调节PMNs趋化性和吞噬功能,其中LDHA在调节中性粒细胞的吞噬功能方面起着重要作用。

04

PMN转录组学确定HIF-1α是脓毒症期间中性粒细胞显著改变的信号通路,进一步研究PI3K/Akt途径和HIF-1α在脓毒症期间对PMN糖酵解的影响,结果表明,LPS刺激通过PI3K/Akt/HIF-1α途径降低PMN糖酵解水平。


图2. 糖酵解调节脓毒症期间PMNs的趋化性和吞噬功能


参考文献


Immune effects of PI3K/Akt/HIF-1α-regulated glycolysis in polymorphonuclear neutrophils during sepsis. Critical Care. 2022.


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