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本文聚焦于调节性 T 细胞(Tregs)中 N - 糖基化在自身免疫性疾病中的作用。阐述了 N - 糖基化途径、聚糖结合蛋白(GBPs)等相关机制,探讨其对 Tregs 功能的影响,以及在多种自身免疫病中的表现和潜在治疗意义,为相关研究提供重要参考。
N - 糖基化途径
糖基化是细胞中重要的修饰过程,蛋白质糖基化对其折叠、稳定性和功能意义重大,免疫细胞相关分子大多为糖蛋白。常见的糖基化类型有 O - 和 N - 连接糖基化,N - 糖基化发生在蛋白质特定序列中天门冬酰胺(Asn)残基的氮原子上。
N - 糖基化的聚糖可分为高甘露糖型、杂合型和复合型。其生物合成途径复杂,涉及多种酶的作用,如 α- 甘露糖苷酶和 N - 乙酰氨基葡萄糖基转移酶(GnT)家族酶,这些酶由 MGAT 基因编码,以尿苷二磷酸 N - 乙酰氨基葡萄糖(UDP-GlcNAc)为底物,最终形成结构多样的聚糖。
聚糖结合蛋白
聚糖结合蛋白(GBPs)在免疫功能中至关重要,哺乳动物免疫系统中有半乳糖凝集素(galectins)、C 型凝集素(C-type lectins)和唾液酸结合免疫球蛋白样凝集素(siglecs)三大主要家族。
galectins 几乎在所有免疫细胞中表达,能识别复杂 N - 聚糖和 O - 连接聚糖中的 N - 乙酰乳糖胺(LacNAc)结构,形成 galectin - 聚糖复合物。C 型凝集素受体(CLRs)主要表达在抗原呈递细胞(APCs)上,可识别多种聚糖。siglecs 是识别含唾液酸聚糖的膜蛋白,在自我与非自我识别中发挥关键作用。
T 细胞糖组和 GBPs 在适应性免疫中的作用:从发育到功能
N - 糖基化途径参与免疫发育、肿瘤发生和自身免疫性疾病发展。如 Mgat5 基因缺失会改变 T 细胞受体(TCR)聚类,影响 T 细胞活化阈值,引发自身免疫。复杂 N - 聚糖能增加 T 细胞活化阈值,抑制自身免疫疾病发展。
GBPs 识别聚糖在免疫功能中也起着关键作用,病原体的聚糖可被免疫系统识别引发免疫反应,但 “聚糖模拟” 可能导致免疫识别错误,引发自身免疫。例如,siglec-1 在病原体识别中作用重要,galectins 则调节 T 细胞活化和 CD4+T 辅助细胞(TH)亚群。
总体而言,自身免疫反应与糖组改变及糖基化途径异常有关,强调了聚糖 / GBPs 在维持免疫稳态中的重要性。
N - 糖基化和 GBPs 对调节性 T 细胞活性的作用
调节性 T 细胞(Tregs)是 CD4+T 细胞的一个亚群,高表达 CD4、CD25 和叉头框 P3 转录因子(FOXP3),低表达白细胞介素 - 7(IL-7)受体 α 链(CD127),分为胸腺来源的 Treg(tTreg 或天然 Treg,nTreg)和外周 Treg(pTreg 或诱导性 Treg,iTreg)。Tregs 在维持免疫稳态、预防自身免疫中起关键作用,其功能受损或数量减少会导致炎症和自身免疫疾病。
N - 糖基化途径影响 Tregs 功能,如 Mgat1 基因缺陷会影响胸腺 Treg 发育,Tregs 的糖萼组成与常规 T 细胞不同,且其抑制能力与细胞表面 N - 聚糖类型相关。iTreg 分化也受 N - 糖基化影响,有氧糖酵解可抑制 iTreg 分化,而补充 GlcNAc 可促进其分化。
GBPs 对 Tregs 生物学功能也很重要,galectin-1、galectin-10、galectin-9 和 galectin-3 等可促进 Tregs 增殖、稳定和抑制功能,而 siglec-1 则抑制 Tregs 增殖,影响其正常功能。
调节性 T 细胞糖基化在自身免疫性疾病中的作用:对疾病发展的影响及潜在临床应用
自身免疫性疾病是由于免疫耐受丧失导致的,约 3 - 5% 的人群受累。其特征包括自身反应性 T 和 B 细胞过度活化,产生自身抗体,损伤自身组织器官,而 Tregs 数量和功能异常在其中起重要作用。
在系统性红斑狼疮(SLE)中,缺乏或缺陷的复杂 N - 聚糖可能与疾病发展有关,相关小鼠模型表现出狼疮样症状,患者体内 Tregs 频率和功能也存在异常。在多发性硬化症(MS)中,Tregs 功能障碍与疾病进展相关,基因变异和环境因素影响 N - 糖基化,进而影响 Tregs 功能,补充 GlcNAc 等可改善相关症状。类风湿关节炎(RA)中,Tregs 数量和功能异常影响疾病进程,虽然 Treg 糖基化作用尚未完全明确,但糖基化在疾病机制中的重要性已得到证实。
炎症性肠病(IBD)包括克罗恩病(CD)和溃疡性结肠炎(UC),Tregs 在其中频率和功能发生改变,影响肠道免疫反应,虽然关于 Tregs 中聚糖和 GBPs 的研究较少,但已有研究表明其重要性。1 型糖尿病(T1D)中,Tregs 功能受损,补充 GlcNAc 可改善症状,患者存在相关基因变异,影响 N - 糖基化和 Tregs 功能。重症肌无力(MG)中,Treg 功能障碍与疾病发病相关,虽然 Tregs 数量存在争议,但功能缺陷明确,目前对 Treg 糖基化的影响尚不清楚,但有研究表明其与疾病存在关联。
调节性 T 细胞在自身免疫性疾病中的转化应用:挑战、局限和未来潜力
将功能性 Tregs 转移用于治疗自身免疫性疾病是一种有前景的免疫治疗策略,相关临床试验已在 T1D 等疾病中取得积极成果,但存在 Tregs 体外扩增和冷冻保存困难等问题。
嵌合抗原受体 Tregs(CAR-Tregs)细胞疗法是免疫治疗的创新方法,相比传统 Tregs 转移,CAR-Tregs 具有更稳定的表型和更强的免疫抑制能力,在多种疾病模型和临床试验中显示出良好的应用前景。
N - 糖基化对 Tregs 功能影响显著,理解其机制有助于开发针对 Tregs 的糖基编程治疗方法,为自身免疫性疾病治疗带来新希望。
结论和未来展望
调节性 T 细胞(Tregs)对控制过度免疫反应、预防自身免疫性疾病至关重要,其功能障碍或频率异常可导致自身免疫性疾病发生。
N - 糖基化在 Tregs 活性和功能中起关键作用,高甘露糖型 N - 聚糖限制 Tregs 抑制能力,而复合型 N - 聚糖与 Tregs 正常功能相关,有助于抑制自身反应性 T 和 B 细胞。
研究 Tregs 中 N - 糖基化机制,有助于发现新的诊断 / 预后生物标志物,推动免疫稳态研究,开发预防自身免疫性疾病的新疗法。