背景介绍

临床现象：干扰素调节因子IRF4在脂肪细胞脂代谢的过程中起重要作用，但在脂肪组织巨噬细胞（ATM）中的作用并不清楚。

科学问题：IRF家族分子IRF4是否调控了ATM的功能？

分子机制研究切入点：

根据是否促进炎症反应，可将巨噬细胞分为M1型和M2型。M1型巨噬细胞分泌IL-1b、TNF-a等促炎分子，而M2型巨噬细胞分泌IL-10等抑炎因子。如果M1型巨噬细胞在脂肪组织中大量聚集，则会引起胰岛素抵抗和代谢功能失调，而M2型则相反。本文从巨噬细胞的两种分型入手，对分子机制进行了解释。

研究对象：

其一，干扰素调节因子4（IRF4），介导先天性免疫反应，激活干扰素下游分子的表达，是脂肪细胞脂代谢过程中的重要转录调控因子。

其二，M2型巨噬细胞，分泌IL-10等抑炎因子，对胰岛素信号通路、脂代谢等过程起促进作用。

本文从IRF4入手，研究了IRF4的缺失对巨噬细胞炎症反应和胰岛素抵抗的影响。机制方面，作者发现IRF4可以促进M2型巨噬细胞的分化，进而抑制脂肪组织巨噬细胞的炎症反应和胰岛素抵抗的发生。

文章思路精要

热点与临床结合：IRF4可以说是转录调控分子中的新明星，本文的通讯作者在2014年发表的一篇Cell文章正是发现IRF4在热基因表达和能量代谢中的关键转录调控作用。因此将IRF4与胰岛素抵抗反应结合，提高了本文的影响力。

体内外共同验证：在表型方面，本文利用了体内外共同验证，体外采用两种巨噬细胞，以及共培养等技术手段，体内则检测了一系列代谢相关的指标。在机制方面，本文同样在体内和体外分别证明了IRF4对M2型巨噬细胞的促进作用。但从文章的完整性来看，机制略显单薄，只看到M2的分化情况还不足以完全解释IRF4的调控作用，这正是本文的主要缺陷。

研究内容

1.提出现象，抛出疑问：

为了验证IRF4在巨噬细胞中的作用，作者分别采用两种不同的小鼠原代巨噬细胞PM（腹腔来源的巨噬细胞）和BMDM（骨髓来源的巨噬细胞），利用TLR4刺激剂和饱和脂肪酸棕榈酸对细胞进行刺激后发现，这些刺激都可以引起巨噬细胞中IRF4的上调表达，这提示IRF4可能参与了巨噬细胞信号通路的调节。

2.选择模型，验证现象：

那么IRF4是在巨噬细胞中的作用到底如何？为此，作者选择了IRF4基因缺失的小鼠，分离小鼠的PM并进行棕榈酸刺激，观察到IRF4缺失后，棕榈酸引起的炎症反应明显加强了。而在小鼠巨噬细胞系中过量表达IRF4，情况却恰好相反。这些结果证明，IRF4可以抑制棕榈酸引起的巨噬细胞中的炎症反应。

3.细化模型，层层深入：

IRF4的缺失引起了巨噬细胞炎症反应的加强，这对胰岛素抵抗会有影响吗？为此，作者通过将IRF4缺失小鼠的PM与脂肪细胞3T3-L1共培养后，检测脂肪细胞对胰岛素引起的葡萄糖吸收的影响，同时观察胰岛素信号通路中的IRS1和Akt分子的磷酸化水平。结果证明，巨噬细胞中IRF4的缺失使脂肪细胞产生了胰岛素抵抗。

4.病理检测，提升意义：

体内IRF4的缺失会怎样影响小鼠的胰岛素抵抗反应？为了解答这个问题，作者在骨髓中特异性敲除IRF4。发现骨髓缺失IRF4后，小鼠的白脂肪组织中巨噬细胞的浸润明显增多，肝脏、骨骼肌、脂肪组织中的炎症因子大量表达，胰岛素诱导的Akt的磷酸化也明显减弱。这证明IRF4对小鼠体内多器官系统性的胰岛素抵抗都具有抑制作用。

IRF4是如何调控小鼠胰岛素抵抗和炎症反应发生的呢？由于M1型和M2型巨噬细胞在炎症反应中的不同作用，作者推测IRF4可能影响了巨噬细胞的分化。为此，作者检测了IRF4缺失后，脂肪组织巨噬细胞中M1和M2的比例，发现M2明显减少。此外，M1型巨噬细胞相关的炎症因子也明显上调表达。为了验证这一现象，作者在体外的BMDM中进行了不同的刺激，得到了类似结果，即IRF4可以促进M2型巨噬细胞的分化。因此，IRF4通过促进M2型、抑制M1型巨噬细胞，抑制胰岛素抵抗和体内炎症反应的发生。

思路总结

肥胖引起机体产生胰岛素抵抗，而炎症反应在此过程中至关重要。IRF家族分子在代谢过程中的作用日益增强，之前的文章证明IRF9在胰岛素抵抗和脂肪肝发生过程中的调控作用。本文关注另外一个IRF家族分子IRF4，研究它在巨噬细胞炎症反应中的作用，并深入到体内的胰岛素抵抗过程中的作用，与IRF9文章思路和结构较为类似：

（1）现象出发：本文首先在巨噬细胞中观察到脂肪酸可以引起IRF4的高表达，这提示IRF4可能具有负反馈调控的作用。

（2）小鼠模型：本文采用骨髓特异性敲除IRF4的小鼠，排除了其他组织器官IRF4对代谢结果的干扰。

（3）结合病理：本文检测了小鼠白脂肪组织、骨骼肌、肝脏中的炎症反应水平，以及体内葡萄糖耐受、胰岛素抵抗等指标，使得IRF4的调控功能更具生理意义。

（4）深入机制：在机制研究中，作者发现IRF4诱导体内M2型巨噬细胞的分化，结合以前的报道结果，M2对炎症反应起到抑制作用，因此推测IRF4对胰岛素抵抗和体内炎症的抑制作用正是通过M2型巨噬细胞发挥的。

编者推荐：本文依据科学现象中的可疑点，再通过体内外验证，从而在分子水平、细胞水平和动物水平上，全方位地确凿论点。关于胰岛素抵抗的分子调控，敬请关注接下来将会发布的几篇文献，以便把握作者完整的研究套路。

原作者介绍：Evan D. Rosen是哈佛医学院波士顿贝斯以色列女执事医疗中心的教授。自2002年至今，在Pubmed数据库检索到该作者以通讯作者身份发表文章19篇。主要杂志包括：Cell、NatCell Biol、J Clin Invest、ProcNatl Acad Sci、Diabetes等杂志。

Evan D. Rosen实验室主要关注脂肪细胞的分化和代谢过程中的分子调控机制，特别在胰岛素抵抗、脂肪细胞代谢等过程中，他们利用转录组学和表观遗传学技术发现了很多关键的调控分子。

来源：解螺旋专家团队编译

2015-07-22