祖细胞T细胞驱动慢性肺部2型炎症

《Nature Immunology》：Progenitor T cells drive chronic pulmonary type 2 inflammation

　　

2型炎症由异常持久的CD4+辅助T细胞2（TH2）细胞反应协调，然而驱动这种慢性炎症并防止耗竭的细胞结构仍知之甚少。为了定义慢性2型炎症中的TH2景观，研究人员建立了一个长期肺部过敏原暴露的小鼠模型，发现2型炎症随时间广泛持续，并包括一个扩增的表达T细胞因子1（TCF1）的祖细胞样群体。在体内，肺部TH2祖细胞足以启动和维持2型炎症，将自我更新与效应细胞分化相结合。对慢性肺部TH2反应的转录组学和空间解构确定了白细胞介素-7受体（IL-7R）信号传导和三级淋巴结构（TLS）形成背景下的肺组织B细胞浸润是维持TH2祖细胞的关键因素。研究人员的数据将TH2祖细胞定义为在致病性慢性2型炎症中出现的一种独特的细胞状态，在长期维持TH2反应中发挥核心作用。

**论文解读：慢性2型炎症中TH2祖细胞的驱动机制**

**研究背景与意义**
慢性2型炎症是过敏性疾病和寄生虫感染的核心病理过程，由CD4⁺辅助T细胞2（TH2）和2型固有淋巴细胞（ILC2）协同维持。尽管已知急性致敏阶段存在效应TH2细胞，以及间歇性抗原暴露后的驻留记忆T（TRM）细胞，但慢性抗原持续刺激下，TH2细胞如何避免耗竭并维持长期炎症反应，其细胞和分子机制尚不明确。此前研究发现，人类过敏性疾病的组织中存在表达Wnt家族转录因子TCF1和LEF1的祖细胞样TH2细胞，具有自我更新能力，与慢性感染和肿瘤中干细胞样T细胞状态相似，提示其可能对长期疾病至关重要。然而，调控这些组织祖细胞T细胞的环境信号，以及记忆、祖细胞和效应细胞在特定组织表型中的相对作用仍不清楚。为探究组织祖细胞TH2细胞的分化、维持和功能角色，研究人员利用小鼠模型模拟慢性肺部2型炎症，该研究发表于《Nature Immunology》。

**主要技术方法**
研究人员使用C57BL/6J背景小鼠，建立长期（8周）多过敏原（Alternaria alternata和Dermatophagoides pteronyssinus）经鼻滴注的慢性肺部炎症模型。关键技术包括：流式细胞术分析TH2亚群表型；过继转移实验（将分选的LY108⁺ST2^?祖细胞等转入受体小鼠）评估分化和致病能力；条件性Tcf7基因敲除（CD4-CreERT2 Tcf7^loxP/loxP小鼠）验证TCF1功能；单细胞RNA测序（scRNA-seq）和单细胞TCR测序（scTCR-seq）解析转录组和克隆关系；空间转录组学（Visium HD）和CellChat分析细胞间相互作用；体内抗体阻断（抗IL-7R、抗CD20）和FTY720处理验证信号通路。所有样本均来自小鼠，无人类队列。

**研究结果**
**慢性肺部2型炎症模型的建立**：通过每周两次多过敏原刺激，2周（急性）和8周（慢性）时间点均观察到持续的2型炎症，包括间质和血管周围炎症、杯状细胞（GC）化生和嗜酸性粒细胞浸润。TH2细胞在慢性期仍保持增殖（Ki-67⁺、EdU⁺）和效应细胞因子（IL-13）产生，但略有下降。KLRG1、PD-1、CD69等表达模式显示慢性激活特征。

**TCF1⁺ST2^? TH2细胞的积累**：在慢性期，TH2细胞中TCF1⁺ST2^?亚群显著扩增，而TCF1^?ST2⁺效应亚群比例下降。Tcf7^Gfp报告小鼠验证了该亚群的存在，且慢性期Tcf7^Gfp+ST2^?细胞中GATA3⁺Foxp3^? TH2比例显著升高。

**TH2祖细胞的自我更新与分化能力**：过继转移实验表明，LY108⁺ST2^?祖细胞（或Tcf7^Gfp+ST2^?）在受体小鼠中可自我更新并分化为中间和效应表型，而效应细胞仅产生效应细胞。条件性Tcf7敲除（部分效率）导致TH2细胞数量减少、支气管相关淋巴组织（BALT）面积和炎症评分降低，证实TCF1对祖细胞维持至关重要。

