孙 俊， 刘超波， 潘秀和， 蒋雯雯， 李明才， 李 燕

(宁波大学医学院免疫学研究室，浙江 宁波 315211)

·综 述·

II型固有淋巴细胞在白色脂肪棕色化中的作用*

孙 俊， 刘超波， 潘秀和， 蒋雯雯， 李明才， 李 燕△

(宁波大学医学院免疫学研究室，浙江 宁波 315211)

II型固有淋巴细胞(type II innate lymphoid cells，ILC2s)于2001年被发现，由共同淋巴样祖细胞发育而来，广泛分布在血液、肠道、气管、肺脏、脾脏、肝脏、动物脂肪和皮肤等部位，经白细胞介素(interleukin，IL)-25或IL-33刺激后可产生IL-5和IL-13等2型辅助性T(type 2 helper T，Th2)细胞因子，在Th2型免疫反应中发挥着重要的作用。Lee等[1]研究发现，肥胖者腹部脂肪中ILC2s明显降低，并且ILC2s可以促进白色脂肪组织(white adipose tissue，WAT)中脂肪细胞前体的增殖，从而使WAT向米色脂肪组织或棕色脂肪组织(brown adipose tissue，BAT)转化；而白色脂肪组织棕色化(WAT browning)可使体内多余的能量以热量的形式散发出去，从而降低肥胖的发生率。因此，对ILC2s进行研究为治疗肥胖和控制脂肪代谢的紊乱带来了新的曙光。本文将对ILC2s的发现、分化与发育、分布与功能以及ILC2s与白色脂肪棕色化的关系进行综述。

1 ILC2s的发现

2001年，Fort等[2]发现IL-25能够刺激重组活化基因缺陷(Rag-/-)小鼠分泌IL-5、IL-13、免疫球蛋白(Ig)E、IgG1和IgA；2006年，Fallon等[3]研究发现一种非B非T、c-Kit-、FcεR1-的细胞在IL-25或IL-33的作用下能够产生大量IL-4、IL-5和IL-13,参与抗寄生虫免疫；2010年，Moro等[4]发现这群细胞具有淋巴细胞的特征，但它们不表达种系标志物CD3、CD4、CD8等而表达CD117、CD127和ST2(即IL-33受体)，并且在受到IL-33或IL-25刺激时产生IL-5及IL-13。最初人们将这种受IL-33或IL-25刺激而产生IL-5及IL-13的细胞命名为自然辅助性细胞[4]、II型多功能祖细胞[5]、nuocytes[6]、II型固有辅助细胞[7]等，后来经过一系列的研究，人们将这种细胞命名为ILC2s。

2 ILC2s的分化与发育

目前对ILC2s的分化过程及其影响因素还未完全清楚。但是，在小鼠体内实验中，已发现一些与ILC2s分化相关的转录因子。ILC2s与ILC1s和ILC3s类似，都来源于共同淋巴样祖细胞。ILC2s的成熟分化需要转录因子Id2[8]、转录因子GATA结合蛋白3(GATA binding factor 3，GATA-3)[9]、维甲酸受体相关孤核受体α(retinoic acid receptor-related orphan nuclear receptor alpha，RORα)[10]、Notch和核因子白细胞介素3调节蛋白[nuclear factor interleukin-3-regulated protein，Nfil3；也被称为E4启动子结合蛋白4(E4 promoter-binding protein 4，E4BP4)][11-12]等。转录因子Id2能促进共同淋巴样祖细胞分化为ILCs祖细胞，同时抑制它分化为T细胞和B细胞。RORα和GATA-3在促进ILCs祖细胞分化为ILC2s前体的过程中发挥着重要的作用[9-10]。实验表明，在RORα自然突变(RORαsg/sg)小鼠中，其骨髓中ILC2s前体的数量明显减少，而ILC1s和ILC3s的数目并没有变化[10]。转录因子GATA-3能在ILC2s和骨髓中的ILC2s前体中表达，并且，GATA-3在骨髓中的ILC2s前体进入外周发育成熟过程以及促进成熟的ILC2s分泌细胞因子IL-5和IL-13的过程中是必不可少的[13-14]。同样，Nfil3(E4BP4)在ILC2s的发育分化过程中也发挥着重要的作用，与正常小鼠相比，Nfil3缺陷(Nfil3-/-)小鼠中的ILC2s和ILC3s的数量明显减少，猜测Nfil3在ILC2s分化中的作用可能是调控共同淋巴祖细胞向ILCs祖细胞方向分化[11-12]。体外实验显示，ILC2s的分化需要Notch基因参与，Notch能抑制共同淋巴样祖细胞向B细胞方向或其它方向分化。研究表明，生长因子非依赖蛋白1(growth factor independence 1，Gfi1)[15]和T细胞因子1(T cell factor 1，TCF-1)[16]也会影响ILC2s的发育和成熟，在Gfi1缺陷(Gfi1-/-)小鼠中，受到IL-33刺激后，与正常小鼠相比，ILC2s数量明显降低，同时其分泌IL-5的能力也显著降低。TCF-1的作用可能是通过调控几种细胞因子受体如IL-7R、IL-17BR、IL-2R的表达，以此来调控ILC2s的发育。ILC2s发育成熟后，其表面可以表达CD25、CD90、CD117、CD127、ST2和IL-17BR。

