与年龄相关的唾液酸糖蛋白重塑会减弱小鼠CD8+ T细胞的功能

《SCIENCE ADVANCES》：Age-related remodeling of the sialoglycans dampens murine CD8+ T cell function

衰老伴随T细胞表面α2,6-连接唾酸减少，其敲除导致T细胞反应性降低并影响肿瘤控制。

　　衰老过程中免疫细胞糖萼的变化及其对T细胞功能的影响是一个重要的免疫学研究领域。随着年龄的增长，免疫系统逐渐退化，这种现象被称为免疫衰老（immunosenescence）。免疫衰老不仅会导致对感染、自身免疫疾病和癌症的易感性增加，还会引发一系列复杂的免疫功能障碍。T细胞作为适应性免疫系统的重要组成部分，在衰老过程中表现出显著的功能衰退，这与胸腺退化和外周T细胞克隆扩增密切相关。胸腺是T细胞成熟的主要场所，其退化会导致新生T细胞的生成减少，进而影响免疫系统的整体活力。与此同时，衰老过程中外周T细胞向效应T细胞（Teff）和记忆T细胞（Tmem）的转化增加，这些变化可能与细胞的持续激活和慢性抗原暴露有关。

糖萼是由细胞表面的糖链构成的复杂结构，它们在细胞间的信号传递和免疫反应调节中发挥着关键作用。糖链通过与膜结合或分泌的糖结合蛋白相互作用，影响细胞的自主和非自主信号传导。在T细胞中，糖链的修饰不仅调控其在胸腺中的发育，还影响其激活、增殖和耗竭过程。研究表明，特定的糖链修饰，如N-连接糖基化（N-glycosylation），在衰老个体中发生变化，导致T细胞功能受损。这些变化可能与糖链分支程度的增加有关，而这种增加会干扰受体的聚集和激活，从而影响T细胞的反应能力。

本研究通过分析不同免疫细胞类型在年轻和年老小鼠中的糖链变化，发现α2,6-连接的唾液酸（α2,6-linked sialic acid）在T细胞中显著减少。这种减少与年龄相关的效应T细胞积累密切相关，而效应T细胞通常缺乏α2,6-连接的唾液酸。进一步的研究显示，这种唾液酸的减少可能与T细胞的激活状态相关，特别是在激活过程中，α2,6-连接的唾液酸被逐渐降解。为了更深入地探讨这一现象的机制，研究者构建了一个特异性敲除T细胞中唾液酸转移酶基因St6gal1的转基因小鼠模型。这一模型显示，缺乏α2,6-连接唾液酸的T细胞在面对激活刺激时表现出更低的反应性，导致其在应对感染和肿瘤时的功能受损。

通过比较年轻和年老小鼠的T细胞亚群，研究发现α2,6-连接唾液酸的减少与T细胞的分化状态密切相关。年轻小鼠的T细胞主要为具有高唾液酸修饰的T细胞，而年老小鼠中则出现大量低唾液酸修饰的T细胞。这种转变可能与T细胞的激活和分化过程有关，尤其是在慢性抗原暴露和持续的免疫刺激下，T细胞会逐渐失去这种重要的糖链修饰。此外，研究还发现，T细胞中α2,6-连接唾液酸的减少可能是由于St6gal1基因表达水平的下降所引起的，而这一基因在T细胞中的表达在不同年龄阶段存在显著差异。

在功能层面，缺乏α2,6-连接唾液酸的T细胞表现出较低的增殖能力，尤其是在面对较弱的激活刺激时更为明显。这种现象不仅影响T细胞在体外的反应能力，还会影响其在体内的功能表现。例如，在使用Listeria monocytogenes作为感染模型时，缺乏α2,6-连接唾液酸的T细胞对病原体的反应能力显著下降。同样，在肿瘤模型中，这些T细胞对肿瘤生长的控制能力也受到影响，表现为肿瘤生长速度加快。然而，通过阻断PD-1通路，研究者发现这种T细胞功能的下降可以在短期内被部分恢复，说明α2,6-连接唾液酸的缺失可能与PD-1信号通路的调控有关。

