Vγ1+ T细胞在Vγ4/Vγ6缺失条件下对IL-17产生的部分补偿作用及其免疫学意义

本刊推荐：本研究深入探讨了在Vγ4+/Vγ6+ T细胞缺失条件下，Vγ1+ γδ T细胞通过部分补偿IL-17产生维持免疫稳态的新机制。通过多组学分析揭示其T细胞受体（TCR）谱系特征与组织特异性分布规律，为γδ T细胞亚群在（IL-17）介导免疫中的非冗余功能提供重要证据。

　　

γδ T细胞作为先天性免疫和适应性免疫界面的快速反应者，在识别应激信号和病原体方面具有重要作用。根据可变γδ T细胞受体（TCR）基因片段的使用、身体位置和功能性的不同，γδ T细胞可分为不同亚群。分泌促炎细胞因子白细胞介素17（IL-17）的γδ T细胞主要表达Vγ4⁺或Vγ6⁺ γδ TCR，然而这些细胞中γδ TCR的生物学和重要性尚未得到充分理解。

研究团队通过流式细胞术、TCR测序和单细胞转录组学技术，深入研究了缺乏Vγ4⁺和Vγ6⁺ γδ TCR的小鼠中γδ T细胞产生IL-17的能力。数据显示，在淋巴和非淋巴组织中，Vγ1 T细胞仅能部分补偿IL-17⁺ Vγ4和Vγ6 T细胞亚群的缺失。这些细胞在出生前和出生后都有发育，并且主要在其生理性身体栖息地被检测到。

在胚胎第15天，小鼠IFN-γ⁺ Vγ5 T细胞开始发育并定植于表皮（称为DETCs），随后Vγ6 T细胞成为IL-17生产者并分布于不同组织部位，紧接着一部分Vγ4 T细胞也获得了分泌IL-17的潜力。在围产期和产后期间，Vγ7 T细胞归巢至肠道上皮内区室，而Vγ1和Vγ4 T细胞成为淋巴器官和肝脏等器官中的naive CD27⁺循环细胞，在激活后进一步分化为IFN-γ⁺ γδ T细胞。

研究发现，在缺乏Vγ4⁺和Vγ6⁺ γδ TCR的敲除（KO）小鼠中，虽然γδ T细胞在CD3⁺ T淋巴细胞中的频率总体增加，但IL-17A的产生能力显著降低。Vγ1 T细胞在Vγ4^-/-/Vγ6^-/-小鼠中占据了IL-17⁺ γδ T细胞的大多数（约80%），但非Vγ1 T细胞亚群中也存在一些IL-17A⁺细胞。

表型分析显示，通过表面蛋白CD44和CD45RB的表达，可将γδ T细胞分为两个亚群：CD44^high CD45RB^-（称为γδ17，即IL-17生产者）和CD44^int CD45RB⁺（称为γδ1，即1型免疫效应细胞）。在Vγ4^-/-/Vγ6^-/-小鼠中，CD44^high CD45RB^- γδ T细胞的频率较低，但Vγ1 T细胞中这一亚群的频率和数量略有增加。

TCR repertoire分析表明，从Vγ4^-/-/Vγ6^-/-小鼠外周淋巴结中分选的IL-17⁺和IL-17^- γδ T细胞的TCR多样性没有显著差异。两种细胞在δ链序列的CDR3区域具有相似数量的N插入，且CDR3区域长度高度相似。Vδ基因使用方面，约50%的序列包含Trdv5基因片段，30%包含Trdv1基因片段，与细胞因子产生无关。

组织分布研究显示，在肺、子宫和皮肤中，Vγ1 T细胞在缺乏Vγ4和Vγ6 T细胞的情况下频率增加，其中肺部数量最为丰富。肺部的Vγ1 T细胞表现为CD44^high CD45RB^-表型，并表达组织驻留T细胞标志物CD103。经IL-1β和IL-23刺激后，Vγ4^-/-/Vγ6^-/-小鼠肺中IL-17A⁺ Vγ1 T细胞增加，但总γδ T细胞的IL-17A产生显著减少。

