HIV感染者肠道屏障破坏新机制：CD8+ T细胞PPARγ信号缺失导致脂质代谢紊乱与上皮凋亡

本刊推荐：针对HIV感染者即使接受抗逆转录病毒治疗(ART)后仍存在肠道屏障破坏的临床问题，研究人员开展免疫代谢机制研究，发现结肠CD8+ T细胞中PPARγ信号缺失导致脂质代谢紊乱，通过非经典接触依赖方式诱导上皮细胞凋亡。使用PPARγ激动剂罗格列酮可逆转该过程，为改善HIV相关并发症提供了新治疗策略。

　　

在艾滋病防治领域，一个长期困扰科学家的难题是：为什么HIV感染者即使通过抗逆转录病毒治疗(ART)成功控制了病毒复制，仍然会遭受肠道屏障功能破坏的困扰？这种持续性肠道屏障损伤不仅导致微生物产物易位进入循环系统，引发慢性全身性免疫激活，更是糖尿病、肥胖、心血管疾病和卒中等HIV相关非传染性疾病(NCDs)发生发展的重要推手。

尽管ART显著改善了HIV感染者的生存质量，但非传染性疾病负担的持续增加仍然是这一人群发病和死亡的主要原因。类似的肠道屏障完整性丧失和慢性炎症现象也见于炎症性肠病(IBD)和其他肠道炎症性疾病，然而其背后的分子机制至今尚未完全阐明。

由Upasana Das Adhikari和Douglas S. Kwon领导的研究团队在《Cell》杂志上发表了一项突破性研究，揭示了HIV感染者结肠CD8⁺ T细胞的免疫代谢缺陷如何导致肠道屏障完整性破坏的全新机制。他们发现结肠组织驻留记忆CD8⁺ T细胞(TRM CD8⁺ T细胞)中过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)的表达下调，导致细胞内脂滴减少、脂肪酸氧化(FAO)受损，以及CD8⁺ T细胞从肠上皮细胞获取脂质，进而导致上皮细胞死亡。

研究团队运用多种关键技术方法开展此项研究：利用HIV感染者和未感染者的结肠活检样本建立患者来源结肠类器官(colonoid)模型；通过流式细胞术分选结肠TRM CD8⁺ T细胞(CD69⁺CD103⁺CD8⁺ T细胞)；采用Seahorse线粒体代谢分析系统评估细胞代谢状态；使用放射性标记棕榈酸测定脂肪酸氧化活性；通过体外共培养系统分析CD8⁺ T细胞与上皮细胞的相互作用；并构建CD8⁺ T细胞特异性PPARα/β/γ三敲除(PPAR TKO)小鼠模型进行体内功能验证。

研究结果

肠道屏障破坏在ART治疗的HIV感染者中由结肠驻留免疫细胞介导

研究人员观察到ART治疗和非治疗的HIV感染者血浆中肠道脂肪酸结合蛋白(I-FABP)水平升高，这是肠上皮损伤的生物标志物。结肠组织活检显示，HIV感染者的结肠上皮细胞凋亡(cleaved caspase 3⁺ CC3⁺)增加。通过建立患者来源结肠类器官模型，他们发现原代结肠类器官中上皮细胞凋亡增加，但这种凋亡在传代后的次级类器官中消失，表明需要结肠驻留CD45⁺免疫细胞的参与。将自体结肠CD45⁺免疫细胞与次级类器官共培养，可重新诱导上皮细胞凋亡和屏障功能破坏。

来自ART治疗HIV感染者的结肠CD8⁺ T细胞通过非经典功能诱导上皮凋亡

通过细胞亚群共培养实验，研究人员确定CD8⁺ T细胞是介导上皮凋亡的关键细胞类型。共聚焦显微镜显示，HIV感染者结肠中的CD8⁺ T细胞更靠近或位于上皮层内。Transwell实验表明上皮凋亡主要依赖于CD8⁺ T细胞与上皮细胞的直接接触。HIV感染者的结肠中CD103⁺ TRM CD8⁺ T细胞频率增加且活化程度(CD38⁺HLA-DR⁺)更高，但效应细胞因子(IFNγ和TNFα)和穿孔素产生减少，颗粒酶分泌无变化。阻断这些细胞毒性通路不能阻止CD8⁺ T细胞介导的上皮凋亡，且该过程不依赖于MHC-I。

