代谢学人

Cell Metabolism：减肥难，反弹易，单核细胞来帮你！

背景介绍

肥胖是一种世界性流行病，会提高代谢性疾病的发生风险，如2型糖尿病、心血管疾病、高血压、癌症等疾病。目前，肥胖的治疗方法主要包括生活方式和药物干预，以及减肥手术，这些方法虽然能有效减重，但很难维持减重后的体重，大多数人都会面临减重后体重反弹的现象，这可能会引起更严重的肥胖及相关代谢功能障碍，因此控制体重反弹对于肥胖治疗至关重要。

肥胖-记忆效应是指肥胖后机体会产生一种“肥胖记忆”，这被认为是减肥人群体重反弹的主要原因。目前有许多研究报道了体重反弹的潜在机制，包括激素水平的变化、食欲的刺激以及能量消耗的下降等。有研究表明CD4⁺T细胞介导了肥胖状态的记忆，从而促进小鼠减肥后的体重反弹。此外，减肥后肠道微生物群无法恢复正常，也代表了一种肥胖“记忆”，当小鼠再次暴露于HFD条件时会加剧小鼠的肥胖和代谢紊乱。考虑到机体内稳态的复杂性，研究人员推测，既然有保持“肥胖记忆”的细胞，或许也会存在具有抵抗肥胖记忆的细胞，在减肥后发挥抑制体重反弹的作用。

骨髓（BM）是血液和各组织中免疫细胞的主要来源。有研究表明，肥胖可能引起BM微环境变化，介导BM重塑，引发免疫细胞数量和功能变化。然而，目前尚不清楚肥胖如何影响BM免疫细胞在各组织的定位，以及对体重的影响。

在本篇文章中，研究人员通过对BM免疫细胞进行scRNA-seq分析，发现了一种独特的具有代谢记忆的CD7⁺单核细胞，在节食减肥的小鼠和人类BM中富集，并迁移到iWAT中，通过分泌FGL2，诱导iWAT棕色化，从而抑制体重反弹。然而，随着时间的推移，CD7+单核细胞会逐渐进入静息状态，从而失去抵抗肥胖作用；而FLT3配体（FLT3L）刺激可以激活CD7+单核细胞，从而恢复抵抗肥胖作用。总之，这项研究确定了具有代谢记忆的BM免疫细胞群，为节食减肥后的体重反弹提供了潜在的治疗方法。

敲黑板啦：

1.CD7⁺单核细胞在节食减肥小鼠和人的骨髓中积累

2.清除CD7⁺单核细胞可促进体重反弹

3. CD7⁺单核细胞迁移到iWAT中，通过分泌FGL2促进米色脂肪产热

4. FLT3L可提高CD7⁺单核细胞水平，并抑制体重反弹

结果：

1.波动性营养应激可诱导BM免疫细胞发挥抵抗肥胖的功能

为了探究骨髓（BM）来源的免疫细胞是否参与调控肥胖-记忆效应，研究人员给CD45.1小鼠饲喂5周的高脂饮食（HFD），以诱导肥胖，随后再饲喂3周HFD（HFD组），或者饲喂3周的正常饮食（ND）以减轻体重（Cyc组），以连续8周饲喂ND饮食的小鼠作为对照组，发现Cyc组小鼠体重显著下降，在第8周时，Cyc组小鼠与ND组小鼠体重类似（图S1A）。随后，研究人员收集了ND、HFD和Cyc组小鼠的BM免疫细胞（分别为ND-BM、HFD-BM、Cyc-BM），并移植到CD45.2小鼠中（图1A），移植5周后CD45.2小鼠体重恢复正常，流式分析显示BM免疫细胞移植成功（图S1B-S1C）。接下来研究人员给CD45.2小鼠饲喂ND或HFD，以探究过继转移BM免疫细胞对体重的影响，结果发现在ND喂养下，ND-BM小鼠、HFD-BM小鼠和Cyc-BM小鼠在体重、葡萄糖稳态和胰岛素敏感性方面均无显著差异（图S1D-S1F）；然而在HFD喂养下，与ND-BM小鼠和HFD-BM小鼠相比，Cyc-BM小鼠体重显著下降（图1B）。同时，与HFD-BM小鼠相比，Cyc-BM小鼠葡萄糖稳态和胰岛素敏感性显著改善，且脂肪组织重量和脂肪细胞面积明显减小（图1C-D，S1G-S1H）。此外，与ND-BM小鼠和HFD-BM小鼠相比，Cyc-BM小鼠BAT和iWAT组织产热相关基因和蛋白表达水平显著升高（图1E-F），这表明Cyc小鼠来源的BM免疫细胞在脂肪产热中具有重要作用。

