系统性红斑狼疮小鼠肺脏中表达CD80、CD86或ICOSL的MHC-II+ G-MDSC与促炎性CD4+ T细胞表型相关

《Frontiers in Immunology》：MHC-II+ G-MDSC expressing CD80, CD86, or ICOSL are associated with pro-inflammatory CD4+ T cells phenotypes in the lungs of lupus-prone mice

　　

摘要专业翻译 系统性红斑狼疮（SLE）是一种慢性炎症性自身免疫性疾病，可影响全身多种组织。肺是受累器官之一，常出现胸膜肺表现。在这些患者中，免疫稳态被破坏，表现为调节性T细胞（Treg）减少，而辅助性T细胞1型（Th1）和2型（Th2）增加。髓源性抑制细胞（MDSCs）是一类以其抑制T细胞反应能力为特征的细胞群体；然而近年来，已有报道发现MDSCs表面存在主要组织相容性复合体II类（MHC-II）分子。尽管如此，在SLE背景下，表达MHC-II的MDSCs上是否存在CD80、CD86和ICOSL等共刺激分子尚未得到研究。在本研究中，研究人员从免疫学和组织学角度评估了SLE小鼠的肺微环境。研究人员观察到SLE小鼠肺组织中促炎性细胞因子升高和细胞浸润增加。研究人员还在该组织中发现了表达CD80、CD86和ICOSL的MHC-II+ MDSC，同时伴有CD4+ T细胞亚群的改变，其特征是SLE小鼠中白细胞介素-10（IL-10）的频率降低。此外，研究人员观察到表达CD80、CD86或ICOSL的MHC-II+ G-MDSC与产生IL-17和干扰素-γ（IFN-γ）的CD4+ T细胞表型呈正相关。基于此，研究人员认为MHC-II+ G-MDSC可能有助于形成导致SLE小鼠肺组织损伤的炎症环境。

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一、研究背景与目的

系统性红斑狼疮（SLE）是一种累及多组织的慢性炎症性自身免疫病，全球约341万人患病，女性发病率远高于男性（比例可达13:1）。除常见的关节炎、肾炎等临床表现外，约20%-90%的SLE患者会出现胸膜肺表现，其中胸膜炎最为常见，急性狼疮性肺炎、弥漫性肺泡出血和间质性肺病虽较少见但也时有发生。从免疫学角度看，伴肺部病变的SLE患者外周血中调节性T细胞（T_reg）减少，而T_h1和T_h2细胞增多，同时SLE小鼠模型肺中也观察到CD3⁺ T细胞及单核细胞、树突状细胞和中性粒细胞等多种髓系细胞的浸润。

髓源性抑制细胞（MDSCs）是一类近年备受关注的髓系细胞，参与包括肺病和自身免疫病在内的多种疾病。在SLE小鼠模型中，MDSCs发挥双重作用，既可诱导保护性免疫调节效应，也可促进疾病进展。MDSCs分为粒细胞样（G-MDSC）和单核细胞样（M-MDSC）两种表型，主要通过调控T细胞活化和效应功能发挥免疫抑制作用。已有研究在癌症及实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）、SLE等自身免疫病小鼠模型中报道了MDSCs表面存在主要组织相容性复合体II类（MHC-II）分子，但在SLE条件下，这些细胞表面的共刺激分子如CD80、CD86和ICOSL的表达情况尚未被评估。共刺激分子在SLE发病中至关重要，它们与抗原提呈细胞（APC）功能、T细胞活化和自身抗体产生密切相关，进而导致炎症和组织损伤。

基于上述背景，本研究旨在评估SLE小鼠模型肺部的组织学和免疫环境，重点关注表达MHC-II的MDSCs与CD4⁺ T细胞的关系。研究结果表明，SLE小鼠肺部建立了炎症环境，表现为细胞浸润增加和组织病理学评分升高，符合肺损伤特征。同时，研究人员鉴定出表达CD80、CD86或ICOSL的MHC-II⁺ G-MDSC，这些细胞与产生IL-17和IFN-γ的CD4⁺ T细胞表型相关，提示具有APC样表型的G-MDSC可能参与了SLE肺部炎症和组织损伤的发展。

