学术动态
叶丽林课题组揭示病毒特异性CD4 T细胞免疫记忆维持新机制
作者：叶丽林 来源自：中国免疫学会 点击数：25893 发布时间：2021-12-28
2021年12月23日，陆军军医大学全军免疫研究所的叶丽林团队在国际免疫学著名期刊Nature Immunology上在线发表题了为“The kinase complex mTORC2 promotes the longevity of virus-specific memory CD4+ T cells by preventing ferroptosis”的研究论文。该论文揭示了mTORC2信号通过抑制铁死亡发生，促进病毒特异性CD4 T细胞免疫记忆维持的新机制。
记忆性CD4和CD8 T淋巴细胞共同协调构建了T细胞免疫，为机体提供长久有效的免疫保护。近年来，CD8 T细胞免疫记忆建立与维持的机制研究取得了长足的进展，而记忆性CD4 T细胞的研究尚存在大量的未知。理解并探究CD4 T细胞免疫记忆的建立及长效维持机制亟待深入研究。
研究人员在淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒（LCMV）的急性病毒感染中发现，mTORC2信号缺陷会导致病毒特异性记忆性CD4 T细胞显著减少。并且，研究人员发现mTORC2信号的缺陷并不改变记忆性CD4 T细胞的增殖能力，而是导致记忆性CD4 T细胞发生铁死亡（ferroptosis）。
研究人员通过流式细胞术检测过氧化脂质（Bodipy C11）、GSEA分析铁死亡通路的富集，以及透射电镜检测铁死亡形态学特征等多种手段，验证了铁死亡这一表型。同时，体内应用亲脂性过氧化羟自由基清除剂（α–Tocopherol）或铁死亡特异性抑制剂（Liproxstatin-1）可够拯救mTORC2信号受阻导致的病毒特异性记忆性CD4 T细胞减少。并且，研究者进一步通过对铁死亡通路关键酶GPX4的敲除和过表达实验，证实了mTORC2信号通路通过避免记忆性CD4 T细胞发生铁死亡来维持其长期的存活。
机制上，研究人员发现免疫记忆期的病毒特异性CD4 T细胞在IL-7/IL-7R信号通路的影响下，维持着相对低但持续（tonic）的mTORC2信号活性。而这一mTORC2-pAKTSer473-pGSK3βSer9信号轴通过两条通路抑制记忆性CD4 T细胞铁死亡的发生。如下图所示：一方面，mTORC2-pAKTSer473-pGSK3βSer9通过调节细胞质中己糖激酶（HK2）与线粒体膜上离子通道（VDAC）的结合，以维持线粒体正常功能，避免线粒体来源的ROS过度积累，进而抑制铁死亡的发生。另一方面，mTORC2-pAKTSer473-pGSK3βSer9通过调控氧化应激通路中的关键因子NRF2的入核转录功能，进而保障NRF2下游参与维持GPX4酶活性的靶基因（slc3a2, gclc, gclm）的表达水平。其中，Slc3a2编码的SLC3A2是胱氨酸与半胱氨酸转运的反向转运体system xc-的关键亚基，为下游还原性谷胱甘肽（GSH）合成提供原料，Gclc和Gclm编码的GCLC以及GCLM则为GSH合成的限速酶；而GSH与氧化型谷胱甘肽(GSSG)的互相转化为GPX4清除过度积累的过氧化脂质提供动力，是GPX4发挥其抗过氧化脂质酶活性的必要条件。
综上，该研究首次揭示了mTORC2通路在记忆性CD 4 T细胞长效维持中的作用及机制，为研发长效疫苗，及针对机体内持续性存在的致病性CD4 T细胞制定治疗自身免疫疾病新策略，提供了全新的研究基础和思路。
