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肥胖是21世纪人类健康所面临的巨大挑战。2015年中国卫生部官方数据指出,中国成年人超重率为30.1%,肥胖率已达11.9%。肥胖是一种慢性炎症,以脂肪巨噬细胞累积为主要特征,是胰岛素抵抗和糖尿病的重要诱因。整合素CD11b(integrinαM)是单核细胞和巨噬细胞上一个重要的细胞黏附分子,且能调节这些细胞在炎症环境里的迁移和功能,所以我们研究CD11b对肥胖诱导的胰岛素抵抗的调节作用。我们发现CD11b-/-小鼠,在高脂饲料诱导肥胖时,胰岛素抵抗比野生型小鼠显著降低。CD11b在单核细胞的迁移中发挥重要作用,CD11b缺失会影响肥胖时单核细胞向脂肪组织的迁移。然而矛盾的是,CD11b-/-小鼠比野生型小鼠有更多的脂肪巨噬细胞浸润。我们发现,肥胖会引起脂肪巨噬细胞原位增殖,CD11b-/-小鼠中增多的巨噬细胞主要是因为CD11b缺失引起的增强的脂肪巨噬细胞增殖。实际上,脂肪巨噬细胞的增殖和替代激活都是受IL-4/STAT6调控的,我们发现CD11b的信号能够通过Src家族激酶和SHP-1抑制IL-4/STAT6信号通路,影响巨噬细胞的增殖和替代激活。当CD11b缺失时,IL-4/STAT6信号上调,使得脂肪巨噬细胞的增殖和替代激活均增强。选择性去除这些巨噬细胞能够消除CD11b对胰岛素抵抗的作用。因此我们的研究证明CD11b通过抵制脂肪巨噬细胞的增殖和替代激活而在胰岛素抵抗中发挥重要作用。 除了降低胰岛素抵抗,CD11b缺失的小鼠更加肥胖,而且当小鼠缺失CD11b的重要配体——细胞间粘附分子1(ICAM-1)时,小鼠也更容易肥胖。肥胖的特征是脂肪细胞的增大和增多,其增多是由于脂肪前体细胞分化产生新的脂肪细胞。然而脂肪前体细胞的界定和体内的分化调节机制还尚待研究。我们发现细胞黏附分子ICAM-1,在脂肪前体细胞上高表达。具体而言,脂肪基质细胞的表型主要为CD31-CD45-Sca-1+PDGFR-α+,这些细胞可以进一步分为ICAM-1+和ICAM-1两个亚群。ICAM-1+亚群高表达脂肪前体细胞的特征基因,能进行自发的成脂分化,它们位于脂肪组织的血管周围。通过用Icam1-CreERT2;mTmG小鼠进行谱系示踪,我们发现体内成熟脂肪细胞来自ICAM-1+细胞。因此,ICAM-1是脂肪前体细胞的一个细胞表面特征分子。肥胖发生时,这些ICAM-1+细胞进行成脂分化参与肥胖发展。重要的是,ICAM-1对脂肪前体细胞的成脂分化有负调节作用,ICAM-1-/-的脂肪基质细胞更容易成脂分化,这是由于ICAM-1下游的Rho和Rho相关蛋白激酶是成脂分化的负向调节因子。肥胖时,脂肪前体细胞上的ICAM-1的表达增加,且脂肪组织中巨噬细胞和其他免疫细胞累积,促进了免疫细胞的CD11b和脂肪前体的ICAM-1的结合,增强ICAM-1下游的成脂分化抑制信号。CD11b缺失,特别是其配体ICAM-1缺失的小鼠容易发生肥胖,且主要表现为脂肪细胞增多。因此,ICAM-1是脂肪前体细胞上一个重要的特征分子,且能够负调节成脂分化,抑制肥胖的过度发展;它的配体CD11b抑制脂肪巨噬细胞的增殖和替代激活,促进胰岛素抵抗。我们的这些研究工作能够指导设计更优的肥胖和胰岛素抵抗干预方案。