肥胖通常是由能量摄入与消耗的不平衡导致的。为了探究Cyc-BM免疫细胞抑制HFD小鼠体重增长的机制，研究人员监测了ND-BM小鼠、HFD-BM小鼠和Cyc-BM小鼠在HFD喂养2周后的代谢参数，结果显示ND-BM小鼠、HFD-BM小鼠和Cyc-BM小鼠的摄食量和活动量均无显著差异（图S1I-SIJ），但与ND-BM小鼠和HFD-BM小鼠相比，Cyc-BM小鼠的耗氧量和能量消耗显著升高（图1G, S1K）。总之，这些结果表明节食减肥小鼠来源的BM免疫细胞提高小鼠能量消耗，进而维持代谢稳态。

图1.波动性营养应激可诱导BM免疫细胞发挥抵抗肥胖的功能

图S1.节食减肥小鼠的BM免疫细胞可提高CD45.2小鼠的能量消耗

2.scRNA-seq揭示了干细胞样CD7+单核细胞在节食减肥小鼠和人类骨髓中积累

为了探究Cyc小鼠BM免疫细胞中发挥抵抗肥胖作用的特定免疫细胞类型，研究人员对ND小鼠、HFD小鼠和Cyc小鼠的BM免疫细胞进行scRNA-seq分析，发现HFD小鼠和Cyc小鼠BM免疫细胞中，骨髓细胞（包括单核细胞、巨噬细胞和嗜中性粒细胞）的比例显著升高，而淋巴细胞（包括B细胞、T细胞和NK细胞）的比例显著降低（图2A）。先前研究发现CD4+T细胞可介导肥胖-记忆效应，并促进减肥后的体重反弹。因此，研究人员推测Cyc小鼠BM免疫细胞中，可能是骨髓细胞尤其是单核细胞和巨噬细胞（可呈递抗原并调控CD4+T细胞分化）发挥了抵抗肥胖的功能。单核细胞和巨噬细胞进一步分为6个簇，其中簇5在Cyc小鼠中增加，而簇6在Cyc小鼠中减少（图2B-C）。细胞轨迹分析显示普通骨髓祖细胞（CMPs）和多祖细胞（MPPs）（即单核细胞和巨噬细胞的前体）逐渐分化为簇5和其他簇（图2D）。KEGG分析显示，簇5中高度富集的生物途径有DNA复制、核糖体生物合成和细胞周期（图S2A）。单细胞调控网络推理和聚类（SCENIC）分析显示，簇5中表达水平较高的3个转录因子Klf4、E2f1和Tfdp1均与干细胞稳态和细胞周期密切有关（图2E）。此外，祖细胞标记基因Cd7和Flt3（FMS样酪氨酸激酶3）在簇5中也高度表达（图2F）。总之，这些结果表明簇5具有干细胞样特征，因此研究人员将簇5定义为CD7+单核细胞。随后，通过流式细胞分析发现与ND小鼠相比，HFD小鼠BM免疫细胞中CD7+单核细胞水平无明显变化，而Cyc小鼠BM免疫细胞中CD7+单核细胞水平显著升高，并且与细胞增殖呈正相关（图2G,S2B-S2C）。总之，这些结果表明节食减肥可诱导BM免疫细胞中CD7+单核细胞水平增加，且CD7+单核细胞呈现干细胞样特征，与细胞增殖密切相关。

