我们的身体里有一座名为“胸腺”的“T细胞军校”，它负责训练和选拔出能够识别外来病原体、同时又不会攻击自身组织的“士兵”——T淋巴细胞。然而，这座军校会随着年龄增长而不可避免地进行“缩编”，这个过程被称为胸腺退化。胸腺退化导致新T细胞产量下降，是老年人免疫力减弱、易受感染且疫苗接种效果变差的重要原因之一。尽管已知胸腺上皮细胞是维持军校功能的核心“教官”，并且转录因子FOXN1的下调是退化的关键驱动力，但驱动这一进程的上游分子机制仍不明确。与此同时，慢性炎症被视为多种年龄相关疾病的共同土壤，胸腺内促炎细胞因子水平升高也与退化有关，但其中的调控枢纽尚未找到。为了解答这些问题，一组研究人员将目光投向了一个擅长“信息管控”的蛋白质家族。
研究人员关注的是Tristetraprolin (TTP)家族的RNA结合蛋白，主要包括Zfp36、Zfp36l1和Zfp36l2。它们能结合靶标mRNA的3‘端非翻译区，促使其降解，从而在转录后水平精密调控包括细胞因子在内的众多基因表达。此前已知该家族成员在免疫细胞中作用显著，例如Zfp36缺失会导致全身性自身免疫综合征。然而，它们在胸腺“教官”——胸腺上皮细胞(TEC)——中的功能完全是个谜。胸腺上皮细胞可分为皮质TEC (cTEC)和髓质TEC (mTEC)，分别负责T细胞早期发育和通过表达组织限制性抗原建立中央免疫耐受。为了探索Zfp36l1和Zfp36l2在TEC中的作用，特别是其与胸腺退化的关系，研究团队利用Foxn1-cre工具小鼠，构建了TEC特异性敲除Zfp36l1和Zfp36l2的双基因敲除小鼠模型。
为开展本研究，作者运用了多种关键技术方法。首先，通过基因工程构建了TEC特异性条件性基因敲除小鼠模型。其次，综合运用了流式细胞术对胸腺细胞、胸腺上皮细胞及其亚群、树突状细胞、B细胞进行精细的表型分析和细胞内细胞因子检测。第三，对新生小鼠胸腺上皮细胞进行了单细胞RNA测序，以在全转录组水平解析基因表达变化和细胞异质性。第四，建立了再聚集胸腺器官培养体系，用于在体外模拟和验证胸腺基质细胞自主性功能缺陷。此外，还采用了体内EdU标记检测细胞增殖、骨髓嵌合体实验评估微环境因素，以及生物信息学通路分析等。
Zfp36l1 and Zfp36l2 in TECs redundantly regulate thymus cellularity
研究人员发现，与预期相反，在胸腺上皮细胞中特异性敲除Zfp36l1和Zfp36l2（称为DKO小鼠）导致了早发性且严重的胸腺细胞数量减少。一年龄时，DKO小鼠的胸腺细胞数量不足对照组的10%，且这种减少在出生后三周就已显现。在单个基因敲除中，Zfp36l1在胸腺上皮细胞中起主导作用，而Zfp36l2的补偿功能不完全。尽管胸腺细胞总数锐减，但基于CD4和CD8表达的主要胸腺细胞亚群比例大致保留，仅在一些发育阶段检测到细微扰动，如幼年DKO小鼠中CD8不成熟单阳性细胞比例偏高，以及双阴性胸腺细胞中DN2和DN3细胞相对减少。
Loss of Zfp36l1/2 in TECs alters the mTEC phenotype in adult mice
对成年小鼠胸腺上皮细胞的深入分析显示，DKO小鼠的总胸腺上皮细胞数量和频率均显著下降。更重要的是，髓质胸腺上皮细胞的表面标志物谱发生异常，许多细胞变成了非典型的UEA1+Ly51+或UEA1-Ly51-细胞，后者可能与已报道的年龄相关胸腺上皮细胞群体扩增有关。同时，皮质胸腺上皮细胞的比例相对增加。
Preferential loss of cTECs in the neonatal DKO thymus
研究将时间点前推至新生期（出生后第6天），此时虽然总胸腺细胞数量正常，但胸腺上皮细胞的数量和频率已出现严重减少，其中皮质胸腺上皮细胞的损失尤为突出。这表明胸腺上皮细胞的缺失始于出生前，且皮质胸腺上皮细胞比髓质胸腺上皮细胞更早受到影响。
