Inositol Polyphosphate Multikinase（IPMK）：调控 Th1 和 Th17 细胞分化的关键因子 —— 开启免疫调节与疾病治疗新征程

为探究肌醇多磷酸多激酶（IPMK）在 T 细胞介导免疫反应中的作用，研究人员开展了 IPMK 对 Th1 和 Th17 细胞分化影响的研究。结果发现，IPMK 通过控制 Akt - mTOR 信号通路调节 Th1 和 Th17 细胞分化，这对感染性疾病和自身免疫性疾病的治疗有重要意义。

　　在人体的免疫系统中，辅助性 T 细胞（CD4⁺T helper cells，Th 细胞）扮演着极为关键的角色。它不仅能介导针对各种病原体的适应性免疫反应，还与过敏反应、自身免疫疾病以及肿瘤免疫密切相关。其中，Th1 细胞主要负责对抗如病毒和胞内细菌等细胞内病原体，通过分泌干扰素 -γ（IFN-γ）激活巨噬细胞，增强其吞噬功能；Th17 细胞则在感染、炎症、自身免疫疾病和癌症中发挥着重要作用，其标志性细胞因子 IL-17A、IL-17F 和 IL-22，能引发一系列炎症反应，影响免疫平衡。然而，Th 细胞的分化和功能调控机制十分复杂，目前仍有许多未知之处。

肌醇多磷酸多激酶（Inositol polyphosphate multikinase，IPMK）作为一种在多种细胞活动中发挥作用的酶，其在 Th 细胞介导的免疫反应中的角色尚不明确。此前研究虽发现 IPMK 与免疫介导疾病相关，但它在 Th 细胞分化和功能中的具体作用及机制仍有待探索。为了深入了解这一问题，韩国科学技术院（KAIST）等机构的研究人员展开了相关研究，研究成果发表在《Cell Reports》杂志上。

研究人员采用了多种关键技术方法来开展此项研究。在动物实验方面，构建了 CD4⁺T 细胞特异性 Ipmk 基因敲除小鼠模型（Ipmk^ΔCD4），通过与正常小鼠（Ipmk^f/f）对比，研究 IPMK 缺失对 Th 细胞功能的影响。在细胞实验层面，利用流式细胞术分析细胞表面标志物和细胞因子分泌情况；运用 RNA 测序技术（RNA - seq），全面探究基因表达的变化；借助蛋白质免疫印迹法（Western blot analysis）检测蛋白表达和磷酸化水平。

1. IPMK 在 Th1 和 Th17 细胞中的表达增加

研究人员通过荧光激活细胞分选技术（FACS），从野生型小鼠中分离出初始 CD4⁺CD62L⁺CD25⁺CD44^loT 细胞，并将其诱导分化为 Th1、Th2 和 Th17 细胞。结果发现，Th2 细胞中 IPMK 表达量较低，而在 Th1 和 Th17 细胞中，IPMK 表达显著上调。这一现象表明 IPMK 可能在 Th1 和 Th17 细胞的功能发挥中具有重要作用，为后续研究奠定了基础。

2. CD4⁺T 细胞中缺乏 IPMK 会降低 Th1 免疫反应

为探究 IPMK 在 Th1 介导免疫反应中的重要性，研究人员用利什曼原虫（Leishmania major）感染 Ipmk^f/f和 Ipmk^ΔCD4小鼠。利什曼原虫是一种胞内寄生虫，宿主主要依靠 Th1 介导的免疫反应来清除它。实验过程中，研究人员将利什曼原虫前鞭毛体接种到小鼠后足垫，连续 7 周测量足垫肿胀程度。结果显示，与 Ipmk^f/f小鼠相比，Ipmk^ΔCD4小鼠足垫厚度增加，表明其 Th1 介导的免疫反应减弱。进一步对感染 7 周后的小鼠脾脏和腘窝淋巴结进行细胞内细胞因子染色分析，发现 Ipmk^ΔCD4小鼠中 IFN-γ⁺Th1 细胞群体减少。这一系列实验结果表明，CD4⁺T 细胞中 IPMK 的缺失会削弱机体对利什曼原虫感染的 Th1 免疫保护作用，降低寄生虫清除率，突出了 IPMK 在 Th1 免疫中的重要地位。

3. IPMK 缺乏导致 Th17 细胞功能下降

研究人员利用实验性自身免疫性脑脊髓炎（Experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE）模型，研究 IPMK 在 Th17 细胞分化和功能中的作用。EAE 是一种 Th17 细胞参与发病机制的自身免疫性疾病。研究人员给 Ipmk^f/f和 Ipmk^ΔCD4小鼠接种神经抗原 MOG_{35 - 55}肽诱导 EAE，随后观察疾病进展情况。结果发现，Ipmk^ΔCD4小鼠的疾病严重程度明显减轻，脊髓中浸润的免疫细胞数量减少，脱髓鞘现象减弱。进一步分析发现，Ipmk^ΔCD4小鼠中枢神经系统中浸润的 IL - 17A⁺和 IFN-γ⁺CD4⁺T 细胞数量减少。这表明 IPMK 对于 Th17 细胞介导自身免疫病理过程至关重要，缺乏 IPMK 会导致 Th17 细胞功能受损。