这一研究不仅揭示了α2,6-连接唾液酸在T细胞功能维持中的重要性，还为理解免疫衰老的机制提供了新的视角。研究发现，α2,6-连接唾液酸的减少可能与T细胞的分化状态和激活水平密切相关，而这种变化可能是免疫衰老过程中T细胞功能下降的一个关键因素。此外，研究还指出，不同类型的糖链修饰可能在免疫细胞的发育和功能中扮演不同的角色，例如α2,3-连接唾液酸的增加可能与不同的调控机制有关。

在研究方法上，本研究采用了多种技术手段，包括流式细胞术、RNA测序、钙离子检测和肿瘤移植实验等。通过这些方法，研究者能够全面评估T细胞在不同条件下的反应能力及其在免疫系统中的功能变化。例如，使用流式细胞术分析T细胞表面的唾液酸修饰，结合RNA测序研究其基因表达水平的变化，以及通过钙离子检测评估T细胞的激活程度。这些实验结果不仅验证了α2,6-连接唾液酸在T细胞功能中的关键作用，还为后续研究提供了可靠的实验依据。

此外，研究还探讨了α2,6-连接唾液酸在不同T细胞亚群中的表达差异。例如，在CD8+ T细胞中，α2,6-连接唾液酸的减少更为显著，这可能与其在免疫反应中的关键作用有关。同时，研究还发现，不同T细胞亚群在衰老过程中表现出不同的糖链修饰模式，这提示糖链修饰可能在免疫细胞的多样性和功能特异性中发挥重要作用。例如，CD4+ T细胞和CD8+ T细胞在糖链修饰方面可能存在差异，这可能与它们在免疫应答中的不同角色有关。

研究还指出，α2,6-连接唾液酸的缺失可能通过多种机制影响T细胞的功能。一方面，它可能影响T细胞表面受体的信号传导能力，例如PD-1、LAG-3、CTLA-4和TIM-3等抑制性受体的表达和功能。另一方面，它可能通过改变T细胞的表面结构，影响其与其他细胞的相互作用，从而影响免疫反应的整体效率。此外，研究还提到，α2,6-连接唾液酸的缺失可能暴露一些潜在的糖基结构，这些结构可能与免疫抑制相关的蛋白质相互作用，进一步影响T细胞的活性。

研究的结论表明，α2,6-连接唾液酸在维持T细胞长期反应能力方面具有重要作用，其缺失可能导致免疫功能的下降。这一发现为开发新的免疫调节策略提供了理论依据，例如通过调控糖链修饰来增强T细胞的功能。同时，研究还强调了在不同年龄阶段和不同免疫环境中，糖链修饰可能具有不同的影响，因此需要进一步探讨其在不同病理条件下的具体作用机制。

此外，研究还指出，T细胞的糖链修饰可能受到多种因素的影响，包括遗传因素、环境因素和免疫刺激的强度。例如，研究发现，T细胞在激活过程中会失去α2,6-连接唾液酸，这可能与细胞的分化状态和功能状态有关。同时，研究还提到，T细胞中α2,6-连接唾液酸的缺失可能与其他糖链修饰的增加有关，例如α2,3-连接唾液酸的增加，这可能提示免疫细胞在衰老过程中会通过不同的糖链修饰模式来适应环境的变化。

综上所述，本研究揭示了α2,6-连接唾液酸在T细胞功能维持中的重要性，并为理解免疫衰老的机制提供了新的视角。通过构建特定的转基因小鼠模型，研究者能够更准确地评估糖链修饰对T细胞功能的影响，并发现其在免疫反应中的关键作用。这些发现不仅有助于深入理解免疫衰老的生物学基础，还为开发新的免疫治疗策略提供了潜在的靶点。未来的研究可以进一步探讨糖链修饰在不同T细胞亚群中的具体作用，以及如何通过调控这些修饰来改善免疫功能，特别是在衰老相关疾病和癌症治疗中。