CD8+ T细胞初次分裂前细胞因子早期爆发调控其效应与记忆分化命运

为解决CD8+ T细胞早期分化命运决定机制问题，研究人员开展首次细胞分裂前IL-2与IFN-γ异质性产生模式的主题研究，发现细胞内在IL-2合成通过削弱STAT5磷酸化抑制效应分化倾向，而非产生细胞更易获得短期效应表型，这对理解T细胞命运抉择机制和疫苗设计具有重要意义。

　　

在免疫系统对抗感染和肿瘤的过程中，CD8⁺ T细胞发挥着关键作用。这些细胞需要分化为效应细胞和记忆细胞两类功能迥异的群体，才能有效清除病原并建立长期保护。然而，究竟是什么因素在最初阶段就决定了T细胞的分化命运？传统观点认为，这种命运抉择发生在细胞首次分裂之后，通过不对称分裂等方式实现。但近年研究发现，在T细胞尚未开始分裂的极早期阶段，某些关键信号可能已经埋下了命运分化的种子。

细胞因子信号被认为是指导T细胞分化的重要因子，其中白细胞介素-2(IL-2)尤其关键。IL-2不仅促进T细胞增殖，还影响效应和记忆亚群的形成。但一个令人困惑的问题是：为什么在相同抗原刺激下，基因完全相同的T细胞会走上不同的分化道路？这种早期命运决定是否与细胞因子的产生模式有关？为了解决这一谜题，来自阿拉巴马大学伯明翰分校的研究团队进行了深入研究，其成果发表在《The Journal of Immunology》上。

研究人员主要运用了多种T细胞受体(TCR)转基因小鼠模型（包括P14、OT-I和pmel-1），通过体外和体内激活实验，结合细胞因子报告系统（IFN-γ.Thy1.1和IL-2.GFP）追踪不同亚群；采用流式细胞术分析表面标志物（CD25、CD122、CD132）和细胞内细胞因子；通过细胞分选和磷酸化STAT5(pSTAT5)检测分析信号通路；利用RNA测序技术比较不同亚群的转录组差异；并进行细胞过继转移实验，在淋巴细胞脉络丛脑膜炎病毒(LCMV)感染模型中追踪不同亚群的命运。

研究结果部分显示：

Na?ve CD8⁺ T细胞在激活后经历快速的细胞因子合成爆发

研究发现，在初始CD8⁺ T细胞激活后24小时内，就出现了IL-2和IFN-γ合成的异质性模式。这种快速、动态且异质的细胞因子产生爆发在所有分析的CD8⁺ T细胞特异性中均显现，在体外和体内均明显，且发生在第一次细胞分裂之前。

CD8⁺ T细胞功能多样化发生在第一次细胞分裂之前

通过CFSE标记实验证实，IL-2和IFN-γ的产生确实发生在细胞分裂之前，表明这种功能异质性是激活早期的内在特性，而非细胞分裂的结果。

最近激活的具有不同细胞因子产生谱的CD8⁺ T细胞表达相似表面水平的IL-2受体

尽管不同亚群在细胞因子产生上存在差异，但它们表面表达的IL-2受体复合物（CD25、CD122和CD132）水平相似，表明观察到的功能差异并非由受体表达水平的不同所导致。

IL-2依赖的STAT5磷酸化在IL-2产生的CD8⁺ T细胞中减弱

研究发现，产生IL-2的CD8⁺ T细胞中STAT5磷酸化水平显著降低，这种减弱不是由于IL-2受体复合物表面表达的差异，而是与细胞内在的IL-2产生相关。

早期功能多样化与重叠和 distinct 的转录变化相关

RNA测序分析显示，不同功能亚群在激活20小时后就已经表现出独特的转录特征，与效应和记忆形成相关的基因表达模式存在差异，表明命运偏好在极早期就已经确立。

最近激活的IL-2产生和非产生CD8⁺ T细胞在细胞转移后变得 distinct

过继转移实验表明，IL-2产生和非产生的CD8⁺ T细胞在转移后表现出不同的表型和恢复能力，非产生细胞更容易扩增并获得效应表型。

IL-2产生和非产生CD8⁺ T细胞在感染后表现出相反的早期命运偏好

在LCMV感染模型中，非IL-2产生的CD8⁺ T细胞更容易获得短期效应细胞(SLEC)表型，而IL-2产生的细胞则更倾向于形成记忆前体效应细胞(MPEC)。

IL-2产生和非产生CD8⁺ T细胞获得记忆特性

尽管早期存在命运偏好，但到感染后32天，两种细胞都能形成记忆群体，不过IL-2产生的细胞在形成典型记忆表型方面略有优势。

研究结论与讨论部分强调，这项研究揭示了CD8⁺ T细胞在首次分裂前就出现的细胞因子产生异质性是命运分化的早期决定因素。细胞内在的IL-2产生通过限制STAT5信号传导，削弱了效应分化倾向，而非产生细胞则对外源性IL-2信号更加敏感，更容易获得效应特性。这种早期功能多样化与独特的转录程序相关，虽然为后续分化提供了偏好，但并非绝对决定命运，细胞的最终命运还受到后续遇到的抗原、细胞因子和营养信号的影响。

该研究的重要意义在于揭示了T细胞命运决定的时间窗口比以往认为的更早，挑战了传统认为命运决定主要发生在细胞分裂后的观点。这些发现对于理解免疫应答的调控机制具有重要意义，特别是在疫苗设计和免疫治疗方面，通过调控早期细胞因子环境可能能够影响T细胞的分化命运，从而优化免疫保护效果。研究还为理解自身免疫疾病和慢性感染中T细胞应答的异常提供了新视角，可能为开发新的免疫干预策略提供思路。