基礎醫學(xué)研究所何維張建民團隊與美國國立衛生研究院陳萬(wàn)軍教授合作發(fā)現轉化生長(cháng)因子β調控腸上皮間TCRγδ+CD8αα+淋巴細胞發(fā)育和功能的新機制

    2023年5月30日，中國醫學(xué)科學(xué)院基礎醫學(xué)研究所何維張建民團隊與美國國立衛生研究院陳萬(wàn)軍教授團隊合作在Cell Discovery《細胞發(fā)現》在線(xiàn)發(fā)表題為“TGF-β controls development of TCRγδ+CD8αα+ intestinal intraepithelial lymphocytes” （轉化生長(cháng)因子β調控腸上皮間TCRγδ+CD8αα+淋巴細胞發(fā)育和功能的新機制）的研究論文，揭示了轉化生長(cháng)因子β（TGF-β）在腸上皮間TCRγδ+CD8αα+淋巴細胞的發(fā)育和功能方面的重要調控作用。

一般認為，γδT細胞起源于胸腺的CD4-CD8-雙陰性（DN）細胞，因而位于外周血和其他組織部位的γδT細胞幾乎不表達CD8，但定植在腸上皮細胞間的γδT細胞，即γδ IEL中，約90%可特異性表達CD8αα。目前為止，關(guān)于這群細胞經(jīng)歷了怎樣的發(fā)育過(guò)程、該過(guò)程受到哪些因素的調控、為何會(huì )特異性表達CD8、有哪些功能特點(diǎn)等問(wèn)題還尚不清楚。

本研究團隊發(fā)現TGF-β是TCRγδ+CD8αα+IEL發(fā)育過(guò)程中的關(guān)鍵影響因素，可以通過(guò)直接作用于不同發(fā)育階段的γδT細胞的直接調控方式和以腸上皮細胞為媒介的間接調控方式來(lái)綜合調節TCRγδ+CD8αα+IEL的整個(gè)發(fā)育過(guò)程。同時(shí)，TGF-β信號還對γδ IEL在腸道局部行使保護腸黏膜屏障完整性的功能具有重要作用。

TGF-β對TCRγδ+CD8αα+IEL發(fā)育的直接調控和間接調控（圖源自Cell Discovery）

通過(guò)利用CD45.1、Rag1-/-和Tgfbr1 Esr1-Cre等小鼠建立的骨髓細胞移植模型，我們觀(guān)察到TGF-β信號缺陷的骨髓細胞經(jīng)過(guò)在Rag1-/-小鼠體內發(fā)育后，定植在腸上皮間的TCRγδ+CD8αα+IEL細胞的比例和數量顯著(zhù)減少。并且在γδT細胞上特異性敲除TβR1的小鼠（Tgfbr1f/f TCR δER Cre）中也觀(guān)察到同樣的現象。此外作者還通過(guò)檢測TGF-β信號下游分子Smad3和Smad2缺陷的小鼠（Smad3-/-和Smad2/3dko）中的TCRγδ+CD8αα+IEL細胞亞群，發(fā)現TGF-β對TCRγδ+CD8αα+IEL發(fā)育的調控依賴(lài)下游Smad2 /Smad3通路。

圖片源自Cell Discovery

接下來(lái)我們探究了TGF-β對不同發(fā)育階段的γδT細胞的作用。首先在胸腺內，TGF-β信號的存在可以保證γδT細胞在發(fā)育過(guò)程中產(chǎn)生充足的γδ IEL前體細胞，同時(shí)通過(guò)調控Runx3和Th-Pok的表達使γδT細胞具有表達CD8α+的潛力。其次在γδT細胞從胸腺遷移并定植到腸道的過(guò)程中，TGF-β信號主要通過(guò)維持腸道局部TCRγδ+CD8αα+IEL細胞表達的CD103水平來(lái)使其長(cháng)久駐留在腸道部位。最后對于已經(jīng)定植在腸上皮間的TCRγδ+CD8αα+IEL，TGF-β信號還可以抑制其過(guò)度活化從而保持其存活能力，并調控其增殖能力以維持腸道局部的免疫穩態(tài)。

圖片源自Cell Discovery

腸上皮細胞（Intestinal Epithelial Cell, IEC）與TCRγδ+CD8αα+IEL的發(fā)育和功能有著(zhù)密切聯(lián)系。一方面，腸上皮細胞為T(mén)CRγδ+CD8αα+IEL提供了特殊的發(fā)育環(huán)境，另一方面，TCRγδ+CD8αα+IEL也在腸上皮細胞傳導的免疫信號調控下，時(shí)刻圍繞腸上皮運動(dòng)并行使免疫監視和維持局部黏膜免疫穩態(tài)的功能。本研究團隊通過(guò)將γδ IEL與TGF-β信號缺陷的IEC共培養，以及將C57BL/6小鼠的骨髓細胞移植到TGF-β信號缺陷（Smad3-/-）的小鼠中發(fā)育等實(shí)驗，驗證了IEC上TGF-β信號缺陷時(shí)，TCRγδ+CD8αα+IEL的發(fā)育會(huì )顯著(zhù)受到影響。同時(shí)，在缺乏TGF-β信號時(shí)，γδ IEL保護腸道粘膜的完整性和防止病原微生物入侵的能力也有所下降，DSS誘導時(shí)也表現出更嚴重的炎癥性腸病癥狀。

總體來(lái)講，該研究全面系統地闡述了TGF-β對腸道TCRγδ+CD8αα+IEL細胞發(fā)育和功能的調控機制，并強調了TGF-β信號介導下的腸上皮細胞在其中的重要作用，為進(jìn)一步認識TGF-β信號在機體腸道區域粘膜免疫系統形成和免疫應答過(guò)程中所起的作用提供了重要科學(xué)依據。

本研究工作得到國家自然科學(xué)基金（U20A20374）、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃（2022YFC3602000）以及美國國立衛生研究院牙頜和顱面部研究所內部研究項目的資助。基礎所何維教授、張建民教授、美國國立衛生研究院陳萬(wàn)軍教授為該論文共同通訊作者，基礎所和美國國立衛生所研究院聯(lián)合培養博士韓佳佳為該論文的第一作者。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41421-023-00542-2