3 ILC2s的分布与功能

ILC2s主要分布在黏膜组织中，尤其是在肠道和呼吸道黏膜中。在血液、脾脏、肝脏、动物脂肪以及皮肤等部位也有广泛的分布。

ILC2s作为一类固有淋巴细胞，当受到IL-33或IL-25的刺激时能够产生IL-5和IL-13等Th2型细胞因子，并招募嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞、肥大细胞以及B细胞，从而促进炎症。同时，虽然ILC2s产生的IL-13不能直接激活Th2，但可以通过促进肺部激活的树突状细胞进入引流淋巴结，促使初始T细胞向Th2细胞方向分化，从而产生获得性Th2细胞免疫。例如，在木瓜蛋白酶诱导的气道过敏反应模型中，在鼻腔给予木瓜蛋白酶后，只有含有ILC2s的小鼠肺内出现嗜酸性粒细胞浸润，并产生大量黏液，同时IL-5和IL-13的水平大幅度提高，将含有ILC2s的小鼠体内的ILC2s用CD25单抗封闭后，可显著减轻木瓜蛋白酶的上述作用；而将ILC2s导入到Rag2-/-小鼠中，在鼻腔给予木瓜蛋白酶后，它会产生与含有ILC2s小鼠同样的效果[17]。在流感A病毒模型中，给不能发生气道过敏反应的小鼠体内注射ILC2s，小鼠会产生由病毒诱导的气道过敏反应[18]。另外，在肠道中ILC2s也发挥着类似的作用，如在噁唑酮诱导的结肠炎模型中，发现ILC2s可促进肠炎的发生[19]。

ILC2s在肠道抗寄生虫感染中也发挥着重要的作用。在寄生虫感染时，ILC2s能将先天免疫和适应性免疫协调结合起来[20]，此时，因上皮细胞衍生的细胞因子IL-33、IL-25和胸腺基质淋巴细胞生成素的释放使得ILC2s激活，然后分泌IL-5和IL-13启动II型免疫应答[21]。例如，在肠道巴西日圆线虫感染模型中，IL-25诱导ILC2s产生IL-13来抵抗寄生虫感染，虽然在此模型中Th2细胞也可分泌IL-13，但对缺乏IL-4和IL-13的Rag2-/-小鼠回输野生型的CD4+T细胞后，并不能清除寄生虫感染，这说明IL-13的主要来源是ILC2s而不是Th2细胞[22]。

另外，ILC2s在白色脂肪棕色化中起调节作用。Lee等[1]利用热中性小鼠模型研究ILC2s在脂肪代谢中的作用，发现激活的ILC2s能够促进WAT向米色脂肪组织的转化。这一研究成果对于我们了解炎症与肥胖之间的关系，利用促进白色脂肪棕色化治疗肥胖和糖尿病可能有重要意义。

4 ILC2s与白色脂肪组织棕色化

4.1 白色脂肪组织棕色化过程中ILC2s与IL-33的关系 为了确定ILC2s是否是IL-33诱导脂肪细胞前体增殖和定向所必需的，Price等[7]对敲除ILC2s的Rag2-/-小鼠和对照组小鼠分别注射IL-33，结果显示，只有在含有ILC2s小鼠中IL-33促进了脂肪细胞前体的增殖，在ILC2s缺陷小鼠并没有出现与此相同的现象，这表明，在皮下米色脂肪组织中，ILC2s在IL-33介导脂肪细胞前体增殖中是必需的；经注射IL-33处理后，通过流式细胞仪检测米色脂肪细胞标志物TMEM26和CD137[23]，结果显示，只有在含有ILC2s小鼠中才被发现，而在ILC2s缺陷小鼠中并没有发现，结果表明，ILC2s在IL-33诱导的皮下白色脂肪棕色化过程中是必需的。所以，只有当ILC2s存在时，IL-33才能在白色脂肪棕色化过程中发挥重要作用。

