Pannexin-1（PANX1）半通道通过CD4+ T细胞特异性机制促进实验性结肠炎炎症发生

本研究发现Pannexin-1（PANX1）半通道通过促进ATP外排，在溃疡性结肠炎（UC）发展中发挥关键作用。研究证实PANX1缺失可显著减轻实验性结肠炎严重程度，并特异性抑制致病性Th2样细胞（TNF-α+IL-4+）分化和中性粒细胞浸润，揭示了代谢转运体调控肠道免疫炎症的新机制，为UC治疗提供了潜在新靶点。

　　

背景

溃疡性结肠炎（UC）作为一种炎症性肠病，其发展过程与效应性CD4⁺ T细胞驱动的炎症反应密切相关，特别是Th17细胞和非典型致病性Th2样细胞。尽管中性粒细胞在肠道损伤放大中的作用已被认识，但致结肠炎性CD4⁺ T细胞积累的具体机制，尤其是细胞内与细胞外代谢物调节因子的作用尚未完全阐明。

主要发现

本研究通过多模型实验发现，促进ATP向细胞外环境输出的Pannexin-1（PANX1）半通道对结肠炎的发展至关重要。在UC患者中表达上调的PANX1，在多种实验性结肠炎模型中均显示出其必要性。PANX1的功能具有效应T细胞特异性，并与产生TNF-α的致病性Th2样细胞的积累相关。CD4⁺ T细胞向Th2样细胞的效应转化依赖于PANX1的表达。最后，PANX1介导的致病性CD4⁺ T细胞反应与结肠炎期间中性粒细胞的积累密切相关。

表达PANX1的CD4⁺ T细胞促进实验性结肠炎的发展

通过分析UC患者的转录组数据，研究发现PANX1基因在患者组织中显著高表达。在DSS诱导的结肠炎模型中，PANX1敲除（PANX1-KO）小鼠表现出结肠长度增加、体重减轻减少和疾病活动指数（DAI）评分下降，说明PANX1缺失对结肠炎具有保护作用。进一步通过过继转移实验，将野生型（WT）或PANX1-KO小鼠的CD45RB⁺ CD4⁺ T细胞移植至Rag2-KO小鼠中，发现接收PANX1-KO T细胞的小鼠结肠炎严重程度显著减轻，表明PANX1在CD4⁺ T细胞中的表达是诱导实验性结肠炎的关键因素。

PANX1是实验性结肠炎中GATA-3⁺ CD4⁺ T细胞积累所必需的

对结肠黏膜固有层（cLP）的免疫细胞分析显示，PANX1缺失不影响Th17或Th1细胞的积累，但显著降低了GATA3⁺ Th2 CD4⁺ T细胞的数量。这一现象在过继转移模型中得到进一步验证，说明PANX1 specifically促进结肠中Th2细胞的积聚。此外，PANX1在GATA3⁺ CD4⁺ T细胞中的表达高于其他CD4⁺ T细胞亚群，强化了其在Th2反应中的特异性作用。

PANX1诱导实验性结肠炎中TNF-α⁺致病性Th2样CD4⁺ T细胞

细胞因子检测发现，PANX1-KO CD4⁺ T细胞中TNF-α⁺IL-4⁺细胞比例显著降低，而IFN-γ和IL-17A的生产未受影响。这种表型符合UC中致病性Th2样细胞的特征。值得注意的是，细胞因子的变化仅限于cLP CD4⁺ T细胞，脾脏和肠系膜淋巴结中未见差异，说明PANX1的作用具有组织特异性。体外再刺激实验进一步证实，PANX1缺失导致TNF-α⁺ Th2样细胞（IL-5⁺ GATA3⁺）比例下降，表明PANX1直接参与致病性Th2样细胞的生成。

PANX1促进CD4⁺ T细胞的Th2样极化和TNF-α生产

通过体外极化实验，研究发现PANX1缺失不影响Th1或Th17细胞的分化，但显著抑制了Th2细胞的极化，表现为GATA3及II型细胞因子（IL-5、IL-13、IL-4）表达的降低。特别重要的是，PANX1-KO细胞中产生TNF-α的Th2细胞比例减少，与体内实验结果一致，说明PANX1在Th2效应表型和TNF-α生产中具有细胞内在作用。

CD4⁺ T细胞PANX1诱导实验性结肠炎期间中性粒细胞的积累

对先天免疫细胞的分析表明，PANX1缺失小鼠在DSS处理后结肠中性粒细胞比例显著降低，而巨噬细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞或树突状细胞未见变化。在过继转移模型中，接收PANX1-KO CD4⁺ T细胞的Rag2-KO小鼠也表现出粒细胞积累减少。这些数据说明PANX1表达于CD4⁺ T细胞可导致结肠中性粒细胞积聚，并且致病性Th2反应与中性粒细胞浸润呈正相关。

讨论

本研究表明，PANX1作为一种跨膜代谢物转运体，在致病性CD4⁺ T细胞的形成和实验性结肠炎的诱导中发挥重要作用。PANX1表达促进TNF-α⁺致病性Th2样CD4⁺ T细胞的积累，进而加重结肠炎疾病程度和体重减轻。同时，PANX1依赖性的Th2细胞积累与中性粒细胞浸润密切相关。尽管PANX1在肺部过敏模型中通过增强Treg功能抑制炎症，本研究揭示了其在结肠炎症中的促炎作用，这种差异可能源于组织微环境或免疫细胞互作的不同。PANX1通过ATP外排影响Th2细胞分化的机制可能涉及细胞外ATP激活P2X受体（如P2RX7）或细胞内ATP水平改变调控AMPK等代谢通路，但具体机制仍有待进一步研究。此外，PANX1在Th2样细胞中的通道功能及其与中性粒细胞招募的分子联系将是未来研究的重点。总体而言，该研究强调了跨膜代谢调节因子在肠道炎症中的关键作用，为UC及其他炎症性疾病的治疗提供了新的视角和靶点。

方法

研究分析了人类UC基因组数据（GSE75214），使用WT与PANX1-KO小鼠进行DSS诱导结肠炎和CD45RB⁺ CD4⁺ T细胞过继转移实验。通过流式细胞术分析组织细胞群和细胞内细胞因子，体外极化实验评估CD4⁺ T细胞分化，Western blot和qPCR检测蛋白及基因表达。数据以均值±标准差表示，采用t检验或ANOVA进行统计比较。