组织适应性Treg细胞通过整合炎症信号(IFN-γ/IL-10)激活mTORC1/Myc通路促进治疗相关肠道损伤修复的新机制

时间:2025年11月27日
来源:Signal Transduction and Targeted Therapy

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本研究聚焦于肿瘤治疗引发的肠道损伤修复难题,发现肠道局部调节性T细胞(Treg)在组织损伤后表达干扰素γ(IFN-γ),通过与白细胞介素10(IL-10)协同激活肠道干细胞(ISC)的mTORC1和Myc信号通路,从而促进上皮再生。该研究揭示了炎症信号在肠道修复中的双重调控作用,为防治移植物抗宿主病(GVHD)和放射性肠炎提供了新靶点。

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在肿瘤治疗领域,化疗、放疗及免疫检查点抑制剂等疗法常引发严重的肠道损伤,成为限制治疗效果的关键因素。这类损伤不仅直接破坏肠上皮结构,更会触发异常免疫反应,导致肠道屏障功能受损。其中,移植物抗宿主病(GVHD)作为异基因造血干细胞移植(allo-HSCT)后的致命并发症,其核心病理过程便涉及肠道上皮的严重损伤。长期以来,干扰素γ(IFN-γ)被视为肠道损伤的“罪魁祸首”,研究表明活化的T细胞通过IFN-γ直接杀伤肠道干细胞(ISC),加剧组织损伤。然而,这一观点难以解释某些矛盾现象——例如,缺乏IFN-γ的移植模型反而出现更严重的肠道屏障破坏和死亡率。这种矛盾提示,IFN-γ在肠道损伤与修复中可能扮演着更为复杂的双重角色。
为解决这一矛盾,由Julius C. Fischer、Sascha Gottert等学者组成的研究团队在《Signal Transduction and Targeted Therapy》发表研究,揭示了组织定居的调节性T细胞(Treg)通过协同提供IFN-γ和IL-10,巧妙地将炎症信号转化为再生信号,从而驱动肠道上皮修复的全新机制。
研究人员综合运用小鼠异基因骨髓移植(allo-BMT)模型、腹部照射(ABI)模型、人源及鼠源肠道类器官共培养系统、单细胞RNA测序(scRNA-seq)、芯片细胞术等多学科技术方法。研究纳入了临床allo-HSCT患者肠道活检样本进行验证。通过体内外模型结合多组学分析,系统阐述了Treg细胞来源的细胞因子对肠道干细胞行为的调控作用及分子机制。
Excessive intestinal tissue injury and regeneration are linked by IFN-γ and Treg cells
通过建立不同严重程度的allo-BMT模型,研究发现初始损伤越重,后续修复潜能越强。这种修复依赖于浸润T细胞产生的IFN-γ,因为IFN-γ缺陷(Ifng-/-)的T细胞移植后,小鼠不仅死亡率增加,且肠道屏障功能恢复显著延迟。同时,损伤肠道中Treg细胞比例升高,而JAK1/2抑制剂鲁索替尼(ruxolitinib)可通过进一步增加Treg细胞浸润,促进肠道类器官的再生能力。这些结果提示浸润的IFN-γ+ T细胞与Treg细胞共同参与修复过程。
Treg cells adapt to intestinal epithelial tissue injury via IFN-γ expression
对已发表单细胞数据的重新分析显示,迁移至肠道(而非脾脏或肝脏)的Treg细胞特异性高表达IFN-γ。在allo-HSCT患者肠道活检中,也证实了FOXP3+ IFN-γ+ Treg细胞的存在。在非免疫性的腹部照射模型中,IFN-γ缺陷小鼠表现出更严重的放射性肠炎和修复延迟,同时损伤肠道中Treg细胞比例及其IFN-γ表达均显著上调。这表明Treg细胞在肠道损伤后发生组织适应性重编程,获得IFN-γ表达能力。
Treg cell-mediated intestinal organoid growth requires epithelial IFN-γ receptor signaling
