異常的免疫細(xì)胞“掠食”腸道揭秘

與未感染HIV的個(gè)體相比，無(wú)論是否接受過(guò)抗逆轉(zhuǎn)錄病毒治療（ART），HIV感染者血漿中的腸道脂肪酸結(jié)合蛋白（I-FABP，一種腸上皮損傷的生物標(biāo)志物）水平均升高。對(duì)結(jié)腸組織活檢樣本進(jìn)行了凋亡標(biāo)志物cleaved caspase 3（CC3）的染色，發(fā)現(xiàn)與未感染HIV的個(gè)體相比，未經(jīng)ART治療和已接受ART治療的HIV感染者的上皮細(xì)胞死亡均有所增加。

為了進(jìn)一步評(píng)估上皮凋亡機(jī)制，使用內(nèi)窺鏡結(jié)腸組織活檢建立結(jié)腸類器官模型，發(fā)現(xiàn)直接來(lái)自接受ART治療的HIV患者的原代結(jié)腸類器官，比未感染HIV出現(xiàn)更多的上皮細(xì)胞凋亡。通過(guò)流式表征原發(fā)性和繼發(fā)性細(xì)胞組成差異，發(fā)現(xiàn)繼發(fā)性類器官中缺少CD45+免疫細(xì)胞，且測(cè)試表明來(lái)自于結(jié)腸固有層CD45+免疫細(xì)胞而非外周血來(lái)源的會(huì)導(dǎo)致上皮細(xì)胞凋亡增加。作者為了確認(rèn)上皮細(xì)胞凋亡和屏障完整性的關(guān)系，用FITC-葡聚糖顯微注射到結(jié)腸上皮細(xì)胞中，發(fā)現(xiàn)與未感染HIV的個(gè)體相比，來(lái)自接受ART治療的HIV感染者的原代類器官FITC泄漏增加。

為了確定是哪種特定的CD45免疫細(xì)胞亞群介導(dǎo)的細(xì)胞死亡，將繼發(fā)性結(jié)腸樣本和來(lái)自原發(fā)性結(jié)腸CD4+T細(xì)胞、CD8+T細(xì)胞及非T免疫細(xì)胞進(jìn)行共培養(yǎng)，發(fā)現(xiàn)CD8 T細(xì)胞能夠重現(xiàn)原代類器官中觀察到的上皮損傷，并且觀察到熒光上CD8 T細(xì)胞定位在更近或上皮層內(nèi)。通過(guò)將自體CD8 T細(xì)胞與結(jié)腸樣本進(jìn)行不同方式的培養(yǎng)（transwell隔開(kāi)，上清液共培養(yǎng)，直接接觸共培養(yǎng)），發(fā)現(xiàn)CD8 T細(xì)胞和上皮細(xì)胞之間的直接接觸會(huì)導(dǎo)致上皮細(xì)胞死亡率會(huì)增加。

由于結(jié)腸中的 TRM CD8 T細(xì)胞在預(yù)防感染和腫瘤方面起著關(guān)鍵作用，作者分析記憶核駐留亞群，發(fā)現(xiàn)CD103+TRM CD8+T細(xì)胞的比例在HIV患者中更高。作者通過(guò)阻斷MHC-I途徑并不能阻止上皮細(xì)胞死亡，說(shuō)明接受ART治療的HIV患者中結(jié)腸CD8 T細(xì)胞通過(guò)非經(jīng)典功能誘導(dǎo)上皮細(xì)胞凋亡。

進(jìn)一步了解PWH結(jié)腸TRM CD8 T細(xì)胞的功能差異，作者進(jìn)行差異基因表達(dá)分析，發(fā)現(xiàn)多個(gè)脂質(zhì)代謝相關(guān)基因和通路下調(diào)。相關(guān)基因的下調(diào)，以及其他的PPAR家族成員表達(dá)的減少，突顯了PWH中結(jié)腸TRM CD8 T細(xì)胞脂質(zhì)代謝途徑的破壞。作者通過(guò)在體外培養(yǎng)來(lái)自未感染的TRM CD8 T細(xì)胞中分別加入Etomoxir（抑制脂肪酸氧化）、BPTES（阻斷谷氨酰胺代謝）、UK5009（阻斷葡萄糖代謝），發(fā)現(xiàn)結(jié)腸TRM CD8 T細(xì)胞的線粒體氧化代謝不受其他代謝底物（如葡萄糖或谷氨酰胺）缺失的影響，依賴FAO（脂肪酸氧化），放射性示蹤技術(shù)也驗(yàn)證這個(gè)發(fā)現(xiàn)。綜上所述，來(lái)自PWH的結(jié)腸TRM CD8 T細(xì)胞高度依賴 FAO。