单细胞RNA测序分析揭示了Vγ4^-/-/Vγ6^-/-小鼠肺Vγ1 T细胞的分子程序。转录组分为五个簇（c1-c5），其中c1-c2簇在WT肺中过多代表，被鉴定为γδ17细胞。这些簇可进一步细分为表达典型3型基因（Maf、Rorc、Il17a和Il17f）的明确阳性细胞和缺乏这些标志物但表达其他3型基因（Blk、Icos、Ccr2、S100a4）的明确阴性细胞。

值得注意的是，KO Vγ1 T细胞也聚集在c1-c2簇中，但不表达Tcrg-V4或Tcrg-V6，而是表达Tcrg-V1。它们表达γδ17 T细胞相关标志物如Maf、Ccr2和S100a4，表明在缺乏Vγ4和Vγ6 T细胞的情况下，Vγ1 T细胞呈现出与WT非Vγ1 T细胞相同的γδ17簇特征。

差异表达基因分析显示，KO Vγ1⁺ T细胞中Il17a和Il17f等效应基因表达较低，细胞因子受体（包括Il23r和Il1r1）表达也较低。相反，它们高表达与TCR信号相关的转录因子（如Lck、Lef1和Tcf7）以及其他TCR信号相关分子（如Prkch和Prkca）。此外，还高表达肿瘤坏死因子受体Cd27和免疫球蛋白成员Cd28，以及组织归巢标志物Ccr7、Klf2和Sell（编码CD62L）。

胸腺发育研究表明，在成年Vγ4^-/-/Vγ6^-/-小鼠胸腺中，CD24^- Vγ1 T细胞表达c-Maf和RORγt。在未成熟细胞（定义为CD24⁺）中，WT小鼠胸腺Vγ4 T细胞的c-Maf⁺ RORγt⁺细胞频率和数量最高。Vγ4^-/-/Vγ6^-/-和WT小鼠之间CD24⁺ Vγ1 T细胞的c-Maf⁺ RORγt⁺频率和数量无显著差异。

细胞因子产生评估显示，WT条件下的Vγ4 T细胞特别产生IL-17，而Vγ4^-/-/Vγ6^-/-小鼠的Vγ1 T细胞比WT小鼠的Vγ1 T细胞产生更高水平的IL-17。在新生儿胸腺中，所有条件下都明显产生IL-17，其中Vγ4 T细胞是WT新生儿胸腺细胞中最高的IL-17生产者。

研究表明，在Vγ4^-/-/Vγ6^-/-小鼠中，Vγ1 T细胞表现出与γδ17细胞相似的表型和转录谱，表明这是一种补偿反应。虽然它们有助于外周IL-17的产生，但不如Vγ4和Vγ6 T细胞强大。这些发现强调了Vγ4⁺和Vγ6⁺亚群在IL-17介导的免疫中的非冗余作用，为理解γδ T细胞亚群在免疫稳态和疾病中的功能提供了新的见解。

研究方法包括使用C57BL/6NCrl和B6.TCR-Vγ4^-/-/Vγ6^-/-小鼠，通过流式细胞术分析细胞表面标志物和细胞内细胞因子，采用TCR测序技术分析受体多样性，以及通过单细胞RNA测序揭示转录组特征。统计分析使用GraphPad Prism version 9.5.0进行，组间比较采用非参数未配对Mann-Whitney U检验，多组比较采用非参数Kruskal-Wallis检验 followed by Dunn's多重比较校正。

这些发现不仅增进了对γδ T细胞生物学功能的理解，也为开发针对IL-17相关疾病的治疗策略提供了新的思路。研究表明，虽然Vγ1 T细胞在特定条件下能够部分补偿Vγ4和Vγ6 T细胞的功能，但这种补偿是不完全的，强调了不同γδ T细胞亚群在免疫系统中的独特和不可替代的作用。