来自ART治疗HIV感染者的结肠CD8⁺ T细胞表现出脂质代谢受损

基因表达分析显示，HIV感染者的结肠TRM CD8⁺ T细胞中多个脂质代谢相关基因和通路下调，特别是PPARγ及其下游靶基因(CD36、DGAT2、Pnpla7、DGKa和DGKg)。代谢功能实验表明，结肠TRM CD8⁺ T细胞高度依赖脂肪酸氧化维持功能，而HIV感染者的这些细胞表现出FAO活性降低、线粒体氧化代谢受损(基础呼吸和备用容量减少)。尽管这些细胞仍能摄取脂肪酸，但不能有效利用外源性脂肪酸进行FAO。

PPARγ激动剂治疗恢复ART治疗HIV感染者结肠CD8⁺ T细胞的脂质稳态

研究人员发现脂滴(LD)是结肠TRM CD8⁺ T细胞FAO的脂肪酸来源。HIV感染者的这些细胞中脂滴耗竭，且外源性脂肪酸处理不能恢复脂滴水平。使用PPARγ激动剂罗格列酮处理可 replenish脂滴，增加FAO活性，而PPARγ拮抗剂GW9662则降低FAO活性。

来自ART治疗HIV感染者的结肠TRM CD8⁺ T细胞通过PPARγ依赖性脂质 scavenging介导上皮凋亡

活细胞成像显示，HIV感染者的TRM CD8⁺ T细胞与上皮细胞的相互作用增加，且从上皮细胞向T细胞的脂质转移增强。这种脂质转移可被肌动蛋白聚合抑制剂latrunculin A或PI3K抑制剂wortmannin阻断，这些抑制剂也能减少上皮凋亡。使用PPARγ激动剂罗格列酮处理CD8⁺ T细胞可减少上皮细胞死亡、降低T细胞-上皮细胞接触和Dil转移，而PPARγ拮抗剂处理则产生相反效果。

结肠CD8⁺ T细胞PPAR信号在小鼠模型中维持肠道屏障完整性至关重要

为验证PPAR下调在结肠TRM CD8⁺ T细胞中的重要性，研究人员构建了CD8⁺ T细胞特异性PPARα/β/γ三敲除小鼠(CD8-PPAR TKO)。这些小鼠的结肠CD8⁺ T细胞表现出脂滴耗竭。将TKO CD8⁺ T细胞过继转移到Rag2^-/-小鼠后，结肠上皮细胞凋亡增加，肠道屏障破坏加剧(FITC-葡聚糖泄漏增加)。

研究结论与意义

这项研究揭示了HIV感染者肠道屏障破坏的新机制：结肠TRM CD8⁺ T细胞中PPARγ信号下调导致脂质代谢紊乱，细胞内脂滴耗竭和脂肪酸氧化受损。为补偿脂质不足，这些T细胞通过直接接触上皮细胞并 scavenge其膜脂质，导致上皮细胞凋亡和屏障功能破坏。

研究的创新性在于发现了CD8⁺ T细胞的一种非经典功能——通过脂质 scavenging诱导上皮细胞死亡，这不同于传统的细胞毒性机制。研究人员还证明使用PPARγ激动剂罗格列酮可逆转这一过程，恢复CD8⁺ T细胞的代谢稳态和上皮屏障功能。

这一发现不仅对理解HIV相关肠道病理具有重要意义，也为治疗提供了新方向。PPARγ激动剂如罗格列酮是已批准用于代谢综合征治疗的药物，其治疗潜力值得在HIV感染者中进行临床评估。此外，PPAR信号下调也见于IBD、结肠炎和衰老等其他炎症性疾病，表明这一机制可能是多种慢性炎症性疾病中免疫调节的共同特征。

该研究通过整合人类样本分析、类器官模型、小鼠遗传模型和代谢研究，提供了多层次证据支持PPARγ在维持肠道免疫-上皮平衡中的核心作用。这些发现不仅有助于改善HIV感染者的肠道屏障功能和减少相关并发症，也为理解其他肠道炎症性疾病提供了新视角。