Regulation of Type 1 Inflammation in Diet-induced Obesity

饮食引起的肥胖中 1 型炎症的调节

基本信息

  • 批准号:
    9884494
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 40万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-01-27 至 2023-12-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Obesity is associated with inflammation, particularly in adipose tissue (AT), which has been implicated in obesity-linked diseases including insulin resistance and type 2 diabetes. AT inflammation is evidenced mainly by increases in “type 1 inflammation (T1I),” with elevated CD4+ T helper 1 cells (Th1), CD8+ cytotoxic T effector memory/effector cells (“Tc1”), and M1-like macrophages, but decreases in eosinophils, Th2, and M2-like macrophages. However, the transcriptional mechanisms for T1I, Th1/Tc1 in particular, in obesity have not been fully defined. In our pilot study, STAT1, a key transcription factor for immune cell polarization to T1I, was elevated and phosphorylated, indicating activation, in AT and AT T cells early and persistently in mice on high-fat diet (HFD, high in saturated fat). Strikingly, ablation of STAT1 in T cells (which include CD4+ and CD8+ T cells) in mice (tSTAT1-ko) reduced AT Th1/Tc1, raised eosinophils, and protected against HFD-induced obesity, with enhanced white AT browning, increased energy expenditure, and improved insulin resistance. In vitro study showed that Th1 repress adipocyte browning. Thus, we formed our central hypotheses that in obesity induced by HFD, AT T cells polarize into Th1/Tc1, which repress white AT browning, adversely regulate AT metabolic functions, and accelerate adiposity and insulin resistance; mechanistically, STAT1 is upregulated and activated early and persistently in AT T cells and mediates Th1/Tc1. Ablation or inhibition of STAT1 in T cells suppresses AT Th1/Tc1 polarization, with increased eosinophils but reduced M1-like macrophages, leading to “derepression” of AT browning and enhanced energy expenditure, thereby reducing adiposity and improving insulin resistance. Three aims are proposed: aim 1 will examine how STAT1 is regulated in AT T cells in HFD-induced obesity; aim 2 will examine how T cell STAT1 contributes to AT inflammation and metabolic functions in obesity including the roles of STAT1 in CD4+ vs CD8+ T cells and T cell regulation of adipocyte browning and metabolism; aim 3 will determine whether inhibition of the STAT1 pathway or inducible ablation of STAT1 in T cells reverses AT inflammation and metabolic dysfunctions in established obesity. Tissue culture with T cells from mice and humans and mouse models including mice with cell-specific constitutive or inducible ablation of STAT1, mice treated with pharmacological inhibitors of Jak/STAT1 signaling, and mice with adoptive transfer of immune cells or eosinophil depletion will be used. Flow cytometry, immunostaining, Luminex technology, NanoString system, quantitative PCR, RNA-seq, whole-body and tissue-specific metabolic function assays, and other necessary techniques will be employed. Our approach will identify a novel mechanism that regulates AT T cell T1I in obesity and examine the role of the regulatory pathway in obesity-linked inflammation and metabolic functions and the potential of targeting this pathway to prevent and treat obesity and related inflammation and metabolic disease.
肥胖与炎症有关,尤其是脂肪组织 (AT) 中的炎症,它与肥胖相关疾病有关,包括胰岛素抵抗和 2 型糖尿病。 AT 炎症主要表现为“1 型炎症 (T1I)”的增加,且升高。 CD4+ T 辅助细胞 1 细胞 (Th1)、CD8+ 细胞毒性 T 效应记忆/效应细胞 (“Tc1”) 和 M1 样巨噬细胞,但嗜酸性粒细胞减少,然而,T1I(尤其是 Th1/Tc1)在肥胖中的转录机制尚未完全明确,在我们的初步研究中,免疫细胞极化为 T1I 的关键转录因子 STAT1 升高。在高脂肪饮食(HFD,高饱和脂肪)的小鼠中,AT 和 AT T 细胞早期并持续磷酸化,表明激活。小鼠 (tSTAT1-ko) 中的 T 细胞(包括 CD4+ 和 CD8+ T 细胞)减少 AT Th1/Tc1,增加嗜酸性粒细胞,并防止 HFD 诱导的肥胖,并增强白色 AT 褐变、增加能量消耗和改善胰岛素体外研究表明 Th1 抑制脂肪细胞褐变,因此,我们形成了我们的中心假设:在 HFD 诱导的肥胖中,AT T 细胞极化为 Th1/Tc1,从而抑制。白色 AT 褐变,不利地调节 AT 代谢功能,加速肥胖和胰岛素抵抗;从机制上讲,STAT1 在 AT T 细胞中早期且持续地上调和激活,并介导 T 细胞中 STAT1 的消除或抑制,从而抑制 AT Th1/Tc1。极化,嗜酸性粒细胞增加,但 M1 样巨噬细胞减少,导致 AT 褐变“去抑制”并增加能量消耗,从而减少肥胖并改善胰岛素抵抗。提出了三个目标:目标 1 将研究 STAT1 在 HFD 诱导的肥胖中如何在 AT T 细胞中受到调节;目标 2 将研究 T 细胞 STAT1 如何促进肥胖中的 AT 炎症和代谢功能,包括 STAT1 在 CD4+ 与 CD8+ T 中的作用。目标 3 将确定 T 细胞中 STAT1 通路的抑制或 STAT1 的诱导消除是否可以逆转已确定的肥胖症中的 AT 炎症和代谢功能障碍。将使用来自小鼠和人类的 T 细胞进行组织培养,以及小鼠模型,包括具有 STAT1 细胞特异性组成型或诱导型消融的小鼠、用 Jak/STAT1 信号传导药物抑制剂治疗的小鼠以及具有免疫细胞过继转移或嗜酸性粒细胞耗竭的小鼠流式细胞术、免疫染色、Luminex技术、NanoString系统、PCR、RNA-seq、定量全身和组织特异性代谢功能测定以及其他必要的技术我们的方法将确定一种在肥胖中调节 AT T 细胞 T1I 的新机制,并检查该调节途径在肥胖相关炎症和代谢功能中的作用,以及针对该途径预防和治疗肥胖及相关炎症和代谢的潜力。疾病。

项目成果

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