为了探究人类CD7+单核细胞与肥胖发展的相关性，研究人员收集了正常、肥胖以及有肥胖史但通过节食至少减重10%的男性BM免疫细胞，并进行scRNA-seq分析，发现与正常男性相比，肥胖和节食减肥男性的BM免疫细胞中单核细胞和巨噬细胞水平显著升高（图S2D）。在14个单核细胞和巨噬细胞簇中，簇10水平在节食减肥男性中显著升高，且CD7也高度表达（图2H,S2E）。为了检测CD7+单核细胞是否与代谢状态相关，研究人员收集了另外一组人群的外周血细胞，发现与正常和肥胖人群相比，节食减肥人群中CD7+单核细胞水平显著升高（图2I,S2F）。总之，scRNA-seq分析结果揭示了具有干细胞样特征的CD7+单核细胞在节食减肥小鼠和人群的BM中积累，这可能发挥了抵抗肥胖的作用。

图2. scRNA-seq揭示了干细胞样CD7⁺单核细胞在节食减肥小鼠和人类骨髓中富集

图S2. CD7+单核细胞的特征

3.BM来源的CD7+单核细胞迁移到iWAT组织中诱导脂肪棕色化

为了进一步探究CD7+单核细胞在抵抗肥胖中发挥的作用，研究人员分离Cyc小鼠BM中CD7+单核细胞和CD7-单核细胞，并过继转移到肥胖WT小鼠体内。过继转移CD7+单核细胞或CD7-单核细胞均不影响肥胖WT小鼠血液免疫细胞的比例和血液细胞因子的激活状态（图S3A-S3C）。然而，与过继转移CD7-单核细胞的小鼠相比，过继转移CD7+单核细胞的小鼠体重增长明显受到抑制，葡萄糖稳态和胰岛素敏感性得到改善，脂肪组织重量下降（图3A-D），摄食量和食欲相关激素水平无明显差异（图S3D-S3E），但小鼠耗氧量和能量消耗显著增加，同时不影响小鼠活动量和呼吸交换率（图3E，S3F-S3H）。此外，与过继转移CD7-单核细胞的小鼠相比，过继转移CD7+单核细胞小鼠iWAT组织中UCP1和PGC1α蛋白表达水平显著升高，而BAT中UCP1和PGC1α表达无显著差异（图3F-3G）。除此之外，研究人员给正常WT小鼠过继转移CD7-单核细胞和CD7+单核细胞，同时给予HFD喂养，发现CD7+单核细胞可预防HFD诱导的小鼠肥胖现象（图S3I）。总之，这些结果表明CD7+单核细胞不仅可以治疗小鼠肥胖，还可预防肥胖。

接下来，为了探究CD7+单核细胞是通过驻留在BM中还是浸润脂肪组织来发挥作用的，研究人员用碘化物DiR（亲脂性染料）标记CD7+和CD7-单核细胞，以追踪其在体内的运动轨迹。研究人员发现，CD7+单核细胞主要定位于iWAT组织中，在BAT中含量较少，在eWAT中几乎不积累（图3H），通过分析趋化因子受体的表达，研究人员发现与CD7-单核细胞相比，Gpr183（一种介导由7α,25-OHC（7α,25-二羟基胆固醇）驱动免疫细胞迁移的G蛋白偶联受体）表达在CD7+单核细胞中显著上调，而其他趋化因子受体在CD7+单核细胞和CD7-单核细胞中表达无明显差异（图3I）。进一步验证发现与CD7-单核细胞相比，CD7+单核细胞中Gpr183基因和蛋白表达水平显著升高（图3J-3K）。同时，与BAT和eWAT相比，iWAT中Ch25h（胆固醇25-羟化酶，介导7α,25-OHC生成的关键酶）基因表达也显著升高（图3L）。且7α,25-OHC以浓度依赖的方式促进CD7+单核细胞的迁移，然而敲低Gpr183后则抑制了7α,25-OHC驱动的CD7+单核细胞迁移作用（图3M）。随后，研究人员在分离的CD7+单核细胞中敲减Gpr183，用亲脂性染料PKH26标记后移植到受体小鼠中，1周后对受体小鼠脂肪组织PKH26荧光染色结果显示，敲减Gpr183显著抑制了CD7+单核细胞向iWAT组织的迁移（图3N）；并且敲减Gpr183单核细胞也进一步加剧了HFD小鼠的肥胖（图S3J）。

