本项研究由朱振东（Zhendong Zhu）、杜菲菲（Feifei Du）、刘洋（Yang Liu）等人合作完成，主要依托机构包括中国科学院深圳先进技术研究院、中国科学院大学、中国医科大学健康科学研究院等。该研究成果于《Advanced Science》期刊上发表，论文在线发表日期为2026年。
一、 学术背景
本研究的核心科学领域是生殖医学与免疫代谢学的交叉领域，具体聚焦于男性生殖衰老的机制。随着年龄增长，男性常出现与年龄相关的性腺功能减退（age-related hypogonadism），这通常与肥胖相关的代谢紊乱及睾丸抗炎微环境的破坏相关联。既往研究表明，睾丸作为一个“免疫豁免”器官，其局部免疫稳态，特别是睾丸组织驻留巨噬细胞（testicular macrophages）的功能，对于维持正常生精过程至关重要。然而，在衰老过程中，这种平衡如何被打破，尤其是全身性代谢信号（如来自脂肪组织的信号）如何与睾丸局部免疫发生“对话”（crosstalk），进而影响巨噬细胞的免疫代谢状态（immunometabolism），尚不清楚。
研究者将目光投向了一个名为CMKLR1的受体。CMKLR1是一种G蛋白偶联受体，是脂肪因子Chemerin和脂质来源的消退素（resolvins）的共同受体，与体重指数（BMI）升高和肥胖相关炎症紧密关联。该受体在多种组织的巨噬细胞上广泛表达，并已知能影响细胞代谢，如糖酵解、脂肪酸氧化等。值得注意的是，在小鼠和人类睾丸的间质区（富含巨噬细胞）发现有CMKLR1的表达。基于以上背景，研究团队提出了一个科学假说：在中年时期，由脂肪信号驱动的、CMKLR1介导的免疫代谢调控通路，是导致睾丸巨噬细胞发生功能和代谢重编程（reprogramming）的关键机制，这种改变破坏了睾丸免疫微环境，最终导致生精功能下降。因此，本研究旨在：1）在人类和小鼠模型中，系统揭示衰老（特别是伴随高BMI）过程中睾丸巨噬细胞的免疫代谢图谱变化；2）阐明CMKLR1在其中扮演的核心角色；3）探索靶向CMKLR1（通过其拮抗肽或高强度间歇训练HIIT）能否恢复免疫代谢平衡，从而改善老年睾丸的生精功能。
二、 详细研究流程
本研究采用了从临床数据挖掘到动物模型验证，再到干预治疗的系统性研究策略，流程严谨、环环相扣。
第一部分：人类睾丸单细胞转录组数据分析。 研究首先利用已公开的人类睾丸单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据集（GEO: GSE182786）进行回顾性分析。研究对象分为三组：年轻正常BMI组（YG）、老年正常BMI组（OG1）和老年高BMI组（OG2）。通过对这些样本中的巨噬细胞进行重新聚类和注释，研究人员根据经典标记物CD206和MHCII的表达水平，将睾丸巨噬细胞分为两个主要亚群：CD206lo MHCIIhi和CD206hi MHCIIlo巨噬细胞。重点是分析这些亚群，特别是其中表达CMKLR1的细胞，在不同组间的转录组差异、炎症状态和代谢相关基因的表达变化。
第二部分：小鼠基因敲除模型验证CMKLR1的基础功能。 为了在体内验证CMKLR1对睾丸巨噬细胞免疫代谢的调控作用，研究使用了全身性CMKLR1基因敲除（CMKLR1-/-）的成年雄性C57BL/6小鼠，并以同窝野生型（CMKLR1+/+）小鼠作为对照。通过对两组小鼠睾丸组织进行单细胞核RNA测序（snRNA-seq），比较了睾丸巨噬细胞在炎症因子表达（如IL1b, TNF, IL4）、极化标记物（M1/M2标志物）以及糖脂代谢关键基因表达谱上的差异。这部分旨在阐明在基础状态下，缺失CMKLR1如何影响巨噬细胞的表型。
第三部分：建立并分析中年衰老小鼠模型。 研究团队建立了自然衰老的小鼠模型。将33周龄（对应人类约33岁，作为“中年”起点）和57周龄（对应人类约47岁，作为“中年衰老”状态）的雄性C57BL/6小鼠分别作为年轻对照（SDY）和老年静止组（SDO）。评估了小鼠的体重、脂肪组织变化、睾丸组织学（生精小管萎缩）、附睾精子计数等表型。最重要的是，对两组小鼠的睾丸进行了单细胞核测序，重点分析了睾丸巨噬细胞，特别是CMKLR1+巨噬细胞亚群，在衰老过程中的转录组变化，包括炎症相关基因、趋化因子以及免疫代谢通路基因的表达改变。同时，通过免疫荧光染色等技术在组织水平上对关键发现（如IL1β、FABP4的表达和定位）进行了验证。
