学术动态
徐和平课题组发现类视黄醇x受体γ决定小肠2型固有淋巴样细胞的应答阈值
作者：徐和平 来源自：中国免疫学会 点击数：4825 发布时间：2023-11-22
2023年11月14日，西湖大学徐和平课题组在《Immunity》杂志发表题为“Retinoid X Receptor Gamma Dictates the Activation Threshold of Group 2 Innate Lymphoid Cells and Constrains Type 2 Inflammation in the Small Intestine”的研究成果。研究发现类视黄醇x受体γ（RXRγ）决定了2型固有淋巴样细胞（group 2 innate lymphoid cell, ILC2）的应答阈值，进而调控2型炎症反应和过敏性疾病。
2型炎症反应是我们机体抵抗寄生虫等胞外微生物感染的重要保护性免疫过程，然而异常活跃的2型炎症也会导致哮喘等过敏性疾病。2型炎症反应的特征是产生2型细胞因子，包括白细胞介素（IL）-4、IL-5和IL-13。ILC2是免疫学领域近些年新发型的一群免疫细胞，其和2型CD4+辅助性T细胞（Group 2 CD4+ T helper cell, Th2）共同组成了2型细胞因子主要来源。
虽然ILC2与Th2细胞具有相同的特征转录因子和效应细胞因子，但是ILC2应答更快，能在一个免疫反应的早期就发挥重要作用。ILC2能够快速反应的原因首先是其表达诸多受体分子来感知组织微环境中的各种信号变化，如警报素细胞因子以及脂类等，所以其可以独立于抗原信号而直接被微环境变化激活。此外，最近的研究表明ILC2内提前编程的基因组转录状态（效应基因位点的调控元件被预编程为可用于转录因子识别）也有助于ILC2的快速反应。因此，相对于Th2细胞而言，ILC2是一类极容易被激活进而分泌大量2型促炎细胞因子的细胞类型。而健康人体内的2型炎症反应强度一般都处于正常可控的平衡状态，从而可以避免哮喘等过敏性疾病的发生和发展，这也意味着必然存在重要的检查调控机制来负反馈调节ILC2的快速活化与应答。
围绕ILC2应答的负反馈调节以及其活化阈值的决定机制，徐和平课题组开展了一些列研究工作。课题组前期研究发现神经肽CGRP可以作为一个负反馈环境信号来抑制小肠中ILC2的活化与应答，以维持肠道2型免疫反应稳态（Xu et al., 2019 Immunity）。在本项研究中，为了揭示拮抗ILC2内提前编程的基因组转录快速应答机制，作者首先利用体外ILC2培养体系模拟了稳态和急性炎症微环境，然后系统性地追踪了细胞转录状态的动态变化。生物信息学分析发现转录因子RXRγ在稳态小肠（small intestinal, SI） ILC2中特异性地高表达，并被大剂量的警报素细胞因子迅速抑制。基因遗传学敲除实验发现RXRγ缺失不影响ILC2的发育，但显著促进了ILC2对警报素细胞因子的响应以及加重警报素诱导的小肠组织炎症。在小鼠寄生虫感染模型中，RXRγ缺失使 SI ILC2对寄生虫更加敏感，ILC2在感染后迅速响应抑制了寄生虫在小鼠体内的定植并加重了组织炎症。
通过整合转录组以及RXRγ在基因组上的结合位点分析发现RXRγ直接调控的基因主要富集于细胞内脂质代谢和外排的通路。RXRγ可直接促进细胞内胆固醇外排过程相关基因Abcg1和Abca1的表达，来降低细胞内的脂质含量进而抑制SI ILC2对二型炎症刺激的反应。与之一致的是，通过中性脂质染料标记、靶向脂质组学分析发现RXRγ缺失显著增加了包括胆固醇酯（CE）在内的中性脂的丰度。使用他汀类药物抑制HMG-CoA还原酶可逆转RXRγ缺失ILC2中中性脂的异常以及RXRγ缺失ILC2在响应炎症时的过度反应。此外，RXRγ的表达阻止了SI ILC2对低浓度预警分子的反应；而在皮肤机械损伤诱导的肠道过敏模型中，RXRγ在SI ILC2中的表达也阻止了肠道过敏性炎症的发生。
总之，本研究发现了转录因子RXRγ可作为ILC2内在检查点，直接调控SI ILC2激活的阈值。稳态下RXRγ抑制了SI ILC2对轻度刺激的反应，从而预防了过敏性炎症；而严重的感染导致的预警信号的大量释放会快速抑制RXRγ的表达，降低胞内胆固醇外排来提高胞内中性脂积累，促进SI ILC2的扩增和其介导2型免疫力。
