TIM-3通过调控铁依赖性CD4+T细胞分化与IL-10生成增强宿主对沙门氏菌感染的免疫应答

本研究针对铁过载患者感染风险增加的临床问题，通过构建TIM-3基因敲除小鼠模型，揭示TIM-3在沙门氏菌感染中通过调控IL-12Rβ2信号通路影响CD4+CTL分化，从而平衡IFNγ与IL-10生成的关键机制。抗IL-10治疗可显著改善感染控制，为铁过载综合征患者的感染防治提供新靶点。

　　

铁是微生物增殖和宿主免疫应答的双刃剑。在临床实践中，遗传性血色素沉着症、反复输血的血液肿瘤及移植患者常面临铁过载问题，这些患者对沙门氏菌等亲铁病原体的感染风险和死亡率显著升高。虽然已知铁可调节T细胞功能，特别是通过转铁蛋白受体-1（TfR-1）影响淋巴细胞增殖分化，但铁过载如何通过特定免疫检查点分子调控抗感染免疫的具体机制尚未明确。T细胞免疫球蛋白和黏蛋白结构域-3（TIM-3）作为关键免疫检查点，在肿瘤和慢性病毒感染中介导T细胞耗竭（T cell exhaustion），但其在细菌脓毒症特别是铁过载条件下的作用仍属未知。

为解答这一问题，因斯布鲁克医科大学的研究团队在《Early Human Development》发表论文，通过构建表达功能性自然抗性相关巨噬蛋白1（NRAMP1）的TIM-3基因敲除（Tim3^?/?）小鼠模型，结合膳食铁干预（低铁饮食≤9 mg/kg vs高铁饮食5 g/kg），建立鼠伤寒沙门氏菌（Salmonella typhimurium）系统性感染模型，综合运用生存分析、流式细胞术、细胞因子检测、细菌负荷测定及IL-10阻断抗体治疗等实验手段，深入探究TIM-3在铁过载条件下调控宿主免疫应答的机制。

关键技术方法包括：1）使用NRAMP1^G169 C57BL/6背景的野生型与Tim3^?/?小鼠建立慢性沙门氏菌感染模型；2）通过膳食铁调控（低铁/高铁饲料）建立铁过载模型；3）应用流式细胞术分析免疫细胞分型及细胞因子表达；4）采用抗IL-10抗体进行体内外中和实验；5）通过Seahorse线粒体功能分析评估CD4⁺T细胞代谢状态。

研究结果首先揭示：铁过载显著降低野生型小鼠生存率，而Tim3^?/?小鼠在高铁饮食后出现更严重的生存缺陷和器官细菌负荷增加。机制研究发现，铁过载条件下TIM-3缺失导致CD4⁺细胞中IL-12Rβ2链表达降低，阻碍IL-12依赖性细胞毒性T细胞（CD4⁺CTL）分化，同时引发IL-10表达异常升高和IFNγ生成减少。重要的是，CX3CR1⁺CD4⁺CTL被鉴定为IL-10的主要来源细胞群。最终研究通过抗IL-10抗体干预实验证实，中和IL-10可恢复IFNγ产生并显著提升细菌清除能力。

该研究首次阐明TIM-3在铁过载脓毒症中的保护性作用：通过抑制IL-10过度产生、维持IL-12Rβ2信号通路功能，促进CD4⁺CTL分化和IFNγ介导的抗菌免疫。这一发现不仅深化了对铁免疫学（Iron immunology）的理解，更为临床铁过载患者（如输血依赖性贫血、骨髓移植术后）的感染防治提供了新的治疗策略——针对TIM-3/IL-10轴可能成为改善此类患者感染预后的有效干预手段。