二、主要技术方法

1. 1.
   动物模型：采用雄性及雌性MRL/MpJ（对照）和MRL/MpJ-Fas^lpr/J（SLE）小鼠（购自美国杰克逊实验室），于16周龄时处死取样。
2. 2.
   组织处理与流式细胞术：肺组织经IV型胶原酶消化后制备单细胞悬液，分别设计MDSCs和T细胞两个流式染色面板进行检测。利用UMAP降维分析和FlowSOM聚类算法对T细胞进行无监督分群。
3. 3.
   ELISA检测：采用商品化ELISA试剂盒定量检测肺组织匀浆中的IL-10、IL-6、TNF和IL-17A浓度，并以自制ELISA法检测血清抗dsDNA抗体水平。
4. 4.
   组织学分析：肺组织经固定、石蜡包埋、切片后行苏木精-伊红（H&E）染色，由盲法观察者利用QuPath软件对炎症灶数量、平均面积、炎性细胞密度和肺泡塌陷四个参数进行半定量评分。
5. 5.
   体外共培养：从脾脏中分离MDSCs和CD4⁺ T细胞，按4:1比例共培养2天，以刀豆蛋白A（ConA）作为刺激物，评估MDSCs对T细胞表型和细胞因子分泌的影响。

三、研究结果

3.1 SLE小鼠肺脏呈现升高的促炎性细胞因子浓度和增加的组织病理学评分

与对照组相比，SLE小鼠肺组织中促炎性细胞因子IL-6、IL-17和TNF浓度显著升高，而抗炎性细胞因子IL-10浓度降低。H&E染色显示，SLE小鼠肺组织中出现更多炎症灶、更大的平均炎症灶面积和更高的炎性细胞密度，综合组织病理学评分显著高于对照组，但两组间肺泡塌陷程度无差异。这表明SLE小鼠肺部微环境紊乱，以促炎性细胞因子升高和细胞浸润增加为特征，可能形成持续循环导致肺损伤和功能障碍。

3.2 SLE小鼠肺脏中表达MHC-II的M-MDSC频率更高

研究人员首先在脾脏中验证了MDSCs的免疫抑制功能：来自SLE小鼠的G-MDSC和M-MDSC均能降低CD4⁺FOXP3⁺ T细胞中IFN-γ和IL-17的频率，但对细胞活力无影响。随后在肺组织中，两种MDSC亚群均有检出，频率在两组间相似。值得注意的是，SLE小鼠肺中G-MDSC表达MHC-II的百分比约为对照组的1/3，但几何平均荧光强度相似；而M-MDSC则相反，SLE小鼠中MHC-II阳性百分比和几何平均值均显著升高。此外，MHC-II⁺ G-MDSC中iNOS水平在SLE小鼠中升高。

3.3 SLE小鼠肺脏中表达MHC-II的MDSCs表面CD86表达降低

在MHC-II⁺ G-MDSC中，CD80阳性率在两组间相似，但CD86和ICOSL的阳性率及其几何平均值在SLE小鼠中均显著降低。在MHC-II⁺ M-MDSC中，CD80和ICOSL阳性率无组间差异，但CD86阳性率同样在SLE小鼠中降低。进一步分析各共刺激分子的相对频率发现，在SLE小鼠的MHC-II⁺ G-MDSC中，CD80是最主要的共刺激分子；而在MHC-II⁺ M-MDSC中三种分子的分布模式在两组间相似。

3.4 SLE小鼠肺脏中CD4⁺FOXP3⁺ T细胞频率降低

SLE小鼠肺中CD3⁺ T细胞比例升高，但CD4⁺ T细胞比例降低（因双阴性DN T细胞和双阳性DP T细胞大量扩增所致）。在CD4⁺ T细胞中，FOXP3表达显著下降，RORγt和T-bet表达无显著变化。但转录因子相对频率分析显示，对照组中T-bet高于RORγt而与FOXP3相当；SLE小鼠中T-bet成为最主要的转录因子，表明肺内T_reg减少而偏向促炎性T_h1优势。