**祖细胞驱动疾病的能力**：将慢性期肺部的祖细胞或效应细胞过继转移到TCRβ缺陷受体小鼠中，仅祖细胞组诱导出显著的GC增生、肺泡浸润和嗜酸性粒细胞增多，且能促进ILC2增殖，证明TH2祖细胞足以启动和维持慢性炎症。

**组织特异性祖细胞分化**：在短期Alternaria单敏化模型中，TH2细胞早期即下调TCF1。在慢性肠道蠕虫（Heligmosomoides bakeri）感染模型中，肠道TH2细胞中TCF1⁺KLRG1^?祖细胞未见积累，而肠系膜淋巴结中慢性期有增加。鼻黏膜TH2细胞中TCF1⁺ST2^?祖细胞也缺乏。这些结果提示组织TH2祖细胞积累具有情境特异性。

**TH2室维持机制**：FTY720阻断淋巴结外排后，组织TH2祖细胞频率和数量不变，表明其维持不依赖循环来源。通过2W1S特异性抗原追踪，发现撤除抗原4周后，TCF1⁺ST2^?祖细胞数量保持不变，而效应细胞减少，说明祖细胞维持不依赖持续TCR刺激。在休息记忆模型中，TH2细胞呈现PD-1低表达等记忆特征，而慢性刺激下PD-1高表达，表明TCF1⁺ST2^?室兼具慢性激活、驻留和记忆特征。

**scRNA-seq定义TH2祖细胞转录特征**：对肺CD4⁺T细胞进行scRNA-seq和scTCR-seq，鉴定出急性效应1/2、慢性效应1/2、祖细胞、中间、增殖等簇。祖细胞簇高表达Tcf7、Slamf6、Klf2等，低表达效应基因。与慢性感染（LCMV clone 13）整合分析发现，过敏状态下的祖细胞富集“干性”模块（如ZEB1、STAT5B、BACH2），而感染状态富集干扰素反应模块。与静息记忆/回忆模型比较，慢性过敏状态下祖细胞表达更高水平的“干性”模块，而静息记忆模块在记忆状态中富集。

**肺微环境对TH2祖细胞的调控**：全肺scRNA-seq和空间转录组学揭示，慢性炎症导致B细胞、浆细胞、嗜酸性粒细胞和成纤维细胞簇扩增。成纤维细胞（尤其是支气管周成纤维细胞）上调CXCL12、TNFSF13B等，呈现淋巴组织诱导细胞样表型。CellChat分析预测TH2祖细胞与B细胞、成纤维细胞等通过ICOS-ICOSL、CXCL12-CXCR4等轴相互作用。空间转录组学显示BALT和成纤维细胞“hub”的形成，后者表达CXCL12。

**B细胞与IL-7R信号维持TH2祖细胞**：B细胞亚群分析显示慢性期GC B细胞和记忆B细胞增加。抗CD20抗体清除B细胞后，BALT面积减小，TH2祖细胞数量显著下降。IL-7R信号通路：Il7转录在淋巴内皮细胞和成纤维细胞中表达。局部抗IL-7R抗体阻断4周后，TH2祖细胞选择性减少，而Treg、ILC2和中性粒细胞不受影响，表明IL-7R信号是维持TH2祖细胞的关键。

**总结与讨论**
本研究发现了慢性2型炎症中驱动持续性TH2反应的祖细胞样TH2细胞状态，其具有干性转录特征，可独立于传统记忆和耗竭T细胞。研究定义了TH2祖细胞的分化层级、维持机制（依赖IL-7R信号和B细胞互作）以及组织微环境（成纤维细胞和BALT）的作用。这些发现表明，TH2祖细胞是慢性2型炎症的细胞储库，靶向该群体可能为疾病修饰治疗提供新策略。研究结论为：慢性2型炎症驱动具有干性转录特征的祖细胞样TH2细胞分化，这些细胞在核心记忆模块基础上叠加干性特征，并能在持续抗原暴露下维持肺部炎症。研究人员提出，TH2祖细胞是一种关键的细胞状态，其转录特征可区别于传统记忆和耗竭T细胞，治疗策略应从晚期介质阻断和效应细胞靶向转向清除维持适应性免疫反应的细胞储库。