Single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) reveals abnormal expression levels of cell cycle- and cell fate-related genes in DKO TECs
为了在分子层面揭示缺陷根源，研究人员对新生DKO和对照组小鼠的胸腺上皮细胞进行了单细胞RNA测序。分析结果再现了胸腺上皮细胞向髓质谱系偏移的转录组特征。更重要的是，发现DKO胸腺上皮细胞中多个细胞周期负调控因子（如Cdkn1a、Cdkn1c）的表达上调，这可能是导致胸腺上皮细胞数量减少的原因。通路分析还提示，DKO的成熟皮质胸腺上皮细胞中I型干扰素信号通路相关基因富集。
Higher levels but lower frequencies of FOXN1 expression in embryonic DKO TECs
由于胸腺上皮细胞数量在胚胎期就已减少，研究人员检测了胚胎发育情况。尽管细胞增殖速率（EdU掺入）无差异，但胚胎期DKO胸腺中胸腺上皮细胞比例在E15.5时已降低。有趣的是，在表达FOXN1蛋白的胸腺上皮细胞中，DKO细胞的FOXN1蛋白水平反而显著高于对照，但同时不表达FOXN1的胸腺上皮细胞比例也更高。这表明，由于Zfp36l1/2缺失导致含有AU富集元件的Foxn1mRNA降解减少，使得FOXN1蛋白在部分细胞中积累，可能补偿了早期胸腺上皮细胞数量的不足。然而，这种高表达状态是暂时的，在出生后两周，DKO胸腺上皮细胞中的FOXN1表达水平反而降至低于对照组。
Elevated levels of inflammatory cytokines contribute to premature thymic involution
再聚集胸腺器官培养实验证明，DKO胸腺基质细胞具有细胞自主性的有害效应。鉴于TTP家族蛋白是细胞因子的关键转录后调控因子，研究人员将焦点转向胸腺内炎症环境。单细胞RNA测序提示I型干扰素信号激活，但移植Ifnar1敲除的骨髓未能挽救胸腺萎缩。对胸腺内抗原提呈细胞的分析显示，DKO小鼠胸腺B细胞和树突状细胞的活化状态发生改变，且CD8SP胸腺细胞的晚期成熟受损。最关键的直接证据是，细胞内细胞因子染色显示，新生DKO小鼠的髓质胸腺上皮细胞中IL-6和TNFα的表达显著升高。尽管在实验中同时阻断I型干扰素、IL-6和TNFα的活性未能阻止早发性胸腺退化，但这提示可能还有其他未被抑制的髓质胸腺上皮细胞来源的细胞因子共同参与此过程。
研究结论与意义
本研究系统性地揭示了RNA结合蛋白Zfp36l1和Zfp36l2在胸腺上皮细胞中防止早发性胸腺退化的关键守护作用。其核心机制在于，这两种蛋白通过促进含有AU富集元件的mRNA降解，在转录后水平精细调控胸腺微环境，特别是髓质胸腺上皮细胞内的细胞因子水平。在胚胎期，它们的缺失意外地导致部分胸腺上皮细胞中FOXN1蛋白积累，暂时支撑了胸腺发育。但在出生后，髓质胸腺上皮细胞中失控的促炎细胞因子（如IL-6、TNFα）产生，可能通过抑制Foxn1转录等方式，压倒因mRNA降解减少带来的FOXN1累积效应，最终导致FOXN1下调、胸腺上皮细胞功能障碍和早发性胸腺退化。
这项研究的意义重大。首先，它首次明确了TTP家族成员在非免疫细胞——胸腺上皮细胞中的重要功能，发现了Zfp36l1和Zfp36l2是胸腺内细胞因子稳态的关键转录后调控枢纽。其次，研究结果将中央耐受（髓质胸腺上皮细胞表达细胞因子作为自身抗原）与年龄相关胸腺退化的起始机制联系起来，提出了一个新颖的统一框架：生理水平的胸腺内细胞因子表达对建立自身耐受不可或缺，但这一表达必须被精确调控（如通过Zfp36l1/2）；一旦失调，过量的细胞因子就会转变为驱动胸腺退化的有害因素。这为理解免疫衰老提供了一个全新的视角，即衰老相关的炎症环境（炎性衰老）可能直接源于胸腺内稳态的早期、局部崩坏。最后，该研究提示，靶向胸腺上皮细胞内的特定RNA结合蛋白或下游炎症通路，或许能成为延缓胸腺退化、改善老年人免疫功能的潜在新策略。论文发表于《Cellular & Molecular Immunology》。