3.5 SLE小鼠肺脏中CD4⁺RORγt⁺和CD4⁺T-bet⁺ T细胞中IL-10频率降低

在CD4⁺FOXP3⁺ T细胞中，三种细胞因子（IFN-γ、IL-17、IL-10）频率在两组间无差异。在CD4⁺RORγt⁺ T细胞中，IFN-γ和IL-17频率无差异，但IL-10频率在SLE小鼠中显著降低。在CD4⁺T-bet⁺ T细胞中，IFN-γ频率无差异，但IL-17和IL-10频率均在SLE小鼠中降低。总体而言，SLE小鼠肺中RORγt⁺和T-bet⁺ CD4⁺ T细胞因IL-10产生减少而倾向于促炎状态。

3.6 G-MDSCs上MHC-II与共刺激分子的共表达与SLE小鼠肺中促炎性CD4⁺ T细胞反应呈正相关

相关性分析显示，在对照小鼠肺中，MHC-II⁺ICOSL⁺ G-MDSC与CD4⁺FOXP3⁺ T细胞呈正相关，而各种MHC-II⁺ MDSC亚群普遍与CD4⁺FOXP3⁺和CD4⁺T-bet⁺ T细胞呈正相关趋势。在SLE小鼠中，表达CD80、CD86或ICOSL的MHC-II⁺ G-MDSC与产生IFN-γ和IL-17的CD4⁺FOXP3⁺ T细胞、CD4⁺RORγt⁺ T细胞及其细胞因子阳性亚群呈显著正相关。此外，这些MDSC亚群还与炎症灶数量和肺组织IL-17浓度呈正相关。

四、讨论与结论

本研究表明，成年MRL/MpJ-Fas^lpr/J小鼠（16周龄）作为SLE模型，表现出典型的临床症状（脾肿大、蛋白尿、抗dsDNA抗体升高），其肺部微环境严重失调，表现为促炎性细胞因子（IL-6、IL-17、TNF）升高和IL-10降低，这与组织病理学上的细胞浸润增加和肺损伤评分升高相一致。脾脏来源的MDSCs具有经典的免疫抑制功能（降低CD4⁺ T细胞中IFN-γ和IL-17的产生），而肺中MDSCs也表达了相应的免疫抑制分子（Arg-1和iNOS）。

研究首次在SLE小鼠肺中证实了MHC-II⁺ MDSCs（尤其是M-MDSC）的存在，并发现其表面表达CD80、CD86和ICOSL共刺激分子。尽管CD86和ICOSL在SLE小鼠中表达降低，但这可能与局部细胞因子环境有关——非病理状态下这些分子可能维持免疫调节功能，而SLE的慢性炎症环境则促使MDSCs向APC样表型转化。肺中CD4⁺ T细胞呈现FOXP3⁺ T_reg减少、T-bet优势以及IL-10产生降低的特征，提示促炎性极化。

最关键的是，相关性分析揭示了一个重要现象：在SLE小鼠肺中，表达CD80、CD86或ICOSL的MHC-II⁺ G-MDSC与产生IL-17和IFN-γ的促炎性CD4⁺ T细胞表型呈正相关，这与炎症性肠病（IBD）中G-MDSC获得APC表型并驱动疾病进展的现象一致。因此，研究人员得出结论：MHC-II⁺ G-MDSC细胞可能通过获得APC样表型，激活或极化CD4⁺ T细胞向促炎方向分化，从而促进SLE肺部的炎症环境和组织损伤，形成一个可能加速疾病进展的恶性循环。这一发现为理解SLE肺部病变的免疫机制提供了新视角，并为靶向MDSC的APC样功能作为潜在治疗策略奠定了基础。