长沙市中医医院 | 脓毒症多器官炎症的 “克星”?研究揭示 FGF15 调控 H3K18 乳酸化与 Irf7 表达的关键机制

为解决脓毒症缺乏特异性免疫靶向治疗的问题，本研究以 M1 巨噬细胞极化驱动脓毒症炎症为核心切入点，通过体内 CLP 脓毒症小鼠模型与体外 LPS 刺激巨噬细胞实验，探究 rFGF15 的抗炎作用及机制；先验证 rFGF15 对巨噬细胞糖酵解、组蛋白乳酸化及 M1 极化的影响，再通过通路干预、基因沉默 / 过表达等明确 NF2-Hippo 通路的介导作用，最终通过巨噬细胞移植实验验证体内疗效，结论为 rFGF15 可通过 FGFR4 激活 NF2-Hippo 通路，抑制糖酵解与 H3K18 乳酸化，减少 Irf7 表达，从而抑制 M1 巨噬细胞极化及多器官炎症，为脓毒症提供潜在治疗方案。

研究亮点

本研究首次揭示 FGF15 调控脓毒症 M1 巨噬细胞极化的表观遗传机制，将 FGFR4-NF2-Hippo 通路、糖酵解代谢、H3K18 乳酸化与 Irf7 表达串联成完整调控链；通过体内外实验结合巨噬细胞移植，验证 rFGF15 可改善脓毒症小鼠多器官炎症与生存率；明确 H3K18 乳酸化对 Irf7 启动子的靶向调控作用，为脓毒症的代谢 - 表观遗传联合干预提供新思路，凸显 FGF15 作为创新治疗靶点的潜力。

全文归纳总结

结果图解

Figure 1：FGF15/FGFR4 信号通路抑制脓毒症巨噬细胞的糖酵解过程

该图通过体内外实验结合多种检测技术，明确了 FGF15/FGFR4 信号对脓毒症巨噬细胞糖酵解的调控作用。体内实验中，Western blot 结果显示 CLP 脓毒症小鼠肝脏、腹膜和骨髓来源的巨噬细胞中磷酸化 FGFR4（p-FGFR4）与 FGFR4 的比值显著下调，而尾静脉注射 rFGF15 可恢复该比值，表明脓毒症状态下 FGF15/FGFR4 信号被抑制，外源性 rFGF15 能激活该信号。体外实验中，HPLC-MS/MS 分析发现 LPS 刺激的小鼠 BMDMs 中糖酵解代谢物（G6P、F6P、3PG/2PG 等）水平显著升高，而 rFGF15 处理可使这些代谢物水平恢复正常；同时，LPS 刺激会增强 BMDMs 和 RAW264.7 巨噬细胞的葡萄糖摄取能力、乳酸产生量，上调糖酵解关键酶（如 HK 系列、PFK 系列、LDH 系列）和乳酸跨膜转运限速蛋白 MCT1 的表达，这些效应均能被 rFGF15 逆转，证实 FGF15/FGFR4 信号可通过抑制糖酵解相关代谢物、关键酶及转运蛋白，阻断脓毒症巨噬细胞的糖酵解异常激活。

Figure 2：FGF15/FGFR4 信号通路下调脓毒症巨噬细胞的组蛋白乳酸化水平

该图聚焦组蛋白乳酸化这一表观遗传修饰，探究了 FGF15/FGFR4 信号的调控作用。体内实验中，Western blot 检测显示 CLP 脓毒症小鼠 BMDMs 中总组蛋白乳酸化（Pan-Kla）及特异性位点 H3K18la、H3K23la 的水平显著升高，rFGF15 处理能有效降低这些乳酸化蛋白的表达，且对 H3K18la 的调控效果更为显著。体外实验中，时间梯度检测发现 LPS 刺激 BMDMs 后，Pan-Kla 和 H3K18la 水平随时间延长逐渐升高，而 rFGF15 处理可明显抑制这一趋势；进一步通过 FGFR4 沉默实验证实，rFGF15 对组蛋白乳酸化的下调作用依赖 FGFR4，当 FGFR4 被沉默后，rFGF15 无法降低 LPS 诱导的 Pan-Kla 和 H3K18la 升高，表明 FGF15/FGFR4 信号通路可特异性调控脓毒症巨噬细胞的组蛋白乳酸化，尤其针对 H3K18la 位点。

Figure 3：FGF15/FGFR4 信号通路抑制脓毒症巨噬细胞的 M1 极化及炎症反应

该图通过体内外炎症指标检测和细胞表型分析，阐明了 FGF15/FGFR4 信号对巨噬细胞极化和炎症的调控效应。体内实验中，ELISA 结果显示 CLP 脓毒症小鼠血清中促炎介质（TNF-α、IL-1β、IL-6 等）水平升高，抗炎介质（IL-10、TGF-β）水平降低，而 rFGF15 administration 能逆转这一炎症失衡状态。体外实验中，流式细胞术检测发现 LPS 刺激会使 BMDMs 和 RAW264.7 巨噬细胞中 M1 型标志物 CD86 阳性细胞比例升高，M2 型标志物 CD206 阳性细胞比例降低，导致 M1/M2 比值上升，同时细胞培养体系中促炎介质表达上调、抗炎介质表达下调；而 rFGF15 处理可恢复 M1/M2 平衡，减轻细胞炎症反应，且这一保护作用可被 FGFR4 沉默所阻断，说明 FGF15/FGFR4 信号通路能通过抑制巨噬细胞向 M1 型极化，减少促炎因子释放，从而缓解脓毒症相关炎症。