为了探究人类CD7+单核细胞是否也可以调节体重和能量代谢，研究人员从通过节食成功减重10%的人群外周血中分离CD7+单核细胞和CD7-单核细胞，并将其移植到HFD喂养的NOD.Cg-Prkdc^scidIl2rg^em1Smoc（NSG）小鼠中（缺乏成熟T、B细胞和NK细胞的小鼠）（图S3K），再饲喂6周HFD，与小鼠CD7+单核细胞一样，人类CD7+单核细胞并不影响血液免疫细胞的比例，以及血液细胞因子和食欲相关激素水平（图S3L-S3N）。与移植人类CD7-单核细胞的小鼠相比，移植人类CD7+单核细胞的小鼠体重和组织重量显著降低，葡萄糖稳态和胰岛素敏感性明显改善（图S3O-S3R）。总之，这些结果表明，与节食减肥小鼠的CD7+单核细胞类似，节食减重人群的CD7+单核细胞也可发挥抵抗肥胖的功能。

图3.BM来源的CD7+单核细胞迁移到iWAT组织中诱导脂肪棕色化

图S3. 过继转移鼠源和人源CD7+单核细胞对小鼠炎症和代谢的影响

4.清除CD7+单核细胞可促进Cyc小鼠体重反弹

为了在体内探究CD7+单核细胞在肥胖调控中的作用，研究人员构建了CD7-Dre小鼠（在Cd7基因位点插入Dre重组酶）（图S4A），随后将R26^{CAG-LSL-RSR-tdTomato-2A-DTR}小鼠与Lyz2-Cre和Cd7-Dre小鼠杂交，获得Cd7-Dre;Lyz2-Cre;R26^tdT-DTR小鼠，该小鼠可在表达DTR的CD7+单核细胞中表达tdTomato荧光蛋白，在DT（白喉毒素）给药后可导致表达DTR的CD7+单核细胞死亡，从而特异性清除小鼠骨髓细胞中CD7+单核细胞（图4A,S4B）。免疫荧光和流式细胞分析结果显示，与CD7+单核细胞水平类似，ND喂养和HFD喂养下，BM中tdTomato水平无明显差异，而Cyc喂养下BM中tdTomato水平显著升高；而DT给药后，在不影响BM免疫细胞比例情况下，高效清除了BM tdTomato+细胞和BM CD7+单核细胞（图4B-D,S4C）。在ND喂养下，DT处理并不影响Cd7-Dre;Lyz2-Cre;R26^tdT-DTR小鼠体重（图S4D）。随后研究人员用Cyc饮食喂养Cd7-Dre;Lyz2-Cre;R26^tdT-DTR小鼠，然后用PBS处理（对照组）或DT处理（Cyc-DT）小鼠以清除Cyc小鼠BM CD7+单核细胞，同时给予HFD饮食喂养，结果发现与PBS处理小鼠相比，CD7+单核细胞缺失进一步加剧了小鼠体重和组织重量的增加，并降低了小鼠耗氧量，使小鼠冷不耐受，但不影响小鼠摄食量和活动量（图4F-I,S4E-S4G）；同样的，CD7+单核细胞的缺失也显著抑制iWAT组织UCP1的表达，但不影响BAT中UCP1表达水平（图4J）。此外，与CD7+单核细胞在肥胖调控中的作用类似，从Cd7-Dre;Lyz2-Cre;R26^tdT-DTR小鼠中分离tdTomato+细胞和tdTomato-细胞，并移植到HFD WT小鼠体内，tdTomato+细胞也可显著抑制HFD小鼠的体重增长（图S4H）。总之，这些结果进一步证明CD7+单核细胞在抑制节食减肥后的体重反弹中发挥着重要作用。