4.2 ILC2s和IL-33促进米色脂肪组织的生成 单核细胞、粒细胞和淋巴细胞等免疫细胞都有调节代谢平衡与失调引发的肥胖的作用[24]。IL-33可以通过结合其受体ST2诱导Th2型细胞因子的产生。研究表明，与对照组相比，IL-33缺陷动物的体重较重，并且WAT呈现增长趋势，与此同时，ILC2s和米色脂肪细胞数量在IL-33缺陷动物中也显著降低[25]。由于IL-33能刺激ILC2s的产生，Lee等[1]在热中性小鼠腹腔内连续8 d注射IL-33来激活组织中的ILC2s，以便确定ILC2s在米色脂肪生成过程中的作用，结果显示，注射IL-33导致热中性C57BL/6J小鼠的皮下WAT中解偶联蛋白1的大幅度增长，这表明，注射IL-33能够促进米色脂肪组织的生成。为判断IL-33诱导的皮下白色脂肪棕色化是否有助于全身的能量消耗，该小组测量对照组小鼠和注射IL-33小鼠在不同环境温度下的能量消耗，结果显示，在30 ℃时，2组小鼠消耗的能量大致相同，但在较冷的温度时，注射IL-33的小鼠消耗的能量较对照组小鼠多13%～17%，这说明IL-33可能活化了新的米色脂肪组织，这与先前报道的在寒冷刺激时小鼠和人体内的米色脂肪组织能够产热的结果一致[26]。

另外，该实验小组使用Red5杂合子小鼠研究IL-33促进皮下白色脂肪棕色化的机制，结果表明，Red5杂合子小鼠能够从内源性IL-5的翻译起始位点起表达串联二聚体红色荧光蛋白[27]，通过串联二聚体红色荧光蛋白来监测ILC2s，从而确定ILC2s在白色脂肪棕色化过程中所扮演的角色，实验结果显示，在注射IL-33的Red5杂合子小鼠中，IL-5的主要来源是ILC2s而不是嗜酸性粒细胞、嗜碱性粒细胞或肥大细胞；此外，注射IL-33的Red5杂合子小鼠皮下WAT中ILC2s的活性和数量都明显增加，同时伴随着嗜酸性粒细胞和血小板源性生长因子受体阳性脂肪细胞前体的增加。由于血小板源性生长因子受体阳性脂肪细胞前体是具有能够分化成WAT和米色脂肪组织潜能的双向细胞[28]，通过观察米色脂肪细胞标志物TMEM26和CD137，发现注射IL-33的小鼠血小板源性生长因子受体阳性脂肪细胞前体表面的TMEM26和CD137表达量明显增加，由此可知，IL-33促进皮下白色脂肪棕色化的机制可能是通过改变皮下WAT细胞前体的增殖和分化的潜能来提高米色脂肪组织的生成。因为ILC2s在IL-33对脂肪细胞前体的增殖和定向中是必需的，所以ILC2s也参与了米色脂肪组织的生成。

4.3 ILC2s调节米色脂肪组织的途径 ILC2s已经被证实能够通过促进由嗜酸性粒细胞、IL-4受体(IL-4R)和选择性激活的巨噬细胞组成的通路，以此引起米色脂肪组织的产生[26, 29-30]。Brestoff等[25]为了验证IL-33刺激ILC2s促进米色脂肪组织产生是否能够在嗜酸性粒细胞、IL-4R或适应性免疫系统缺失的情况下独立发生，进行了一系列的实验，结果显示，注射IL-33后的嗜酸性粒细胞缺陷型小鼠(DblGata1小鼠)、Il4r-/-小鼠和Rag2-/-小鼠会引起白色脂肪棕色化，并使IL-33诱导产生的ILC2s在DblGata1小鼠、Il4r-/-小鼠和Rag2-/-小鼠的WAT中积累，以此来招募米色脂肪组织解偶联蛋白1。因此，虽然嗜酸性粒细胞、选择性激活的巨噬细胞和适应性免疫细胞可以在某些生理条件下有助于产生米色脂肪组织，但研究数据表明，IL-33刺激ILC2s促进米色脂肪组织产生的现象可独立于由嗜酸性粒细胞、IL-4R和选择性激活的巨噬细胞组成的通路和适应性免疫系统促进米色脂肪组织的产生。

