Cell:pyrin炎症小体经OCTN2感知肌肉损伤或摄入来源的L-肉碱
The pyrin inflammasome senses OCTN2-mediated uptake of extracellular ʟ-carnitine from muscle injury or ingestion.
研究者发现L-肉碱经OCTN2转运进入细胞后,通过抑制甲羟戊酸合成触发pyrin炎症小体激活,该过程在LPS预刺激的小鼠和人巨噬细胞中成立。肌肉损伤引起的炎症反应同样依赖pyrin和OCTN2,提示巨噬细胞将外源或内源L-肉碱作为骨骼肌细胞损伤的感应信号。DOI:10.1016/j.cell.2026.09.015
红肉摄入与多种慢性炎症性疾病之间的流行病学关联早已被观察到 [6,7],然而驱动炎症的具体机制长期未明。过往研究大多围绕肠道菌群将膳食L-肉碱转化为三甲胺氧化物(TMAO)展开,并在小鼠和人体中证实TMAO通路与动脉粥样硬化风险相关 [2,3,4]。在细胞层面,L-肉碱作为骨骼肌中高度富集的氨基酸,须依赖高亲和力有机阳离子转运体OCTN2进入细胞 [1];但免疫系统如何感知L-肉碱、是否会激活炎症小体,此前并不清楚。另有工作表明西式饮食可在小鼠中引发NLRP3依赖的髓系细胞免疫重编程 [5],提示饮食因素确实可改变炎症小体相关反应,只是具体通路与本研究所揭示的不同。
本研究的切入点正是宿主免疫系统对L-肉碱的直接识别。作者发现,在LPS预处理的小鼠体内,以及LPS启动的小鼠和人源巨噬细胞中,外源性L-肉碱能够驱动炎症小体活化。机制上,胞外L-肉碱经OCTN2转运入细胞后,抑制甲羟戊酸合成,进而触发pyrin炎症小体激活——即pyrin而非NLRP3承担了感知L-肉碱的角色。进一步实验显示,骨骼肌损伤后释放的内源性L-肉碱所引发的炎症反应同样依赖pyrin和OCTN2;据此,作者将巨噬细胞定位为外源与内源胞外L-肉碱的"哨兵",并提出L-肉碱浓度可作为骨骼肌损伤的替代指标。
这一发现将L-肉碱的免疫学角色从菌群-TMAO代谢轴拓展至一条由OCTN2-pyrin介导的炎症小体通路,也为理解红肉摄入与慢性炎症之间的联系提供了一种机制层面而非菌群层面的解释。既有同行评审研究已表明,人巨噬细胞分化过程中OCTN2介导的L-肉碱转运受mTOR-STAT3轴调控 [8],这与本文强调OCTN2在免疫感知中处于核心位置相互呼应,也支持人源巨噬细胞具备通过OCTN2监测胞外L-肉碱的生理基础。
不过,该工作的结论目前主要建立在体外巨噬细胞模型及小鼠肌损伤模型上。L-肉碱-pyrin轴在人类心血管疾病、2型糖尿病等慢性炎症中的实际贡献尚不明确;膳食红肉摄入需达到何种阈值才能持续激活该通路、个体间菌群组成与宿主代谢差异如何影响组织局部L-肉碱浓度,也都仍是未解的问题。
- 1.Carnitine transport and fatty acid oxidation · Biochim Biophys Acta 2016
- 2.Intestinal microbiota metabolism of L-carnitine, a nutrient in red meat, promotes atherosclerosis · Nat Med 2013
- 3.γ-Butyrobetaine is a proatherogenic intermediate in gut microbial metabolism of L-carnitine to TMAO · Cell Metab 2014
- 4.l-Carnitine in omnivorous diets induces an atherogenic gut microbial pathway in humans · J Clin Invest 2019
- 5.Western Diet Triggers NLRP3-Dependent Innate Immune Reprogramming · Cell 2018
- 6.Meat consumption and incident type 2 diabetes: an individual-participant federated meta-analysis of 1·97 million adults with 100 000 incident cases from 31 cohorts in 20 countries · Lancet Diabetes Endocrinol 2024
- 7.Estimated effects of reductions in processed meat consumption and unprocessed red meat consumption on occurrences of type 2 diabetes, cardiovascular disease, colorectal cancer, and mortality in the USA: a microsimulation study · Lancet Planet Health 2024
- 8.Human macrophage differentiation induces OCTN2- ... · pubmed.ncbi.nlm.nih.gov 2026
原文把红肉来源L-肉碱与pyrin炎症小体激活之间的通路完整画出,让饮食红肉与慢性炎症的流行病学关联有了可直接检验的分子解释。
来源:Cell