类器官与T细胞共培养实验证实,传统T细胞(Tconv)抑制类器官生长,而Treg细胞则促进其生长。这种促进作用严格依赖于Treg细胞产生的IFN-γ和肠上皮细胞表达的IFN-γ受体(IFN-γR),因为使用IFN-γ中和抗体或采用Ifngr1-/-类器官均能消除该效应。即使只有约5%的Treg细胞可检测到IFN-γ蛋白,其促再生功能依然存在,提示低水平IFN-γ已足够发挥作用。
Treg cell-mediated IL-10 and IFN-γ co-stimulation promotes murine and human intestinal organoid growth and repair from injury
研究发现,低剂量重组IFN-γ(rIFN-γ)单独使用并不能促进类器官生长,提示需要Treg细胞提供的第二信号。该信号被证实为IL-10。阻断IL-10受体(IL-10R)或使用IFN-γ缺陷的Treg细胞,均完全消除了其促生长作用。至关重要的是,只有IFN-γ和IL-10联合刺激,才能有效促进小鼠和人类肠道类器官的生长,并在体外照射后增强其再生。在腹部照射模型中,体内阻断IFN-γ或IL-10信号均会延缓恢复,而双信号阻断则导致最严重的修复缺陷。值得注意的是,即使在损伤高峰期(体重最低点)后开始细胞因子阻断,依然会损害修复过程,证明IFN-γ和IL-10在损伤后期同样发挥关键的促再生作用。
Treg cells promote organoid growth via mTORC1 and Myc activation in ISCs
单细胞转录组分析揭示,Treg细胞共培养或IFN-γ/IL-10联合刺激,显著改变了肠道类器官中干细胞(ISC)和短暂扩增细胞(TA细胞)的基因表达谱,而未成熟分化细胞(如潘氏细胞、杯状细胞)受影响较小。基因集富集分析(GSEA)显示,这两种处理均特异性上调了ISC和TA细胞中的mTORC1和Myc信号通路。功能实验证实,使用mTOR抑制剂雷帕霉素(rapamycin)或c-Myc抑制剂10058-F4可完全阻断细胞因子或Treg细胞介导的类器官生长促进作用,证明mTORC1和Myc是下游关键效应器。
IFN-γ and IL-10 compensate for the depletion of epithelial growth factors
机制上,IFN-γ表现出类似表皮生长因子(EGF)的功能,能在EGF缺失条件下维持类器官增殖和长期培养,该过程依赖mTOR和Myc信号。细胞周期分析显示IFN-γ能快速驱动上皮细胞进入增殖周期,但长期单独使用会耗竭Lgr5+ ISC池。而IL-10则表现出类似Wnt信号的特征,能在Wnt缺失条件下支持类器官存活(尤其在人源类器官中),并能拮抗IFN-γ对ISC的耗竭作用,两者协同在促进增殖的同时保障干细胞库的维持。在急性损伤(如机械破坏)后,立即给予IFN-γ有害,而IL-10有益,再次凸显了时机的重要性。体内实验证实,照射后IFN-γ确实驱动了上皮细胞增殖,且未导致ISC池的即刻耗竭。
本研究结论性地揭示了肠道修复的一种新颖机制:组织适应性Treg细胞通过协同提供IFN-γ和IL-10,经mTORC1/Myc通路驱动肠道干细胞介导的上皮再生。该发现革新了对IFN-γ在肠道炎症中作用的认识,从单纯的损伤因子转变为背景依赖的、具有再生潜力的信号分子。同时,它深化了对Treg细胞功能的理解,超越了其免疫抑制功能,突出了其直接促进组织修复的能力。在转化医学层面,该研究为防治GVHD、放射性肠炎等治疗相关肠道损伤提供了新的策略思路,例如通过调控局部细胞因子平衡或利用JAK抑制剂(如鲁索替尼)富集具有再生功能的Treg细胞群体,从而在控制炎症的同时主动促进黏膜修复,最终改善肿瘤患者的治疗耐受性和预后。

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