Figure 4：FGF15/FGFR4 信号通路激活脓毒症巨噬细胞的 NF2-Hippo 通路

该图通过蛋白相互作用检测和通路关键分子表达分析，揭示了 FGF15/FGFR4 信号与 NF2-Hippo 通路的调控关系。Co-IP 实验证实，小鼠 BMDMs 和 RAW264.7 巨噬细胞中 FGFR4 与 NF2 存在直接相互作用；Western blot 结果显示，LPS 刺激会降低巨噬细胞中磷酸化 NF2（p-NF2）、MST1/2、磷酸化 MOB1（p-MOB1）和磷酸化 YAP（p-YAP）的水平，表明 NF2-Hippo 通路被抑制，而 rFGF15 处理可恢复这些蛋白的表达，且 FGFR4 沉默会消除 rFGF15 的激活效应。此外，IL-4/IL-13 诱导 M2 极化实验显示，rFGF15 可特异性升高 NF2/MOB1 磷酸化水平和 MST1/2 表达，而对 YAP 磷酸化无明显影响； phospho-null（Y207F）NF2 突变体实验进一步证实，NF2 磷酸化是 FGFR4 与 NF2 结合及 Hippo 通路激活的必要条件，说明 FGF15 通过结合 FGFR4，招募并磷酸化 NF2，进而激活 NF2-Hippo 信号通路。

Figure 5：FGF15/FGFR4 信号通路通过 NF2-Hippo 通路调控脓毒症巨噬细胞的糖酵解、组蛋白乳酸化及 M1 极化

该图通过 NF2 野生型（NF2-WT）和突变体（NF2-Mut）转染实验，验证了 NF2-Hippo 通路在 FGF15 调控效应中的介导作用。结果显示，在 RAW264.7 巨噬细胞中，rFGF15 能抑制 LPS 诱导的葡萄糖摄取增加、乳酸产生增多、糖酵解关键酶（HK1、PFKL 等）表达上调及 H3K18la 水平升高，但转染 NF2-Mut 后，rFGF15 的这些抑制效应被完全阻断。同时，流式细胞术和 ELISA 检测发现，rFGF15 对 LPS 诱导的 M1/M2 比值升高及促炎介质释放增加的抑制作用，也因 NF2-Mut 转染而消失；类似地，NF2 沉默（si-NF2）实验在 BMDMs 和 RAW264.7 巨噬细胞中得到一致结果，表明 FGF15/FGFR4 信号通路对糖酵解、组蛋白乳酸化、M1 极化及炎症反应的调控，均依赖于 NF2-Hippo 通路的激活，NF2 是该调控 cascade 中的关键介导分子。

Figure 6：FGF15/FGFR4 信号通路通过 NF2 依赖的 H3K18la 下调抑制 Irf7 表达，进而抑制脓毒症巨噬细胞 M1 极化

该图通过基因表达分析、表观遗传结合验证及功能回复实验，揭示了 FGF15 调控巨噬细胞极化的下游分子机制。RNA-seq 筛选出 LPS 刺激和 rFGF15 处理后差异表达的基因 Irf7 和 Rsad2，qRT-PCR 验证显示 LPS 诱导两者 mRNA 表达升高，rFGF15 可抑制该效应。ChIP-qPCR 和 CUT&Tag 实验证实，LPS 刺激会增强 H3K18la 在 Irf7 启动子区域的富集，而 rFGF15 处理可减少这种富集，且 Rsad2 启动子区域无明显 H3K18la 富集，表明 H3K18la 可特异性调控 Irf7 表达。进一步实验显示，NF2 沉默或 NF2-Mut 转染会减弱 rFGF15 对 H3K18la 富集和 Irf7 表达的抑制作用；而 Irf7 过表达（oe-Irf7）可部分逆转 rFGF15 对 LPS 诱导的 M1 极化和炎症反应的抑制效应，说明 FGF15/FGFR4 信号通路通过 NF2-Hippo 通路抑制 H3K18la 在 Irf7 启动子的富集，降低 Irf7 表达，进而抑制巨噬细胞 M1 极化。

Figure 7：FGF15 通过抑制 Irf7 介导的 BMDM 激活，减轻脓毒症小鼠的多器官炎症并改善生存

该图通过巨噬细胞耗竭 - 移植实验，在体内验证了 FGF15-Irf7-BMDM 调控轴的功能意义。生存分析显示，巨噬细胞耗竭的 CLP 小鼠生存率降低，而移植 rFGF15 预处理的 LPS 刺激 BMDMs 后，小鼠生存率显著提高，且 Irf7 过表达会削弱这一保护作用。细菌负荷检测显示，移植 rFGF15 预处理的 BMDMs 可降低小鼠外周血和腹腔灌洗液中的细菌数量，而 Irf7 过表达会逆转该效应。组织病理学分析显示，CLP 小鼠心、肝、肠、肺、肾等器官存在明显免疫细胞浸润，而移植 rFGF15 预处理的 BMDMs 可减少浸润，Irf7 过表达则会加重器官炎症；同时，rFGF15 预处理的 BMDMs 移植还能改善脓毒症小鼠的肺水肿、肝肾功能损伤、肠道屏障破坏和心脏功能异常，这些保护作用均因 Irf7 过表达而减弱。此外，流式细胞术和 ELISA 检测显示，rFGF15 预处理的 BMDMs 移植可降低小鼠外周血中 Th17/Treg 比值和促炎因子（TNF-α、IFN-γ 等）水平，表明 FGF15 通过抑制 Irf7 介导的 BMDM 异常激活，减轻脓毒症小鼠的多器官炎症损伤，改善整体预后。