西湖大学徐和平研究员为论文通讯作者，西湖大学2019级西湖大学-复旦大学联合培养项目博士研究生臧扬为本文第一作者，大数据分析工作由刘少睿完成。本项目受到科技部重点研发计划、国家自然基金委、西湖实验室、以及西湖教育基金会的资助；项目实施过程中得到了西湖大学实验动物中心、流式平台、基因组学平台、成像平台以及超算平台的大力支持。
文章链接：https://www.cell.com/immunity/fulltext/S1074-7613(23)00375-8
2型炎症反应是我们机体抵抗寄生虫等胞外微生物感染的重要保护性免疫过程，然而异常活跃的2型炎症也会导致哮喘等过敏性疾病。2型炎症反应的特征是产生2型细胞因子，包括白细胞介素（IL）-4、IL-5和IL-13。ILC2是免疫学领域近些年新发型的一群免疫细胞，其和2型CD4+辅助性T细胞（Group 2 CD4+ T helper cell, Th2）共同组成了2型细胞因子主要来源。
虽然ILC2与Th2细胞具有相同的特征转录因子和效应细胞因子，但是ILC2应答更快，能在一个免疫反应的早期就发挥重要作用。ILC2能够快速反应的原因首先是其表达诸多受体分子来感知组织微环境中的各种信号变化，如警报素细胞因子以及脂类等，所以其可以独立于抗原信号而直接被微环境变化激活。此外，最近的研究表明ILC2内提前编程的基因组转录状态（效应基因位点的调控元件被预编程为可用于转录因子识别）也有助于ILC2的快速反应。因此，相对于Th2细胞而言，ILC2是一类极容易被激活进而分泌大量2型促炎细胞因子的细胞类型。而健康人体内的2型炎症反应强度一般都处于正常可控的平衡状态，从而可以避免哮喘等过敏性疾病的发生和发展，这也意味着必然存在重要的检查调控机制来负反馈调节ILC2的快速活化与应答。
围绕ILC2应答的负反馈调节以及其活化阈值的决定机制，徐和平课题组开展了一些列研究工作。课题组前期研究发现神经肽CGRP可以作为一个负反馈环境信号来抑制小肠中ILC2的活化与应答，以维持肠道2型免疫反应稳态（Xu et al., 2019 Immunity）。在本项研究中，为了揭示拮抗ILC2内提前编程的基因组转录快速应答机制，作者首先利用体外ILC2培养体系模拟了稳态和急性炎症微环境，然后系统性地追踪了细胞转录状态的动态变化。生物信息学分析发现转录因子RXRγ在稳态小肠（small intestinal, SI） ILC2中特异性地高表达，并被大剂量的警报素细胞因子迅速抑制。基因遗传学敲除实验发现RXRγ缺失不影响ILC2的发育，但显著促进了ILC2对警报素细胞因子的响应以及加重警报素诱导的小肠组织炎症。在小鼠寄生虫感染模型中，RXRγ缺失使 SI ILC2对寄生虫更加敏感，ILC2在感染后迅速响应抑制了寄生虫在小鼠体内的定植并加重了组织炎症。
通过整合转录组以及RXRγ在基因组上的结合位点分析发现RXRγ直接调控的基因主要富集于细胞内脂质代谢和外排的通路。RXRγ可直接促进细胞内胆固醇外排过程相关基因Abcg1和Abca1的表达，来降低细胞内的脂质含量进而抑制SI ILC2对二型炎症刺激的反应。与之一致的是，通过中性脂质染料标记、靶向脂质组学分析发现RXRγ缺失显著增加了包括胆固醇酯（CE）在内的中性脂的丰度。使用他汀类药物抑制HMG-CoA还原酶可逆转RXRγ缺失ILC2中中性脂的异常以及RXRγ缺失ILC2在响应炎症时的过度反应。此外，RXRγ的表达阻止了SI ILC2对低浓度预警分子的反应；而在皮肤机械损伤诱导的肠道过敏模型中，RXRγ在SI ILC2中的表达也阻止了肠道过敏性炎症的发生。
总之，本研究发现了转录因子RXRγ可作为ILC2内在检查点，直接调控SI ILC2激活的阈值。稳态下RXRγ抑制了SI ILC2对轻度刺激的反应，从而预防了过敏性炎症；而严重的感染导致的预警信号的大量释放会快速抑制RXRγ的表达，降低胞内胆固醇外排来提高胞内中性脂积累，促进SI ILC2的扩增和其介导2型免疫力。
西湖大学徐和平研究员为论文通讯作者，西湖大学2019级西湖大学-复旦大学联合培养项目博士研究生臧扬为本文第一作者，大数据分析工作由刘少睿完成。本项目受到科技部重点研发计划、国家自然基金委、西湖实验室、以及西湖教育基金会的资助；项目实施过程中得到了西湖大学实验动物中心、流式平台、基因组学平台、成像平台以及超算平台的大力支持。
文章链接：https://www.cell.com/immunity/fulltext/S1074-7613(23)00375-8