图4. 清除CD7+单核细胞可促进Cyc小鼠体重反弹

图S4. 清除CD7+单核细胞不影响小鼠的免疫细胞水平和代谢参数

5.在波动性营养应激下CD7+单核细胞染色质可及性发生重编程

免疫记忆或训练免疫可促使先天性免疫细胞对二次免疫应激作出更迅速、更强烈的反应。同样，在节食减肥引起的波动性营养应激下，CD7+单核细胞数量显著增加，这可能形成了有助于维持机体代谢平衡的代谢记忆。为了探究波动性营养应激下CD7+单核细胞的特征，研究人员分离了ND小鼠、HFD小鼠和Cyc小鼠的CD7+单核细胞，并进行ATAC-seq分析。各组小鼠的CD7+单核细胞中不同基因组区域的峰值分布模式类似，但值得注意的是，Cyc处理引起峰值变化与HFD处理引起的峰值变化呈负相关关系（图5A-C）。其中有超过14000个峰值是由HFD处理引起的，但在Cyc处理后丢失，这些丢失的峰值所包含的基因高度富集在氧化应激途径（如Hif1a和Gapdh）、DNA损伤和修复途径（如Parp1）以及炎症相关途径（如Tnf）中（图5D,S5A）。

此外，HFD处理引起的约800个峰值在Cyc处理后进一步促使其开放，这些峰值包含的基因主要富集在脂质代谢（如Ppara）、细胞迁移（如Peak1）以及干细胞维持（如Klf4）相关途径中（图5E,S5B），这进一步反映了CD7+单核细胞的干细胞样特征。此外，这些峰值还包含免疫抑制相关基因，如Tnfaip3和CD300a，这表明CD7+单核细胞可能发挥抑制炎症的作用（图5E,S5B）。

为了进一步验证CD7+单核细胞的脂肪酸代谢偏向性，研究人员检测了Cyc小鼠CD7+单核细胞的能量代谢，结果显示与CD7-单核细胞相比，CD7+单核细胞的OCR（耗氧率）显著升高，而ECAR（细胞外酸化率）无明显差异；人类CD7+单核细胞也得到了类似的结果（图S5C-S5F）。接下来，为了进一步验证CD7+单核细胞是否具有抑制炎症的作用，研究人员将CD7+单核细胞分别与CD7-单核细胞或CD4+T细胞共培养，发现无论是直接接触共培养还是间接接触共培养，CD7+单核细胞均不影响CD7-单核细胞和CD4+T细胞的增殖，CD7-单核细胞产生的炎性细胞因子水平也无明显变化，但CD4+T细胞产生的炎性细胞因子如IFNγ和TNFα水平显著下降（图S5H-I）。同样，将人类CD7+单核细胞与人类CD7-单核细胞或人类CD4+T细胞共培养，也得到了类似的结果（图S5J-S5L）。总之，这些结果表明，在波动性营养应激状态下，CD7+单核细胞的染色质可及性发生重编程，这有助于维持机体代谢稳态。

图5. 在波动性营养应激下CD7+单核细胞染色质可及性发生重编程

图S5. CD7+单核细胞与CD7-单核细胞的线粒体OCR和免疫抑制功能对比

6.FGL2介导CD7+单核细胞对米色脂肪产热的调控

为了进一步探究CD7+单核细胞抑制节食减肥后体重反弹的机制，研究人员将Cyc小鼠CD7+单核细胞中染色质可及性上调所包含基因（来自于ATAC-seq）与分泌蛋白编码基因（来自于scRNA-seq）进行联合分析，发现5个重叠基因（Fgl2、Tfrc、Dpp4、Nucb2和Serpinb1a）（图6A），这5个重叠基因在CD7+单核细胞中表达显著上调，其中Fgl2基因（编码具有免疫抑制功能的FGL2蛋白的基因）的表达量最高（图6B）。GTEx数据库（对人体正常组织样本进行转录组测序和基因分型分析，构建了一个组织特异性基因表达和调控的数据库）分析表明，人类FGL2基因在全血中的表达水平与CD7+单核细胞标志转录因子KLF4表达水平呈正相关（图S6A）。同样，Cyc小鼠CD7+单核细胞中Fgl2基因转录起始位点的染色质可及性也显著上调（图6C），这与Cyc小鼠CD7+单核细胞Klf4基因染色质可及性上调结果一致（图5E）。此外，与CD7-单核细胞相比，CD7+单核细胞的培养上清（条件培养基（CM））中，FGL2蛋白含量也显著上调（图6D）。因此基于这些结果，研究人员选择Fgl2作进一步的研究。