第四部分：CMKLR1拮抗肽的干预治疗研究。 为了探究靶向CMKLR1的治疗潜力，研究设计了一个药物干预实验。选用12月龄的老年雄性C57BL/6小鼠，随机分为两组：实验组腹腔注射新开发的CMKLR1拮抗肽P12C5，对照组注射打乱序列的对照肽（scramble peptide），持续四周。期间监测小鼠体重、葡萄糖耐量等全身代谢指标。干预结束后，评估睾丸/体重比、生精小管形态和精子发生情况。更重要的是，对治疗组和对照组的睾丸进行单细胞核测序，深入分析P12C5处理对睾丸巨噬细胞，尤其是CMKLR1+ CD206lo MHCIIhi这一关键亚群的免疫代谢基因表达谱的影响，并与组织学验证结果（如IL1β信号减弱）相互印证。
第五部分：运动（高强度间歇训练HIIT）的非药物干预研究。 考虑到生活方式干预的重要性，研究团队探索了运动对睾丸免疫代谢的影响。将31周龄的雄性小鼠随机分为三组：老年静止组（SDO）、中等强度持续训练组（MICT）和高强度间歇训练组（HIIT）。MICT和HIIT组进行为期24周的跑步机训练，训练量（总距离）相匹配。训练结束后，比较各组小鼠的睾丸形态学变化，并通过对睾丸的单细胞核测序，分析不同运动模式（特别是HIIT）对睾丸巨噬细胞，尤其是CMKLR1+巨噬细胞亚群的炎症状态和代谢重编程的影响。
数据分析方法： 整个研究的核心分析依赖于单细胞转录组学。数据使用Seurat软件包进行质控、标准化、降维、聚类和差异表达基因分析。细胞类型根据已知的标记基因进行注释。差异基因的富集分析（如KEGG通路分析）用于揭示生物学过程。此外，使用了Harmony算法校正批次效应，使用DoubletFinder去除双联体细胞。对于关键巨噬细胞亚群的纯度，使用了Rogue算法进行评估。组织学图像的定量分析、代谢指标（如GTT的AUC）的统计比较，均采用了相应的参数或非参数检验方法。
三、 主要研究结果
1. 人类数据揭示：高BMI老年男性睾丸中CMKLR1+ CD206lo MHCIIhi巨噬细胞呈现促炎和糖酵解代谢状态。 分析发现，与年轻组相比，老年高BMI组（OG2）的睾丸巨噬细胞，特别是CD206lo MHCIIhi亚群，发生了最显著的转录组变化。这些细胞中促炎细胞因子IL1B、趋化因子CCL2以及M1型标志物CD64显著上调，而M2型标志物CD163下调。同时，糖酵解通路的关键基因（如GLUT3/SLC2A3、HK1、PKM、LDHA）表达显著增强，提示其代谢向糖酵解（Warburg效应）倾斜。重要的是，当聚焦于表达CMKLR1的巨噬细胞时，这种促炎和糖酵解表型在OG2组中尤为突出，而在CMKLR1-巨噬细胞中则未观察到类似变化。将CMKLR1+巨噬细胞进一步分为CD206lo MHCIIhi和CD206hi MHCIIlo亚群后，发现前者是驱动这些变化的核心群体。这首次在人类数据中表明，在伴随肥胖的衰老过程中，睾丸内存在一个特定的、依赖于CMKLR1的巨噬细胞亚群发生了不利的免疫代谢重编程。
2. 基因敲除证实：CMKLR1缺失促进年轻成年小鼠睾丸巨噬细胞的抗炎和脂质代谢表型。 与野生型小鼠相比，CMKLR1-/-小鼠的睾丸巨噬细胞表现出明显的抗炎症特征：促炎因子IL1b、TNF表达降低，抗炎因子IL4升高；M2型标志物CD206、CD163表达上调，而M1型标志物MHCII下调。在代谢方面，CMKLR1缺失导致巨噬细胞的脂肪酸氧化（CPT1A, CPT1B等）和脂质摄取（CD36）相关基因表达增强，同时糖酵解酶基因变化不一。这一结果直接证明了CMKLR1信号在调控睾丸巨噬细胞基础免疫代谢平衡中的关键作用，其缺失有利于抗炎和脂质利用型表型的形成。
