期刊：cell
影響因子：42.5
發表時間：2026年4月17日
通訊作者：清華大學
伯豪生物提供：伯優®細胞核分離試劑盒（#52009-10）
科學問題
運動能力不僅取決于骨骼肌本身，也受到免疫和代謝系統的共同調控。近日，Cell發表的一項研究發現，B細胞具有免疫以外的新功能：通過分泌TGF-β1調控肝臟谷氨酸代謝，維持血清和骨骼肌Glu水平，進而增強骨骼肌Ca²?信號和線粒體功能，最終提升運動能力。該研究揭示了“B細胞—肝臟代謝—骨骼肌功能”的跨器官調控新機制。
科學問題：
B細胞是體液免疫的核心細胞，但其是否具有免疫之外的生理功能仍不清楚。本研究聚焦于：B細胞是否能夠通過調控機體代謝，影響骨骼肌功能和運動能力？
實驗材料與方法
1. 動物模型與處理方式
研究主要使用兩類B細胞缺失模型：一類是通過抗CD20抗體在體內清除B細胞；另一類是使用缺乏成熟B細胞的muMT小鼠。
2. 多組學技術
技術服務
伯優®細胞核分離試劑盒（#52009-10）
（試劑盒由伯豪生物提供）
主要研究
1.B細胞缺失顯著降低小鼠運動能力，并損傷骨骼肌功能
作者通過兩種B細胞缺失模型發現，B細胞缺失會顯著削弱小鼠運動能力（Fig. 1A-B）。為進一步解析骨骼肌層面的變化，作者對運動前后的骨骼肌進行單核RNA測序，共鑒定出17種細胞類型（Fig. 1D）。細胞組成分析顯示，運動后WT小鼠出現慢肌纖維增加、髓系細胞和脂肪細胞減少等適應性變化，而這些響應在muMT小鼠中并不明顯；相反，muMT小鼠運動后肌腱連接區相關細胞群擴增更突出（Fig. 1E）。進一步功能分析表明，運動能力下降主要與骨骼肌線粒體質量受損及CaMKII/p70S6K信號激活不足有關，而非心臟功能異常或骨骼肌供血不足。
圖1. B細胞缺陷會損害運動能力和骨骼肌功能
2.B細胞維持外周谷氨酸水平，谷氨酸補充可恢復運動能力
為尋找關鍵介質，作者對血清和骨骼肌進行LC-MS代謝組學分析，發現B細胞缺失后兩者Glu水平均下降（Fig. 2A-D）。正常小鼠運動后血清Glu降低、骨骼肌Glu升高，而B細胞缺失小鼠始終處于Glu不足狀態（Fig. 2D）。進一步實驗顯示，血液B細胞比例與血清Glu/Gln水平密切相關（Fig. 2E）；補充Glu可恢復B細胞清除導致的Glu不足、運動能力下降及能量代謝異常（Fig. 2F-L）。
圖2. B細胞維持的外周谷氨酸（Glu）可確保最佳運動表現
3. B細胞通過重塑肝臟谷氨酸代謝，影響血液和骨骼肌Glu供應
肝臟代謝組學顯示，B細胞缺失小鼠肝臟中Gln積累、Glu下降，提示Gln→Glu轉化受阻（Fig. 3A-B）。進一步[U-13C]-Gln體內示蹤發現，B細胞缺失小鼠肝臟13C-Gln升高，而Gln來源的13C-Glu顯著降低，證明其肝臟Gln→Glu代謝流受抑（Fig. 3C-E）。同時，骨骼肌局部Gln代謝和TCA循環通量變化不明顯，說明骨骼肌Glu不足主要源于肝臟Glu生成及外周供應減少（Fig. 3D-J）。
圖3. B細胞缺陷會改變多種組織中的谷氨酸代謝
4.B細胞來源TGF-β1是連接B細胞與肝臟代謝的核心信號