研究人员给小鼠尾静脉注射重组FGL2（rFGL2），结果显示rFGL2显著促进了iWAT产热（UCP1，Ppargc1a，Dio2和Prdm16）和棕色化（Cd137和Tbx1）相关基因的表达，并提高小鼠冷耐受能力（图S6B-S6C）。随后对rFGL2处理小鼠喂养HFD，结果显示rFGL2显著抑制了HFD小鼠的体重增加，并改善葡萄糖耐受和胰岛素敏感性（图S6D-S6F）。进一步研究表明，rFGL2可激活米色脂肪细胞的PKA信号通路，进而促进UCP1的表达，而PKA抑制剂H89处理则抑制了一现象（图6E）。这提示FGL2可能通过促进米色脂肪产热而改善机体代谢。接下来，为了探究巨噬细胞特异性FGL2在体内的作用，研究人员将Lyz2-Cre与Fgl2-Floxed小鼠（Fgl2^f/f）杂交，构建巨噬细胞特异性敲除Fgl2小鼠（Fgl2^ΔLyz2）（图S6G）。在HFD喂养下，与Fgl2^f/f小鼠相比，Fgl2^ΔLyz2小鼠体重显著增加，且葡萄糖稳态和胰岛素敏感性受损（图S6H-S6J）。

接下来，为了探究FGL2在CD7+单核细胞促进米色脂肪产热中的作用，研究人员利用Fgl2^f/f小鼠和Fgl2^ΔLyz2小鼠CD7+和CD7-单核细胞的CM处理米色脂肪细胞，发现与CD7-单核细胞的CM相比，CD7+单核细胞的CM显著促进了米色脂肪细胞中UCP1和PGC1α蛋白的表达（图6F）。然而与Fgl2^f/f小鼠CD7+单核细胞的CM相比，Fgl2^ΔLyz2小鼠CD7+单核细胞的CM显著抑制了UCP1和PGC1α蛋白的表达，而在Fgl2^ΔLyz2小鼠CD7+单核细胞的CM中回补rFGL2则可以恢复UCP1和PGC1α蛋白的表达（图6F）。随后，为了探究FGL2在体内参与CD7+单核细胞抵抗肥胖的作用，研究人员从Cyc处理的Fgl2^f/f小鼠和Fgl2^ΔLyz2小鼠中分离CD7+单核细胞和CD7-单核细胞，并移植到HFD诱导的肥胖小鼠中，，发现Fgl2的缺失显著抑制了CD7+单核细胞的抗肥胖作用（图6G）。

接下来，研究人员利用质谱分析来筛选米色脂肪细胞中FGL2的潜在受体，并对排名前5的候选蛋白作进一步分析（图6H），结果显示TMEM120A在米色脂肪细胞中的表达水平显著高于其他4个候选蛋白（图6I-J），且在脂肪组织中，TMEM120A蛋白在脂肪细胞中的表达水平显著高于其他类型细胞；与脂肪组织相比，TMEM120A蛋白在BM中的表达水平较低（图6K）。因此，基于这些结果，研究人员选择TMEM120A作进一步研究。

接下来，为了验证FGL2能否与米色脂肪细胞TMEM120A相互结合，研究人员根据鼠源TMEM120A和FGL2蛋白结构进行分子模拟，结果显示TMEM120A蛋白和FGL2蛋白之间可形成氢键，这提示TMEM120A和FGL2之间有很高的结合可能性（图S6K）。通过coIP实验进一步证实FGL2可与TMEM120A结合（图6L）。为了进一步确定FGL2中介导与TMEM120A相互作用的结构域，研究人员基于FGL2蛋白不同的结构域构建了一系列突变体，结果显示缺失1-70位点核苷酸的FGL2突变体仍可与TMEM120A结合，而缺失71-157位点核苷酸、100-122位点核苷酸或197-429位点核苷酸的FGL2突变体均不能与TMEM120A相结合（图S6L），这表明FGL2的71-157位点核苷酸、100-122位点核苷酸和197-429位点核苷酸结构域所形成的结构域负责与TMEM120A相结合。

