自噬对T细胞稳态的影响及其机制

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自噬是细胞对自身细胞器或者蛋白分解的过程,也是机体保持稳态的过程。自噬的基本过程包括将细胞浆成分隔离于双层膜中形成自噬小体,随后自噬小体与溶酶体融合形成自噬溶酶体,其中的细胞器或者蛋白被溶酶体中的蛋白水解酶降解并进入细胞的再循环过程,以满足细胞在缺氧、感染、营养缺乏状态下的物质和能量需求,或清除坏死细胞器、长寿蛋白、脂质等成分,维持细胞结构成分的稳态。  静息的T细胞保持着低水平的自噬,T细胞通过TCR途径激活之后自噬水平显著提高。自噬相关基因缺陷的动物模型表明自噬对于维持 T细胞的稳态与存活起着重要作用。自噬参与抗原提程,各种抗原,包括病毒、肿瘤,自身和异位表达的蛋白等,可能通过自噬途径被抗原提呈细胞(APC)MHCⅡ类分子提呈。自噬还与细胞的存活相关。一些重要的自噬相关基因的缺陷而使细胞不能进行自噬时,细胞很容易发生凋亡。自噬引起的细胞死亡也是一种细胞程序性死亡。在经典的细胞凋亡过程中,细胞先降解细胞骨架,此时细胞器保留下来,直到凋亡后期,细胞器才被降解。而自噬相关的细胞死亡,在早期就有细胞器被降解,细胞骨架在后期降解。自噬引起的细胞死亡与经典的细胞凋亡都不会引起炎症反应。自噬在机体的免疫过程中发挥着重要作用,自噬的功能缺陷,引发机体免疫功能紊乱和多种疾病。  目前针对自噬的研究在T细胞中研究相对较少。但是T细胞自噬功能缺陷,会影响T细胞的存活、功能、进而导致机体免疫功能紊乱,研究自噬对T细胞的影响及其具体机制尤为重要。我们通过Beclin1敲除,建立自噬缺陷小鼠系,研究自噬对小鼠免疫功能的影响,尤其是对CD4+和CD8+T细胞的影响。为什么自噬功能缺陷会导致T细胞更容易活化,免疫系统的稳态容易被打破,我们更知之甚少。为了弄清楚这个问题,我们构建了CD4+T细胞条件性Beclin1基因敲除小鼠。尝试理清楚在 T细胞的自噬功能缺陷时,具体哪些信号通路受到影响,哪些信号通路这这个过程中起到关键作用。  目的:通过Beclin1敲除,建立自噬缺陷小鼠系,研究自噬对小鼠免疫功能的影响,尤其是对T细胞的影响;以及在CD4+T细胞中敲除Beclin1基因,研究自噬是通过哪些信号影响T细胞活性。  方法:从自噬缺陷小鼠以及野生型小鼠中提取淋巴结和脾脏的淋巴细胞,以及从结肠分离结肠固有层淋巴细胞,使用荧光标记抗体 anti-CD4、anti-CD8、anti-CD44、anti-CD122、anti-CD45、anti-CD62L、anti-CD11b、anti-Gr1标记细胞表面蛋白,通过细胞流式分析小鼠CD4+ T细胞和CD8+T细胞、效应T细胞、记忆T细胞、幼稚型T细胞、MDSC、等。  使用荧光标记抗体anti-IL-17、anti-IFN-γ、anti-Ki67、anti-foxp3检测细胞内相关蛋白的水平,分析T细胞IL17、IFN-γ的分泌水平,以及T细胞增殖能力,以及Treg情况。  从自噬缺陷小鼠以及野生型小鼠淋巴结和脾脏中分离 CD4+T,体外培养,anti-CD3和anti-CD28的刺激一段时间,Western blot检测i-κB、p-ERK、P-P38、P-ZAP70水平,流式细胞术检测p-S6的水平,通过MitoSOX?Red Mitochondrial Superoxide Indicator检测线粒体氧化水平,通过Elisa检测上清中的IL2。自噬缺陷小鼠以及野生型小鼠淋巴结和脾脏中分离淋巴细胞,用 Indo-1AM作为荧光指示剂,流式细胞术检测细胞的钙通道流量。  小鼠脾脏淋巴结中分离CD4+T细胞的细胞,体外培养,anti-CD3和anti-CD28的刺激加自噬抑制剂E64-D和Pepstatin A,抑制4小时和24小时。收集裂解细胞,western blot检测P62的水平。  结果:阻断自噬导致小鼠体重下降,脱肛以及结肠肿大;幼稚型CD4+T细胞减少;效应CD4+T细胞增多;CD122和CD44双阳性的细胞相对于野生型,在CD4+或者CD8+T细胞中的比例都显著提高;Beclin1基因缺陷小鼠中CD4+T细胞和CD8+T细胞在脾脏和淋巴结以及肠系膜淋巴结中都显著减少;基因缺陷小鼠相对正常的野生型小鼠中性粒 MDSC和单核细胞 MDSC都显著的增多;CD4+或者CD8+T分泌IFN-γ以及IL-17的水平显著增强。  在小鼠结肠中,自噬功能缺陷时,CD4+T细胞或者CD8+T细胞分泌IFN-γ以及IL-17的水平显著提高;Treg细胞在CD4+T细胞中的比例增多;CD4+T细胞、CD8+T细胞的增殖水平比较高。  经过TCR信号的活化,Beclin1基因缺失的CD4+T细胞相对于正常T细胞,P-P38的水平明显降低;mTOR信号增强;线粒体氧化水平增强;IL2分泌水平降低;钙通道流量减弱。抑制CD4+T细胞的自噬功能P62表达上调。  结论:我们的实验结果提示自噬功能缺陷,导致 T细胞更容易活化,增殖能力提高,效应T细胞比例增加,分泌IFN-γ和IL-17的水平显著提高。但是CD4+T和 CD8+T细胞并没有增多,说明自噬还影响了T细胞的存活。而MDSC以及Treg增加说明机体对T细胞的过度活化提升了免疫抑制信号。但是MDSC以及Treg并不能有效地阻止T细胞过度活化。  细胞自噬功能缺失,导致本来要参与到自噬小体形成的 p62积累,而 p62促进了mTOR的活化,从而改变了细胞的能量代谢,趋向细胞活化状态的代谢途径。从而使T细胞的静息状态容易被打破,T细胞活化更强烈,引发炎症反应。
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