靶向糖酵解：解锁幼年特发性关节炎中 CD4+ T 细胞表观遗传密码的新钥匙

为探究幼年特发性关节炎（JIA）中 CD4+ T 细胞表观基因组失调机制，研究人员开展 “糖酵解重编程对 JIA 中活化 CD4+ T 细胞组蛋白乙酰化影响” 的研究。结果发现糖酵解可驱动 JIA 特异性 H3K27 乙酰化和转录，为 JIA 治疗提供潜在靶点。

　　在自身免疫性疾病的神秘领域中，幼年特发性关节炎（JIA）如同一个难以解开的谜题，困扰着医学界。JIA 是一种异质性的自身免疫病症，在 16 岁前发病，其特征为受累关节滑膜液中出现单核细胞聚集，尤其是活化的 CD4⁺记忆 / 效应 T（T_mem/T_eff）细胞 。此前研究虽已发现 JIA 患者 CD4⁺ T 细胞存在与炎症相关的独特表观基因组特征，但对于这种特征背后的分子机制，科学家们仍知之甚少。

细胞内代谢在免疫激活中起着关键作用，影响着细胞的增殖、分化等重要过程。在 T 细胞激活时，糖酵解参与其中并在调节表观遗传和转录变化中发挥重要作用。然而，在炎症环境下这一过程如何变化，特别是在 JIA 相关的炎症环境中，仍是未解之谜。为了深入探索 JIA 中 CD4⁺ T 细胞表观基因组失调的机制，来自荷兰乌得勒支大学医学中心（University Medical Center Utrecht）的研究人员展开了一系列研究。他们的研究成果发表在《Cell Reports》上，为理解 JIA 的发病机制和治疗提供了新的方向。

研究人员在这项研究中运用了多种关键技术方法。样本队列来源于符合国际抗风湿病联盟标准的 JIA 患者和健康对照者。研究中主要采用了染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq），用于分析组蛋白 H3K27 乙酰化修饰情况；RNA 测序（RNA-seq），以探究基因表达变化；Seahorse 代谢分析技术，通过测量氧消耗率（OCR）和细胞外酸化率（ECAR）评估线粒体呼吸和有氧糖酵解。

研究结果如下：

1. SF JIA T 细胞代谢重编程与糖酵解增强：研究人员对比了 JIA 患者滑膜液（SF）来源的 CD4⁺ T 细胞和健康对照者外周血（PB）来源的 CD4⁺ T 细胞中糖酵解和三羧酸（TCA）循环相关中间代谢物水平。发现 JIA SF CD4⁺ T 细胞在激活后，糖酵解和 TCA 循环中间代谢物浓度增加，且基础糖酵解水平显著高于健康对照和患者自身外周血来源的 CD4⁺ T 细胞，同时细胞内乙酰辅酶 A（acetyl-CoA）水平也显著升高。这表明 JIA SF T 细胞存在代谢重编程，激活后糖酵解通量和 acetyl-CoA 生成增加。
2. JIA CD4⁺ T 细胞异常的 H3K27ac 景观：通过 ChIP-seq 实验研究 H3K27ac 修饰情况，发现 JIA SF CD4⁺ T 细胞与健康对照相比，有超过 6000 个区域乙酰化增加，5000 多个区域乙酰化减少。基因本体（GO）分析显示，JIA CD4⁺ T 细胞中乙酰化增加的区域与 T 细胞激活、分化、增殖和细胞因子产生相关基因有关。基因集富集分析（GSEA）也表明，JIA T 细胞中 H3K27 乙酰化增加的基因与 T 细胞激活时上调的基因存在显著相关性。此外，研究还确定了 JIA 相关的启动子区域，验证了相关基因的表达上调，说明 JIA SF CD4⁺ T 细胞存在异常的激活诱导 H3K27ac 景观。
3. JIA SF 驱动代谢重编程和失调的 H3K27ac 景观：将健康对照的 CD4⁺ T 细胞在 JIA SF 或血浆存在的情况下激活，通过 Seahorse 代谢分析发现，JIA SF 可显著提高 CD4⁺ T 细胞的糖酵解、糖酵解储备和糖酵解能力，但对线粒体呼吸影响不明显。RNA-seq 分析显示，JIA SF 可上调免疫反应相关基因表达，增强 T 细胞激活途径相关基因表达。H3K27ac ChIP-qPCR 分析表明，JIA SF 可显著增加 JIA 相关启动子区域的 H3K27ac 水平。同时，研究发现 TNF-α 或 IL-6 阻断抗体对 JIA SF 诱导的糖酵解和基因表达变化无显著影响，说明 JIA SF 可独立于 TNF-α 或 IL-6 信号影响 CD4⁺ T 细胞的糖酵解速率和表观基因组景观。
4. 糖酵解对 JIA CD4⁺ T 细胞 H3K27ac 介导的染色质重塑的调控：使用 2 - 脱氧 - D - 葡萄糖（2DG）抑制 JIA SF CD4⁺ T 细胞糖酵解，ChIP-seq 分析发现抑制糖酵解可阻止 CD4⁺ T 细胞激活后的表观基因组重塑，显著降低组蛋白乙酰化水平。受糖酵解抑制影响的基因与 JIA SF T 细胞激活时上调的基因相关，且主要影响 CD4⁺ T 细胞激活和功能相关基因，且对 JIA SF T 细胞启动子区域的影响更为明显，表明糖酵解在驱动 JIA 患者 SF 中 H3K27ac 相关启动子区域失调中起重要作用。
5. 丙酮酸衍生的乙酰辅酶 A 在介导 SF 驱动的 H3K27ac 变化中的关键作用：在健康对照的 CD4⁺ T 细胞激活实验中，添加 2DG 或寡霉素，发现 JIA SF 诱导的 H3K27ac 水平增加依赖于糖酵解通量而非氧化磷酸化（OXPHOS）。抑制丙酮酸脱氢酶（PDH）活性可显著降低 JIA 相关基因表达，且呈剂量依赖性，而抑制 ATP - 柠檬酸裂解酶（ACLY）对大多数 JIA 相关基因表达影响较小，说明线粒体丙酮酸代谢是 CD4⁺ T 细胞在促炎 SF 环境中激活时组蛋白乙酰化的关键驱动因素。

研究结论和讨论部分表明，自身免疫性疾病中免疫细胞代谢与表观遗传之间的联系机制一直是个谜，而本研究首次揭示了在 JIA 中，糖酵解在调节 CD4⁺ T 细胞的表观遗传景观和基因表达方面起着至关重要的作用。JIA SF CD4⁺ T 细胞具有独特的代谢特征，与类风湿关节炎（RA）患者外周血 CD4⁺ T 细胞不同。JIA SF 可诱导健康 CD4⁺ T 细胞糖酵解增加，且这种增加与 H3K27ac 景观改变有关，可能参与促炎 T 辅助细胞的发育。此外，研究还强调了 PDH 在调节 JIA 相关基因表达中的重要性，为 JIA 的治疗提供了潜在的干预靶点。虽然研究存在一些局限性，如未直接测量刚分离的 T 细胞代谢和表观基因组，对糖酵解通量的测量不够精确，实验采用多克隆激活方式等，但总体而言，这项研究为深入理解 JIA 发病机制和开发新的治疗策略奠定了基础，有望为 JIA 患者带来新的希望。