为了探究TMEM120A是否参与FGL2调控米色脂肪细胞产热过程，研究人员利用siRNA敲减米色脂肪细胞中TMEM120A基因，结果发现敲减TMEM120A显著抑制了cAMP-PKA信号途径以及下游产热相关基因和蛋白（UCP1和PGC1a）的表达，且rFGL2处理也无法激活cAMP-PKA信号途径和下游产热相关和蛋白（UCP1和PGC1a）表达（图6M,S6M），这表明FGL2通过与TMEM120A相互作用，进而促进米色脂肪细胞产热。

图6. FGL2介导CD7+单核细胞对米色脂肪产热的调控

图S6. rFGL2治疗小鼠和Fgl2^ΔLyz2小鼠的代谢表型

7.FLT3L可提高CD7+单核细胞水平，从而抑制体重反弹

许多研究表明，训练免疫随着时间的推移会逐渐消失。因此，接下来研究人员想要探究Cyc小鼠的CD7+单核细胞是否可以在节食减肥后长期抵抗肥胖。研究人员给小鼠饲喂5周HFD，随后分别用ND饮食喂养3周（Cyc组）、6周（Cyc-6w）和10周（Cyc-10w），并分离各组小鼠的CD7+单核细胞，移植到受体小鼠中，同时饲喂HFD饮食。结果显示，Cyc小鼠CD7+单核细胞可显著抑制HFD小鼠的体重增加，而Cyc-6w小鼠和Cyc-10w小鼠的CD7+单核细胞则不影响HFD小鼠体重变化以及耗氧量（图7A,S7A）。与此一致的是，与Cyc小鼠相比，Cyc-6w和Cyc-10w小鼠BM免疫细胞中CD7+单核细胞水平也显著降低，细胞增殖水平也显著下降（图7B-7C），这表明节食减肥后CD7+单核细胞会逐渐进入静息状态。

接下来，研究人员招募了一组肥胖受试者，按照要求进行节食减重至少10%。节食成功减重后，受试者外周血液中CD7+单核细胞水平随着时间推移逐渐降低，且那些可维持6个月减重10%体重的受试者血液中CD7+单核细胞水平显著高于体重反弹的受试者（图7D），与此一致的是，维持减重10%体重的受试者皮下脂肪组织中CD7+单核细胞的浸润水平也显著高于体重反弹的受试者（图7E）。此外，节食减肥受试者血液中CD7+单核细胞水平与体重反弹程度呈负相关（图7F）。总之，这些结果表明，在节食减肥后激活CD7+单核细胞或许可抑制体重反弹现象。