4. IPMK 是体外 Th17 细胞生成所必需的

研究人员在体外利用 Ipmk^f/f和 Ipmk^ΔCD4小鼠的初始 CD4⁺T 细胞，研究 IPMK 缺乏对 T 细胞分化的影响。结果显示，Ipmk^ΔCD4初始 CD4⁺T 细胞分化为 Th17 细胞的能力显著受损，IL - 17A⁺细胞群体减少，培养上清液中 IL - 17A 分泌量降低。同时，Ipmk^ΔCD4CD4⁺T 细胞的增殖频率和 IL - 17A⁺T 细胞的增殖周期均减少。此外，研究人员还发现，在 Th17 极化条件下，Ipmk mRNA 表达在激活 9 小时后上调，24 小时后逐渐下降，且 Ipmk^ΔCD4T 细胞中 Il17a 的表达在 24 小时后降低。这些结果充分表明，IPMK 是控制 IL - 17A 表达和生成功能性 Th17 细胞的关键因素。

5. IPMK 全局调控 Th17 细胞的转录程序

研究人员通过全基因组 RNA 测序分析，评估 IPMK 缺陷细胞在 Th17 细胞分化过程中的基因表达变化。主成分分析（PCA）结果显示，Ipmk^ΔCD4Th17 细胞与 Ipmk^f/fTh17 细胞存在明显差异。基因本体分析表明，Th 细胞分化途径在 Ipmk^ΔCD4CD4⁺T 细胞分化为 Th17 细胞的过程中受到调控。进一步分析发现，Ipmk^ΔCD4Th17 细胞中与 Th17 转录程序相关的基因 Rorc、Il17a、Il17f、Il1r2、Tcf7 和 Lef1 表达显著降低，而 Th17 负调节因子 Il2ra、Foxp3 和 Il10 的表达增加。这表明 IPMK 在 Th17 细胞分化过程中，对于促进 Th17 细胞相关程序、抑制调节性 T 细胞（Treg）相关程序具有重要作用。

6. IPMK 对 Th17 细胞中 STAT 和 Akt - mTOR 信号通路至关重要

研究人员深入探究 IPMK 对 IL - 6 介导的 Th17 细胞分化的影响，发现 Ipmk^ΔCD4T 细胞在 Th17 细胞生成过程中，STAT3 磷酸化水平下调。基因集富集分析（GSEA）显示，Ipmk^ΔCD4Th17 细胞中 mTOR 信号通路下调，mTOR 磷酸化水平降低。同时，Ipmk^ΔCD4CD4⁺T 细胞在 T 细胞受体（TCR）刺激早期，Akt 在 T308 和 S473 位点的磷酸化水平降低。此外，研究人员通过一系列实验证明，IPMK 的 PI3K 活性对于生成 PtdIns (3,4,5) P₃至关重要，进而激活 Akt - mTOR 信号通路，驱动 Th17 细胞分化。

7. IPMK 缺陷的 CD4⁺T 细胞代谢谱改变

研究发现，mTOR 在调节 T 细胞代谢中发挥重要作用，尤其是 Th1 和 Th17 细胞的分化依赖于 mTOR 依赖的糖酵解。研究人员通过线粒体应激测试和糖酵解应激测试发现，Ipmk^LckT 细胞的基础氧消耗率（OCR）、最大线粒体呼吸、备用呼吸能力和 ATP 生成均低于 Ipmk^f/fCD4⁺T 细胞，且基础细胞外酸化率（ECAR）也降低。这表明 IPMK 缺陷会导致 CD4⁺T 细胞线粒体能量生成和糖酵解受损，且这种受损与 STAT3 - mTOR 通路相关。

综合上述研究结果，研究人员发现 IPMK 在 Th1 和 Th17 细胞极化条件下表达升高，而在 Th2 细胞极化条件下无明显变化。通过构建 CD4⁺T 细胞特异性 IPMK 基因敲除小鼠模型，研究人员发现 IPMK 缺失会导致 Th1 免疫反应减弱，使小鼠对利什曼原虫感染更易感；同时，Th17 细胞功能受损，EAE 疾病严重程度减轻。机制研究表明，IPMK 作为 PI3K，通过 Akt - mTOR 通路参与 STAT 激活的细胞因子信号传导，在 Th1/Th17 细胞分化中起关键调节作用。此外，IPMK 还影响 CD4⁺T 细胞的代谢，IPMK 缺陷会导致线粒体能量生成和糖酵解受损。

该研究首次明确了 IPMK 在 Th1 和 Th17 细胞分化及功能中的重要作用，为深入理解 T 细胞免疫调节机制提供了新的视角。同时，鉴于 Th1 和 Th17 细胞在感染性疾病和自身免疫性疾病中的重要地位，对 IPMK 的调控有望为这些疾病的治疗提供新的策略和靶点。然而，研究也存在一定局限性，如对 IPMK 催化激活和失活的生化机制了解尚浅，IPMK 与其他经典 PI3Ks 的相互作用也有待进一步研究，未来研究可围绕这些方向展开，以进一步揭示 IPMK 在免疫调节中的奥秘。