3. 中年小鼠模型证明：衰老伴随CMKLR1+ CD206lo MHCIIhi巨噬细胞的促炎免疫代谢转变。 自然衰老的SDO小鼠表现出睾丸萎缩和精子发生下降的表型。单细胞测序发现，其睾丸巨噬细胞整体上促炎因子IL1b升高，组织修复因子TGFb1降低。当聚焦于CMKLR1+巨噬细胞时，发现其在衰老过程中M2标志物CD206表达显著下降，糖酵解基因（HK1，PKM，LDHA）上调，而氧化磷酸化（OXPHOS）和脂肪酸氧化（CPT1B）基因下调。同样，CMKLR1+ CD206lo MHCIIhi亚群是这些变化的主要贡献者。组织学验证显示，衰老睾丸间质区表达IL1β和FABP4（一种与炎症相关的脂质伴侣蛋白）的巨噬细胞增多。这些结果与人类数据高度吻合，共同揭示了在中年衰老过程中，一个保守的CMKLR1+ CD206lo MHCIIhi巨噬细胞亚群发生了向促炎、糖酵解表型的转变。
4. 药理干预显示：CMKLR1拮抗肽P12C5能恢复免疫代谢平衡并挽救生精功能。 用P12C5治疗四周后，老年小鼠的全身代谢得到改善（体重减轻、糖耐量增强），睾丸萎缩被缓解，生精小管直径和面积增加，附睾精子计数部分恢复。单细胞转录组分析揭示了其细胞机制：P12C5处理特异性地逆转了CMKLR1+ CD206lo MHCIIhi巨噬细胞的免疫代谢状态。在该亚群中，促炎因子IL1b和糖酵解基因表达下调，而脂质合成（ACACA，DGAT1）、摄取（CD36）和氧化（CPT1a）相关基因表达上调，同时抗炎标志物CD206表达回升。组织学上也证实了睾丸间质IL1β阳性信号的减少。这表明，阻断CMKLR1信号可以将巨噬细胞从促炎的糖酵解代谢模式，重编程回抗炎的脂质利用模式，从而改善局部炎症微环境并促进生精功能恢复。
5. 运动干预表明：高强度间歇训练（HIIT）通过类似通路发挥有益作用。 在运动干预实验中，HIIT在改善生精小管形态方面效果显著。转录组分析发现，HIIT（而非MICT）能特异性地降低睾丸CMKLR1+巨噬细胞中糖酵解基因HK1的表达，并上调氧化磷酸化复合体II基因（SDHB，SDHC）以及M2标志物CD206。特别是在CMKLR1+ CD206lo MHCIIhi亚群中，HIIT显著增强了CD206和SDHB的表达。这说明，作为一种非药物干预手段，HIIT能够逆转衰老睾丸巨噬细胞的促炎代谢表型，促进其向抗炎、氧化代谢表型转化，而这过程同样涉及CMKLR1信号通路。
四、 研究结论与价值
本研究得出以下核心结论： 1. 在人类和小鼠中，存在一个保守的睾丸巨噬细胞亚群：CMKLR1+ CD206lo MHCIIhi巨噬细胞。 2. 在中年时期（尤其伴随肥胖/高BMI），该亚群接收来自脂肪组织的系统信号，通过CMKLR1介导，发生免疫代谢重编程，转变为促炎、高糖酵解的表型。 3. 这种免疫代谢失衡是驱动睾丸“炎性衰老”（inflammaging）和生精功能下降的关键机制之一。 4. CMKLR1是一个可行的治疗靶点。无论是通过其特异性拮抗肽（P12C5）进行药理干预，还是通过高强度间歇训练（HIIT）进行生活方式干预，都能逆转上述不利的重编程过程，恢复睾丸巨噬细胞的免疫代谢平衡，从而缓解衰老相关的生精功能衰退。
本研究的科学价值在于，首次系统地揭示了连接全身代谢、睾丸局部免疫和生殖功能衰老的一个关键分子枢纽——CMKLR1信号轴。它将脂肪代谢、巨噬细胞免疫代谢重编程和男性生殖衰老有机地联系起来，为理解“代谢-免疫-生殖”轴提供了新的理论框架。其应用价值在于，发现了CMKLR1作为治疗年龄相关性男性不育或性腺功能减退的潜在新靶点，并验证了肽类拮抗剂和特定运动模式（HIIT）两种干预策略的有效性，为未来开发新的药物或制定精准的运动处方奠定了坚实的临床前基础。
五、 研究亮点
六、 其他有价值的细节
研究团队在数据处理上严谨细致，例如使用Rogue算法评估了CMKLR1+ CD206lo MHCIIhi亚群的同质性（Rogue值高达0.909），证明其是一个高度纯化的细胞簇，增加了后续分析结果的可信度。此外，研究还观察到CMKLR1拮抗肽P12C5在改善全身代谢的同时，并未改变脂肪组织中产热蛋白UCP1的表达，提示其作用机制可能更侧重于免疫代谢调节而非直接促进产热。研究也坦承了使用全身性敲除小鼠的局限性，未来需要髓系特异性条件敲除模型来进一步明确CMKLR1在巨噬细胞中的细胞自主性功能。