肠道营养感应新机制:GLP-2-TSLP通路连接肠内分泌细胞与ILC2-簇细胞回路扩增

时间:2025年11月13日
来源:Nature Immunology

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本研究揭示了肠道营养感应与2型天然淋巴细胞(ILC2)激活的新机制。研究人员发现肠上皮下成纤维细胞(包括telocytes和trophocytes)持续表达胸腺基质淋巴细胞生成素(TSLP),进食后通过肠内分泌细胞(EECs)释放的胰高血糖素样肽-2(GLP-2)激活该通路,促进TSLP依赖性ILC2活化和簇细胞增生,从而将营养检测与上皮监视机制相连接。这项发表于《Nature Immunology》的研究为理解肠道稳态调控提供了新视角。

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在复杂的肠道环境中,免疫系统如何协调营养吸收与病原体防御一直是个科学谜题。虽然2型天然淋巴细胞(ILC2)在小肠固有层中广泛存在,但它们在稳态条件下的功能却鲜为人知。以往研究多聚焦于寄生虫感染或食物过敏等病理状态下ILC2的激活机制,而忽视了其在日常营养感应中的生理作用。这种认知空白阻碍了我们对肠道免疫稳态调控机制的全面理解。
为了解开这一谜题,加州大学旧金山分校Richard M. Locksley团队在《Nature Immunology》发表了一项突破性研究。他们发现,进食这一日常行为竟能通过一个精细调控的分子通路激活肠道免疫监视系统。该研究首次揭示了肠上皮下特殊成纤维细胞作为TSLP的主要来源,以及GLP-2在这一过程中的核心桥梁作用。
研究人员主要运用了基因工程小鼠模型(包括Flare-TSLP报告基因小鼠、细胞特异性敲除小鼠等)、单细胞RNA测序技术、流式细胞术分析、免疫荧光成像、酶联免疫吸附测定以及原代细胞培养等关键技术方法。人类肠道成纤维细胞系来源于健康志愿者的肠道活检组织。
特化的上皮下成纤维细胞在小肠中表达TSLP
通过Flare-TSLP报告基因小鼠模型,研究团队发现小肠中TSLP的主要来源并非上皮细胞,而是PDGFRα+PDPN+的上皮下成纤维细胞。这些细胞包括绒毛尖端的telocytes和隐窝相关的trophocytes,它们构成了维持上皮特性的关键结构细胞网络。单细胞转录组分析进一步确认了这些成纤维细胞的异质性,包括表达Foxl1的telocytes、Lgr5+的绒毛尖端telocytes(VTTs)以及Grem1+的trophocytes等亚群。
进食增加TSLP并激活ILC2细胞因子产生
研究发现,进食能显著提高小肠TSLP表达水平,并诱导ILC2产生2型细胞因子。通过细胞特异性基因敲除实验证实,成纤维细胞来源的TSLP及其在ILC2上的受体(TSLPR)对这一激活过程至关重要。特别值得注意的是,即使在没有簇细胞的情况下(Pou2f3-/-小鼠),营养诱导的TSLP上调仍然存在,表明这一通路独立于已知的IL-25-簇细胞回路。
GLP-2介导上皮下成纤维细胞中TSLP的上调
机制探索发现,小鼠和人类肠道成纤维细胞均表达GLP-2受体(GLP-2R)。进食后,肠内分泌细胞释放的GLP-2通过激活PI3K-mTOR和PI3K-ERK信号通路,可能还涉及cAMP-CREB轴,促进成纤维细胞产生TSLP。在Glp2r-/-小鼠中,进食诱导的TSLP上调和ILC2激活均显著减弱,证实了GLP-2在此通路中的关键作用。
GLP-2介导肠道ILC2的TSLP依赖性激活
体内实验表明,GLP-2激动剂处理能显著增加ILC2的活化,这一效应在TSLPR缺陷小鼠或ILC2特异性缺失TSLPR的小鼠中被消除。同样,在成纤维细胞特异性缺失TSLP的小鼠中,GLP-2诱导的ILC2激活也受到显著抑制。这些结果明确了GLP-2-TSLP-ILC2信号轴在体内的功能性作用。
GLP-2介导小肠簇细胞回路的ILC2依赖性扩增
研究进一步发现,GLP-2通过TSLP-ILC2轴诱导簇细胞增生,这一过程依赖于上皮细胞IL-4Rα信号。通过DREADD技术特异性激活肠内分泌细胞,研究人员证实EECs的活化足以驱动ILC2-簇细胞回路的扩增,为营养感应与上皮重塑之间建立了直接联系。
这项研究的重要发现在于揭示了肠道中一个全新的生理性免疫调节通路:进食→EECs释放GLP-2→成纤维细胞产生TSLP→ILC2活化→上皮簇细胞扩增。该通路不仅解释了基础状态下肠道ILC2的功能意义,还将营养感应与天然免疫应答有机联系起来。
特别值得注意的是,寄生虫感染可能"劫持"了这一生理通路,通过直接激活簇细胞GPCRs来维持ILC2-簇细胞回路的长久活化。这种机制既保证了宿主对肠道内容的持续监视,又为寄生虫创造了适宜的生存环境,体现了免疫系统在维持稳态与应对挑战之间的精细平衡。
该研究的深远意义在于将传统的免疫学概念与代谢调控、组织修复等生理过程紧密结合,为理解肠道免疫稳态提供了全新框架。这不仅对炎症性肠病、食物过敏等疾病的治疗具有重要启示,也为开发靶向肠道免疫的代谢干预策略奠定了理论基础。

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