細(xì)胞內(nèi)脂滴LD是作為內(nèi)部脂質(zhì)儲(chǔ)備，為細(xì)胞代謝提供脂肪酸FA，結(jié)合作者前面發(fā)現(xiàn)PPAR家族成員表達(dá)減少與其相關(guān)，為了探討LD是否未作結(jié)腸TRM CD8T細(xì)胞中FAO的FA來(lái)源，阻斷參與LD生成和脂肪分解的兩種酶DGAT、ATGT，發(fā)現(xiàn)結(jié)腸TRM CD8+T細(xì)胞的脂肪酸氧化水平降低。進(jìn)一步觀察到CD8 T細(xì)胞上的脂滴含量顯著耗竭，補(bǔ)充棕櫚酸并不能逆轉(zhuǎn)這種脂滴耗竭狀態(tài)，但是通過(guò)添加PPARγ激動(dòng)劑能有效恢復(fù)細(xì)胞內(nèi)脂滴儲(chǔ)備，這些發(fā)現(xiàn)表明結(jié)腸TRM CD8 T細(xì)胞依賴LD來(lái)維持代謝穩(wěn)態(tài)，LD耗竭和FAO缺陷可以通過(guò)PPARγ激動(dòng)緩解。

深入探究脂質(zhì)代謝如何導(dǎo)致上皮細(xì)胞死亡，通過(guò)活細(xì)胞實(shí)時(shí)成像觀察到來(lái)自PWH的TRM CD8 T細(xì)胞和上皮細(xì)胞接觸更多，并且Dil標(biāo)記的上皮細(xì)胞脂質(zhì)轉(zhuǎn)移到PWH的TRM CD8 T細(xì)胞更多。通過(guò)加入肌動(dòng)蛋白聚合抑制劑Latrunculin A或PI3K抑制劑Wortmannin能減少上皮細(xì)胞凋亡，表明接受ART治療的PWH的結(jié)腸TRM CD8 T細(xì)胞接觸上皮細(xì)胞，從上皮中獲取脂質(zhì)，并使其細(xì)胞凋亡。

作者為了確定是否可以用PPARγ激動(dòng)劑逆轉(zhuǎn)上皮細(xì)胞凋亡，用PPARγ激動(dòng)劑和拮抗劑分別和PWH結(jié)腸CD8 T細(xì)胞、未感染HIV的結(jié)腸TRM CD8 T細(xì)胞共培養(yǎng)，數(shù)據(jù)表明PPARγ拮抗劑會(huì)導(dǎo)致未感染HIV的上皮細(xì)胞凋亡率上升，PPARγ激動(dòng)劑則能夠逆轉(zhuǎn)這個(gè)現(xiàn)象。

為了進(jìn)一步證明ART治療的PWH結(jié)腸TRM CD8 T細(xì)胞中PPAR的下調(diào)對(duì)上皮細(xì)胞凋亡至關(guān)重要，作者構(gòu)建CD8 T細(xì)胞中缺乏PPARα/β/γ（CD8-PPAR TKO）的小鼠，其也表現(xiàn)出LD耗竭。觀察到與野生型（WT）CD8 T細(xì)胞的轉(zhuǎn)移相比，當(dāng)從腸系膜淋巴結(jié)分離的TKO CD8 T細(xì)胞過(guò)繼轉(zhuǎn)移到Rag2 KO小鼠中時(shí)，結(jié)腸中上皮細(xì)胞的細(xì)胞凋亡顯著增加，小鼠FITC-葡聚糖灌腸實(shí)驗(yàn)也證明TKO CD8 T細(xì)胞的Rag2 KO小鼠的屏障破壞顯著增加。

綜上所述，在PWH中，由于PPARγ信號(hào)傳導(dǎo)減少，結(jié)腸TRM CD8 T細(xì)胞表現(xiàn)出其內(nèi)在脂質(zhì)儲(chǔ)備的減少，為了補(bǔ)償，TRM CD8 T細(xì)胞從鄰近上皮細(xì)胞的質(zhì)膜中清除脂質(zhì)，上皮損傷需要與CD8 T細(xì)胞直接接觸，雖然這種脂質(zhì)轉(zhuǎn)移支持T細(xì)胞代謝穩(wěn)態(tài)，但它會(huì)導(dǎo)致上皮細(xì)胞損傷、細(xì)胞死亡，并最終損害上皮屏障。

HIV感染的一個(gè)標(biāo)志是腸道屏障完整性的破壞，盡管接受了抗逆轉(zhuǎn)錄病毒療法（ART）治療，但HIV感染者（PWH）仍然存在。這種破壞是艾滋病毒疾病進(jìn)展的核心，但原因仍不完全清楚。作者報(bào)道了一種機(jī)制，即PWH中結(jié)腸駐留 CD8 T細(xì)胞的免疫代謝缺陷導(dǎo)致腸上皮細(xì)胞凋亡和腸道屏障完整性破壞。在PWH中，這些細(xì)胞下調(diào)PPARγ，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)脂滴減少，脂肪酸氧化受損，以及CD8 T細(xì)胞從腸上皮細(xì)胞獲取脂質(zhì)，然后導(dǎo)致上皮細(xì)胞死亡，結(jié)腸CD8 T細(xì)胞的HIV相關(guān)免疫代謝失調(diào)導(dǎo)致腸上皮穩(wěn)態(tài)喪失，這些結(jié)果確定了減少PWH和其他腸道屏障完整性破壞的疾病的合并癥的潛在策略。