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眼内免疫特权在行动:活体眼对视网膜特异性T细胞施加独特的调节性和无反应性基因特征
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年06月01日 来源:Cell Reports 7.5
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本研究通过单细胞转录组学揭示了活体眼内环境如何通过诱导Foxp3+调节性T细胞(Treg)和新型无反应性T细胞(anergic T cells)分化来维持免疫特权。研究发现这两种细胞类型源自共同前体,具有独特的分子特征和功能特性,为理解自身免疫、癌症等疾病的免疫调节机制提供了新视角。
眼内免疫特权在行动:活体眼对视网膜特异性T细胞施加独特的调节性和无反应性基因特征
引言
眼睛进化出了独特的免疫特权机制来保护视觉功能。这种复杂现象包括物理屏障和免疫抑制微环境,其中含有转化生长因子β(TGF-β)、视黄酸(RA)等免疫调节分子。尽管存在这些保护机制,循环中的视网膜特异性T细胞仍可能触发自身免疫性葡萄膜炎,但眼内出血等事件却很少导致疾病发生。这提示眼睛具有主动"驯服"潜在致病性T细胞的能力。
研究团队建立了一个独特的体内模型,将幼稚的视网膜特异性T细胞注射到健康小鼠眼内,观察其在眼内环境中的命运转变。这些T细胞表达针对视网膜自身抗原IRBP的特异性T细胞受体(TCR),能够诱导自身免疫性葡萄膜炎。引人注目的是,这些T细胞在眼内被抗原激活后,约30%转化为Foxp3+调节性T细胞(Treg),而其余细胞虽然获得激活表型却不引起病理损伤。
研究结果
单细胞转录组分析揭示了眼内环境诱导T细胞分化的精细图谱。研究人员通过10X Genomics单细胞RNA测序技术,对从眼内回收的T细胞进行了全面分析。结果显示,这些T细胞分化为五个主要群体:幼稚细胞、增殖细胞、Treg细胞以及两个非Foxp3转化的群体(nfc1和nfc2)。
深入分析发现,nfc群体不符合任何已知效应T细胞亚群的典型基因模式。它们不表达Th1、Th2、Th17等效应细胞的关键转录因子和细胞因子,反而表现出独特的基因特征。这些细胞高表达与T细胞无反应性(anergy)相关的基因,如Nr4a1-3、Tox、Tox2、Cblb和Dgkz,同时表达免疫检查点分子如PD-1、LAG3和CTLA-4。特别值得注意的是,这些细胞高表达神经颗粒素(Nrgn),这是一种通常与神经元相关的蛋白,在免疫细胞中的功能此前鲜有报道。
功能验证实验证实,这些眼内诱导的非Foxp3转化细胞确实表现出无反应性T细胞的典型特征。它们在体外对抗原刺激反应低下,这种低反应性可被IL-2部分逆转。然而,与Treg不同,这些细胞不具备抑制其他T细胞增殖的能力。这些发现首次在分子水平上定义了眼内诱导的T细胞无反应性表型。
机制探索
通过SCENIC分析,研究人员揭示了控制Treg和无反应性T细胞分化的转录调控网络。Treg群体中,Foxp3及其辅助转录因子(如Blimp1、Helios和Mbd2)的调节子高度活跃。而无反应性T细胞则表现出Egr2/3、Nr4a2和Klf4调节子的激活,这些转录因子已知能抑制T细胞激活。
特别有趣的是,视黄酸受体RAR和RXR的调节子在这两种细胞命运决定中扮演不同角色。RAR调节子主要在Treg中活跃,而RXR调节子则主导无反应性T细胞的分化。这提示虽然RA信号参与两种细胞命运的决定,但可能通过不同的受体机制发挥作用。
发育轨迹分析
通过RNA速度和Monocle伪时间分析,研究团队重建了T细胞在眼内的分化轨迹。结果显示,Treg和无反应性T细胞从共同的增殖前体平行分化而来,而非先后顺序。这一发现挑战了传统认为无反应性T细胞是Treg前体的观点。
在分化过程中,无反应性T细胞逐渐上调静息/无反应性标志物(如Ccr7、Il7r、Tcf7),而Treg则逐步获得Foxp3、Il10等特征基因。值得注意的是,典型无反应性相关基因在Treg路径中表达逐渐降低,表明这两种细胞命运在分化过程中逐渐分道扬镳。
研究意义
这项研究首次在单细胞分辨率上解析了活体眼如何主动"驯服"潜在致病性T细胞。眼内环境通过诱导Treg和独特无反应性T细胞的分化,而非简单地抑制效应T细胞功能,来维持免疫稳态。这一发现扩展了我们对眼免疫特权的理解,为开发针对自身免疫疾病、癌症和慢性感染的新治疗策略提供了理论基础。
特别值得注意的是,研究鉴定出的眼内特异性无反应性T细胞特征,如高表达Nrgn和TGF-β1,可能成为未来免疫干预的新靶点。这些发现不仅对眼科疾病有重要意义,也为理解外周耐受的普遍机制提供了新视角。
研究局限性
尽管这项研究提供了丰富的分子水平见解,但眼内环境的复杂性使得解析单个信号分子的贡献具有挑战性。此外,限于技术条件,研究未能涵盖更早时间点的动态变化,这在一定程度上限制了对分化早期事件的解读。未来的研究可以通过扰动特定信号通路和更精细的时间序列分析来进一步验证这些发现。
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