Cdc42调控T细胞微绒毛动态组装与免疫功能：揭示适应性免疫新机制

（编辑推荐）本研究通过Cdc42基因敲除模型，系统阐明了Rho家族GTP酶Cdc42在T细胞发育过程中调控微绒毛（microvilli）动态组装的分子机制。发现微绒毛不仅作为抗原感知平台，更作为TCR微簇（microcluster）的支架和免疫突触小体（TIS）的来源，为理解T细胞活化与免疫突触形成提供了全新视角。

　　

微绒毛：T细胞免疫的"多功能触手"

Significance
T细胞表面的微绒毛（microvilli）不同于上皮细胞的静态结构，具有类似丝状伪足（filopodia）的动态特性。这项研究揭示了小G蛋白Cdc42在双阳性（DP）向单阳性（SP）胸腺细胞转化过程中调控微绒毛形成的关键作用，进而影响抗原识别、TCR介导的活化和APC结合。值得注意的是，微绒毛在T细胞激活后并非消失，而是转化为TCR微簇的组装支架，并在免疫突触形成过程中释放为携带T细胞信息的囊泡（TIS）。通过Cdc42敲除和抑制模型，研究者明确了Cdc42在协调微绒毛动态、T细胞活化和免疫通讯中的核心地位。

Microvillar Presentation on the Surface of Thymocytes
胸腺细胞发育过程中，微绒毛的分布呈现动态变化：双阳性（DP）胸腺细胞微绒毛短而稀疏，而单阳性（SP）胸腺细胞则形成更多更长的微绒毛。当敲除Rho家族成员Cdc42后，SP胸腺细胞的微绒毛数量和长度显著减少，伴随细胞体积减小。这种变化与抗原识别能力下降直接相关，导致T细胞活化、粘附以及TIS产生减弱，但固有迁移特性不受影响。扫描电镜（SEM）显示，Cdc42条件性敲除（cKO）小鼠的SP胸腺细胞表面微绒毛结构严重缺陷，流式细胞术检测发现其前向散射（FSC）和侧向散射（SSC）信号降低，提示细胞表面复杂性下降。

T Cells Lacking Cdc42 Exhibit Attenuated TCR Signaling
Cdc42缺陷的SP胸腺细胞表现出异常的肌动蛋白动力学：虽然对TCR刺激的初始反应正常，但基础F-actin水平较低，导致整体肌动蛋白积累不足。在抗CD3/CD28抗体包被的平面上，这些细胞铺展能力受损。当与抗原呈递细胞（APC）共培养时，Cdc42敲除细胞的结合效率显著降低，钙离子内流和Zap70-ERK信号通路激活减弱。使用特异性抑制剂CASIN处理正常T细胞后，虽不影响TCR表面表达，但同样导致微绒毛减少和信号传导缺陷，证实表型确由微绒毛结构缺陷所致。

Microvilli as Architects of TCR Microclusters
传统理论认为TCR微簇通过膜蛋白自由扩散形成，但本研究提出颠覆性观点：微绒毛通过其尖端富集的TCRζ链，成为微簇的空间组织者。在平面脂双层实验中，Cdc42缺陷T细胞的TCR微簇数量减少，中央超分子激活簇（c-SMAC）形成受阻。值得注意的是，微绒毛特异性标记蛋白Vstm5与肌动蛋白焦点共定位，暗示微绒毛通过逆向流动引导微簇向c-SMAC移动。不同细胞骨架调节剂的处理实验显示，微绒毛完整性是TCR微簇形成的先决条件——肌动蛋白聚合抑制剂LatA破坏微绒毛并阻断微簇形成，而Arp2/3复合体抑制剂CK636则无此效应。

Immunological Synaptosomes: The Final Message
在免疫突触成熟后期，微绒毛尖端携带的TCR微簇会脱离细胞膜，形成T细胞免疫突触小体（TIS）。Cdc42缺陷T细胞释放的TCR⁺颗粒显著减少，但单细胞测序显示ESCRT等囊泡生成相关基因表达正常甚至上调，说明囊泡生成机制完整，缺陷源于微绒毛结构破坏。这种膜粒子释放严格依赖粘附信号（如ICAM-1），单纯可溶性CD3/CD28抗体刺激无法诱导产生，揭示微绒毛介导的细胞间通讯具有信号特异性。

Developmental Compensation and Functional Consequences
单细胞RNA测序揭示，Cdc42敲除触发代偿性机制：与lamellipodia形成相关的Rac1、Ezrin和与应力纤维形成相关的RhoA表达上调。这种代偿维持了细胞迁移能力，但无法挽救微绒毛缺陷导致的APC粘附障碍。双光子活体成像显示，Cdc42缺陷T细胞虽迁移速度更快，但无法稳定结合高内皮静脉（HEV）或APC，导致淋巴结归巢和抗原识别效率下降。值得注意的是，胸腺中CCR7和L-选择素（Sell）表达降低，进一步损害了趋化因子介导的定位功能。

Discussion
该研究建立了Cdc42-微绒毛-T细胞功能轴的全新理论框架：
1）发育调控：Cdc42表达量在DP阶段最低，在SP阶段升高，与微绒毛发育同步；
2）结构功能：微绒毛作为"分子天线"延长T细胞感知半径，其动态性由Cdc42精确调控；
3）信号转导：微绒毛尖端形成的TCR微簇通过逆向流动定向运输，增强信号整合；
4）细胞通讯：脱落的微绒毛碎片（TIS）成为T细胞远程调控APC的"信息包"。

这些发现为理解自身免疫疾病和免疫缺陷提供了新视角——微绒毛结构异常可能导致中枢耐受缺陷或获得性免疫应答障碍。未来研究可探索：
• 微绒毛动态与肿瘤免疫逃逸的关系
• Cdc42调控微绒毛的精确分子开关
• TIS囊泡的免疫调控功能
该研究突破性地将细胞形态发生与免疫应答耦联，为免疫治疗靶点开发开辟了新途径。