该论文的第一作者为前暨南大学转化医学研究院、现南方医科大学检验与生物技术学院王怡飞博士，陆军军医大学全军免疫学研究所田钦博士，及陆军军医大学全军免疫学研究所郝亚星博士。研究生姚威、路金金及陈诚为该课题做出了重要贡献。通讯作者为陆军军医大学全军免疫学研究所叶丽林教授、复旦大学附属中山医院生物医学中心徐建青教授和暨南大学转化医学研究院尹芝南教授。此项研究在国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国博士后基金等资助下完成。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41590-021-01090-1
记忆性CD4和CD8 T淋巴细胞共同协调构建了T细胞免疫，为机体提供长久有效的免疫保护。近年来，CD8 T细胞免疫记忆建立与维持的机制研究取得了长足的进展，而记忆性CD4 T细胞的研究尚存在大量的未知。理解并探究CD4 T细胞免疫记忆的建立及长效维持机制亟待深入研究。
研究人员在淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒（LCMV）的急性病毒感染中发现，mTORC2信号缺陷会导致病毒特异性记忆性CD4 T细胞显著减少。并且，研究人员发现mTORC2信号的缺陷并不改变记忆性CD4 T细胞的增殖能力，而是导致记忆性CD4 T细胞发生铁死亡（ferroptosis）。
研究人员通过流式细胞术检测过氧化脂质（Bodipy C11）、GSEA分析铁死亡通路的富集，以及透射电镜检测铁死亡形态学特征等多种手段，验证了铁死亡这一表型。同时，体内应用亲脂性过氧化羟自由基清除剂（α–Tocopherol）或铁死亡特异性抑制剂（Liproxstatin-1）可够拯救mTORC2信号受阻导致的病毒特异性记忆性CD4 T细胞减少。并且，研究者进一步通过对铁死亡通路关键酶GPX4的敲除和过表达实验，证实了mTORC2信号通路通过避免记忆性CD4 T细胞发生铁死亡来维持其长期的存活。
机制上，研究人员发现免疫记忆期的病毒特异性CD4 T细胞在IL-7/IL-7R信号通路的影响下，维持着相对低但持续（tonic）的mTORC2信号活性。而这一mTORC2-pAKTSer473-pGSK3βSer9信号轴通过两条通路抑制记忆性CD4 T细胞铁死亡的发生。如下图所示：一方面，mTORC2-pAKTSer473-pGSK3βSer9通过调节细胞质中己糖激酶（HK2）与线粒体膜上离子通道（VDAC）的结合，以维持线粒体正常功能，避免线粒体来源的ROS过度积累，进而抑制铁死亡的发生。另一方面，mTORC2-pAKTSer473-pGSK3βSer9通过调控氧化应激通路中的关键因子NRF2的入核转录功能，进而保障NRF2下游参与维持GPX4酶活性的靶基因（slc3a2, gclc, gclm）的表达水平。其中，Slc3a2编码的SLC3A2是胱氨酸与半胱氨酸转运的反向转运体system xc-的关键亚基，为下游还原性谷胱甘肽（GSH）合成提供原料，Gclc和Gclm编码的GCLC以及GCLM则为GSH合成的限速酶；而GSH与氧化型谷胱甘肽(GSSG)的互相转化为GPX4清除过度积累的过氧化脂质提供动力，是GPX4发挥其抗过氧化脂质酶活性的必要条件。
图：mTORC2信号通路调控记忆性CD4 T细胞的长效维持。
综上，该研究首次揭示了mTORC2通路在记忆性CD 4 T细胞长效维持中的作用及机制，为研发长效疫苗，及针对机体内持续性存在的致病性CD4 T细胞制定治疗自身免疫疾病新策略，提供了全新的研究基础和思路。
该论文的第一作者为前暨南大学转化医学研究院、现南方医科大学检验与生物技术学院王怡飞博士，陆军军医大学全军免疫学研究所田钦博士，及陆军军医大学全军免疫学研究所郝亚星博士。研究生姚威、路金金及陈诚为该课题做出了重要贡献。通讯作者为陆军军医大学全军免疫学研究所叶丽林教授、复旦大学附属中山医院生物医学中心徐建青教授和暨南大学转化医学研究院尹芝南教授。此项研究在国家重点研发计划、国家自然科学基金和中国博士后基金等资助下完成。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41590-021-01090-1