為尋找連接B細胞與肝臟代謝的上游信號，作者對外周血PBMC進行單細胞RNA測序。UMAP分群結果顯示，PBMC中包含B細胞、T細胞等主要免疫細胞群（Fig. 4A）。隨后對B細胞相關細胞因子和趨化因子進行表達分析，發現B細胞缺失后PBMC中TGFB1整體表達下降（Fig. 4B-C）。進一步按細胞類型拆分后發現，TGF-β1下降最明顯的來源是B細胞群體（Fig. 4D）。ELISA和功能驗證進一步顯示，B細胞清除會降低血清TGF-β1水平；系統性補充TGF-β1可恢復運動能力和骨骼肌信號激活，而肌肉局部注射無效，提示其主要通過外周途徑發揮作用（Fig. 4E-N）。
圖4. B細胞維持血清TGF - β1水平以提升運動表現
5. TGF-β1通過SMAD2/3上調肝臟GLS2和SLC7A5，促進Glu生成
B細胞缺失會降低肝臟GLS2和SLC7A5表達，而補充TGF-β1可恢復二者水平，并提高肝臟、血清和骨骼肌Glu含量（Fig. 5A、D-E）。肝細胞特異性GLS2/SLC7A5雙敲低可模擬B細胞缺失相關代謝和運動表型，并基本消除TGF-β1的救援作用（Fig. 5F-L）。CUT&RUN-qPCR進一步證明，SMAD2/3可結合GLS2和SLC7A5啟動子，說明二者是TGF-β1直接調控的肝臟代謝靶點（Fig. 5M-N）。
圖5. TGF - β1 在轉錄水平上上調肝臟谷氨酰胺分解代謝
6.谷氨酸激活骨骼肌Ca²?信號和線粒體功能，提高運動表現
進一步研究顯示，B細胞缺失會削弱骨骼肌Ca²?信號，而Glu處理可增強肌管Ca²?火花反應并激活CaMKII；阻斷Ca²?后，該效應明顯減弱，說明Glu促進骨骼肌功能依賴Ca²?信號（Fig. 6A-H）。同時，Glu補充可改善B細胞缺失導致的骨骼肌線粒體功能受損，并提高ATP生成和肌管氧耗率（Fig. 6I-N，Fig. S7A-E）。
圖6. 谷氨酸（Glu）可促進 SKM 中的Ca²?信號傳導及線粒體功能
7.B細胞特異性TGF-β1敲除和B細胞回輸進一步鎖定完整機制鏈
為驗證機制來源，作者構建B細胞特異性TGF-β1敲除小鼠，發現僅缺失B細胞來源TGF-β1即可復現B細胞缺失表型，而補充Glu可逆轉異常（Fig. 7A-H）。B細胞回輸實驗進一步顯示，正常B細胞可恢復muMT小鼠肝臟Glu代謝和運動能力，而TGF-β1缺陷B細胞無效（Fig. 7I-R）。
圖7. B細胞特異性 TGF - β1 缺陷會導致類似B細胞缺陷的表型
結論
本研究揭示了B細胞調控運動能力的非經典免疫功能：B細胞通過分泌TGF-β1作用于肝臟，上調GLS2/SLC7A5表達，促進Gln向Glu轉化，從而維持血清和骨骼肌Glu水平；Glu進一步增強骨骼肌Ca²?信號、CaMKII/p70S6K通路及線粒體功能，最終提升運動能力。該研究提出了“B細胞—肝臟谷氨酸代謝—骨骼肌功能”跨器官調控軸，拓展了B細胞免疫之外的生理功能認知，也為改善肌肉功能和運動耐力提供了新的代謝干預思路。
參考文獻：
Mao Y, Xia Z, Pan X, Xia W, Jiang P. B cell deficiency limits exercise capacity by remodeling liver glutamate metabolism. Cell. 2026;189:1–16. doi: 10.1016/j.cell.2026.03.039
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