由于Flt3基因在CD7+单核细胞中也显著高表达，且有研究表明，FLT3是一种在造血发育中起重要作用的BM细胞因子。因此，研究人员推测FLT3配体（FLT3L）刺激或许可提高CD7+单核细胞数量，从而维持代谢稳态。为了验证这一假设，研究人员首先检测了Cyc小鼠、Cyc-6w小鼠和Cyc-10w小鼠BM免疫细胞中Flt3l基因表达水平，发现在节食减肥后，Flt3l基因表达水平逐渐下降（图7G），同时CD7+单核细胞水平也逐渐下降，无法抵抗肥胖（图7A-B）。值得注意的是，FLT3L刺激显著提高了CD7+单核细胞水平，并以剂量依赖的方式提高CD7+单核细胞中FGL2基因和蛋白表达水平（图S7B-S7D）。此外，用FLT3L刺激Cyc-10w小鼠2周后，小鼠血液和BM中CD7+单核细胞水平显著升高（图7H）。为了进一步分析FLT3L刺激后CD7+单核细胞染色质可及性特征，研究人员对Cyc小鼠，Cyc-10w小鼠和经FLT3L刺激的Cyc-10w小鼠的CD7+单核细胞进行ATAC-seq分析（图S7E），结果显示各组小鼠CD7+单核细胞中不同基因组区域的峰值分布模式类似，而FLT3L处理引起的峰值变化与Cyc-10w处理小鼠的峰值变化呈负相关关系。与Cyc小鼠相比，有5880个峰值在Cyc-10w小鼠CD7+单核细胞中显著下调，而在FLT3L刺激后又显著上调，这些峰值所包含的基因高度富集在FoxO信号途径和PI3K信号途径中，这两种信号途径都是调控免疫记忆细胞分化的关键途径；此外，这些基因还富集在氧化磷酸化（如Ndufa8和Cox5b）、干细胞稳态（如Klf4和Tfdp1）以及迁移和免疫抑制功能（如Gpr183、Icosl和Il10）相关途径中（图7I, S7H）。值得注意的是，FLT3L刺激后CD7+单核细胞中Klf4和Fgl2基因转录起始位点附近的染色质也被重新开放（图S7I），这进一步证明了FLT3L刺激在提高CD7+单核细胞水平方面发挥着关键作用。

为了探究FLT3L刺激提高CD7+单核细胞水平后，能否进一步抵抗肥胖，研究人员对Cyc-10w小鼠每周注射FLT3L三次，持续10周，结果发现FLT3L治疗显著抑制了Cyc-10w小鼠接受二次HFD喂养时的体重增加（图7J）。有研究表明，FLT3L可提高其他类型免疫细胞的水平，如树突状细胞（DCs）和共同淋巴样祖细胞（CLPs）。并且，研究人员发现FLT3L处理也可抑制HFD喂养下Fgl2^ΔLyz2小鼠的体重增加（图S7J）。为了进一步强调CD7+单核细胞在FLT3L调控肥胖过程中的重要性，研究人员对Cd7-Dre;Lyz2-Cre;R26^tdT-DTR小鼠每3天注射一次DT，以清除小鼠BM中CD7+单核细胞，并进行Cyc-10w处理，随后给小鼠FLT3L处理，结果发现FLT3L处理可显著抑制Cyc-10w小鼠的体重增长，而清除CD7+单核细胞后，FLT3L处理不再影响Cyc-10w小鼠的体重增长（图7K）。总之，这些结果表明，FLT3L可提高CD7+单核细胞水平，从而抑制体重反弹。

图S7.FLT3L处理可促进CD7+单核细胞中FGL2表达

总结

 在本篇文章中，研究人员发现节食减肥的小鼠BM来源的免疫细胞具有抵抗肥胖的作用，并通过对BM免疫细胞进行scRNA-seq分析，定义了一种BM来源的具有干细胞样特征的CD7+单核细胞。过继转移CD7+单核细胞可抑制小鼠体重反弹现象，而清除CD7+单核细胞后则加速了小鼠的体重反弹。利用ATAC-seq分析显示节食减肥介导的波动性营养应激可诱导CD7+单核细胞染色质可及性发生重编程，即在节食减肥后，炎症、氧化应激和DNA损伤修复相关基因的染色质可及性受到抑制，而免疫抑制功能和干细胞维持等相关基因的染色质可及性增加，从而通过表观遗传使CD7+单核细胞产生代谢记忆，协助维持代谢稳态。。CD7+单核细胞迁移到iWAT中，分泌FGL2并激活脂肪细胞PKA信号通路，从而促进脂肪产热，发挥抵抗肥胖的作用。然而随着时间的推移，CD7+单核细胞逐渐进入静息状态，从而无法抑制体重反弹。值得注意的是，研究人员发现FLT3L治疗可提高CD7+单核细胞水平，从而抑制节食减肥后的体重反弹。总之，本篇文章发现了一种BM来源的具有代谢记忆的免疫细胞——CD7+单核细胞，可以发挥抵抗肥胖的作用，这对于抑制节食减肥后的体重反弹现象具有重要意义。

原文链接：https://www.cell.com/cell-metabolism/fulltext/S1550-4131(23)00304-2

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