Brestoff等[25]还发现ILC2s可表达甲硫氨酸脑啡肽(methionine enkephalin，MetEnk),直接调节白色脂肪棕色化。他们采用全基因组转录谱对ILC2s与ILC3s中与肥胖相关基因的表达进行比较分析[31]，确定了一个基因——激素原转化酶1(prohormone convertase 1,PC1)，PC1是参与处理一些激素原转化为活性形式的内肽酶，也是在小鼠和人体内与增加肥胖和降低能量消耗功能丧失有关的内肽酶[32]。相比于ILC3s，在ILC2s中PC1的表达量较大。实验结果显示，在ILC2s和ILC3s中脑啡肽原A的表达差异最明显，脑啡肽原A可编码内源性阿片样肽如MetEnk，并且在IL-33刺激下，ILC2s可生产更多的MetEnk，MetEnk可以促进野生小鼠体内米色脂肪细胞解偶联蛋白1的产生，并促进WAT中解偶联蛋白1表达量和耗氧量的增加。同时，经MetEnk处理后的小鼠，其体内WAT的数量明显降低。

5 展望

在哺乳动物体内，脂肪组织主要以WAT和BAT 2种存在形式，WAT的作用是用来存储体内多余的能量，BAT使机体产生的化学能以热量的形式散发出去[33]。WAT过多是引起肥胖的主要原因，而BAT具有抵抗肥胖的作用[34]。米色脂肪组织既可以储存能量又可以消耗能量产生热量。因此，研究白色脂肪棕色化已成为预防和治疗肥胖的新方向。

ILC2s的发现让我们对白色脂肪棕色化的机制有了更为深刻的理解，为预防和治疗肥胖开拓了一条新的途径。但这只是冰山一角，还有很多问题需要我们去探讨。例如，什么因素可以促使IL-33在脂肪组织中释放？是否有一种由寒冷诱发的途经参与IL-33的合成或分泌？在肥胖过程中这一途经是怎么下调的？在这过程中交感神经的激活是否起作用？脑啡肽是一种历史悠久的有镇痛作用的阿片受体激动剂，然而却可以在脂肪细胞中发挥作用，其机制是什么？这些问题都值得我们进行深入研究。

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(责任编辑： 陈妙玲， 罗 森)

Role of type II innate lymphoid cells in browning of white adipose tissue

SUN Jun, LIU Chao-bo, PAN Xiu-he, JIANG Wen-wen, LI Ming-cai, LI Yan

(DepartmentofImmunology,NingboUniversitySchoolofMedicine,Ningbo315211,China.E-mail:yanli319@yahoo.com)

Type II innate lymphoid cells (ILC2s) are widely distributed in the blood, intestines, trachea, lung, spleen, liver, animal fat and skin, and involved in the innate immune responses. ILC2s have attracted much attention for its important roles in the conversion of white adipose to beige adipose. Studies have shown that ILC2s are essential for the proliferation and differentiation of adipocyte precursor cells, and they also play a vital role in anti-parasitic infection and allergic inflammation. This review discusses the discovery, differentiation, development, distribution and function of ILC2s, and their relationships with the browning of white adipose tissue for providing valuable references on understanding the pathogenesis, prevention and treatment of obesity and fat metabolism disorders.

II型固有淋巴细胞； 白色脂肪组织； 棕色脂肪组织； 米色脂肪组织； 白色脂肪组织棕色化； 白细胞介素33

Type II innate lymphoid cells; White adipose tissue; Brown adipose tissue; Beige adipose tissue; White adipose tissue browning; Interleukin-33

1000- 4718(2017)02- 0365- 05

2016- 07- 14

2016- 10- 17

浙江省公益技术应用研究项目(No. 2016C37139)；浙江省自然科学基金资助项目(No. LY17H010001)；宁波市科技惠民项目(No. 2015C50018)；宁波市自然科学基金资助项目(No. 2016A610088)

R363

A

10.3969/j.issn.1000- 4718.2017.02.029

杂志网址： http://www.cjpp.net

△通讯作者 Tel： 0574-87609893; E-mail: yanli319@yahoo.com