细胞毒性CD4+ T细胞通过CCL5–CCR5信号通路诱导年龄相关的髓系造血

《Nature Aging》：Cytotoxic CD4+ T cells induce age-associated myelopoiesis through CCL5–CCR5 signaling

　　

摘要翻译：年龄相关的造血偏斜导致中性粒细胞与淋巴细胞比值升高，该比值是老年人全因死亡率的强预测因子，但其原因尚不完全清楚。本研究发现，在衰老过程中，细胞毒性CD4⁺ T淋巴细胞在小鼠骨髓中累积并诱导髓系造血，从而增加中性粒细胞与淋巴细胞比值。T细胞受体依赖性线粒体应激诱导及STING激活可上调CD4⁺ T淋巴细胞中趋化因子CCL5的表达。在衰老过程中，造血干细胞及其下游髓系祖细胞上调CCR5（CCL5的主要受体）。在造血祖细胞中基因敲除Ccr5可减轻T细胞诱导的髓系偏斜和中性粒细胞扩增。使用美国食品药品监督管理局（FDA）批准的药物马拉韦罗（maraviroc）进行药理学阻断CCR5，可使髓系造血正常化，减少循环和组织浸润的中性粒细胞，并改善老年小鼠的多项衰老相关生物标志物和功能结局。综上所述，这些发现证明了T细胞-骨髓轴加剧了年龄相关的功能衰退，并强调了CCR5抑制作为一种潜在的老年保护策略。

论文解读：年龄相关的造血偏斜表现为髓系分化优势，导致外周血中性粒细胞与淋巴细胞比值（neutrophil-to-lymphocyte ratio, NLR）升高。NLR升高在几乎所有年龄相关人类疾病中均为死亡率的强预测因子，但驱动这一过程的机制尚不完全清楚。既往研究提示T细胞可浸润骨髓并在特定应激或自身免疫条件下影响造血，然而T细胞是否驱动衰老过程中的造血偏斜及其分子机制仍属未知。针对这一空白，研究人员探讨了T细胞在年龄相关髓系造血中的作用，并评估了药理学干预恢复造血稳态的可行性。

研究人员首先通过多参数光谱流式细胞术比较了老年（24月龄）与年轻（3月龄）小鼠的免疫细胞组成，发现老年小鼠骨髓中CD4⁺ T细胞比例显著增加，且CD4⁺ T细胞过继转移实验证实老年来源的CD4⁺ T细胞可诱导受体小鼠髓系祖细胞扩增。通过无偏聚类分析，研究人员鉴定出一个以高表达CCL5为特征的CD4⁺ T细胞亚群，该亚群在老年骨髓中大量累积，并具有细胞毒性T细胞特征（表达穿孔素、颗粒酶B、EOMES等）。异时性过继转移实验表明，年轻T细胞暴露于老年环境后可分化为CCL5⁺ CD4⁺ 细胞毒性T细胞（cytotoxic T lymphocytes, CTLs），且该过程依赖T细胞受体（T cell receptor, TCR）信号。机制研究表明，慢性TCR刺激导致线粒体功能障碍和线粒体DNA释放至胞质，激活cGAS–STING通路，进而上调CCL5表达。在造血祖细胞中，衰老导致CCL5受体CCR5表达上调，CCL5–CCR5信号直接驱动髓系偏斜。最后，研究人员使用FDA批准的CCR5拮抗剂马拉韦罗（maraviroc）处理老年小鼠一个月，发现可降低骨髓中粒细胞-单核细胞祖细胞（granulocyte–monocyte progenitors, GMPs）比例，减少循环中性粒细胞，使NLR正常化，并降低组织浸润中性粒细胞、多种炎症因子及衰老相关生物标志物，同时改善代谢参数、肌力和运动协调功能。

该研究发表于《Nature Aging》。主要关键技术方法包括：多参数光谱流式细胞术结合UMAP降维和Cluster-X无偏聚类分析；过继转移实验（包括同品系和异时性转移、混合骨髓嵌合小鼠模型）；体外T细胞急性和慢性刺激模型；线粒体功能分析（MitoTracker Green和TMRM染色、Seahorse细胞外通量分析、MitoSOX检测）；STING基因敲除小鼠及cGAMP处理实验；单细胞RNA测序（scRNA-seq）数据重分析；免疫组织化学和多重细胞因子检测。样本来源于C57BL/6J小鼠，老年小鼠为22–25月龄，年轻小鼠为3月龄。

研究结果部分：**CD4⁺ T细胞诱导年龄相关髓系造血**：通过流式细胞术发现老年小鼠骨髓中CD4⁺ T细胞比例增加，过继转移实验证实老年CD4⁺ T细胞可增加受体小鼠LS?K细胞、GMPs和中性粒细胞比例。**产生CCL5的CD4⁺ T淋巴细胞随年龄在骨髓中累积**：无偏聚类鉴定出9个CD4⁺ T细胞亚群，其中CCL5⁺ 簇在老年小鼠中占CD4⁺ 细胞的25%以上，该亚群表达细胞毒性标志物。**老年环境中的TCR刺激诱导CCL5⁺ CD4⁺ CTL分化**：异时性转移实验表明老年环境可诱导年轻T细胞分化为CD4⁺ CTL，且OT-II细胞实验证明该分化需要TCR信号。**骨髓CD4⁺ CTL表现出线粒体改变和STING依赖性CCL5产生**：CD4⁺ CTL显示线粒体膜电位降低和活性氧增加，慢性TCR刺激导致线粒体应激和胞质DNA释放，STING敲除或cGAMP处理分别降低或增加CCL5水平。**老年CD4⁺ CTL通过CCL5–CCR5信号诱导髓系造血**：混合骨髓嵌合实验证明CCR5缺失的造血祖细胞对老年T细胞诱导的髓系扩增不敏感，体外共培养实验证实CCL5阻断可逆转髓系分化。**抑制CCR5可减少髓系造血、降低NLR并改善老年小鼠健康状态**：马拉韦罗治疗一个月显著降低GMPs、中性粒细胞百分比和NLR，减少肺和肝组织中性粒细胞浸润，降低血清炎症因子（IL-6、TNF等）和血糖、ALT、AST水平，改善呼吸交换比、肌力和转棒表现。

讨论部分总结：研究揭示了T细胞-骨髓轴在年龄相关造血偏斜中的关键作用。CD4⁺ CTL在老年骨髓中的累积可能源于TCR对改变后的抗原库的持续刺激。线粒体功能障碍通过STING通路驱动CCL5表达，但可能还存在其他途径（如NF-κB）。CCR5抑制的老年保护效应可能部分通过减少髓系造血实现，与携带CCR5-Δ32突变的人类在卒中和多发性硬化中预后更好的观察一致。研究还指出CCL5可能来自其他细胞类型（如单核细胞、CD8⁺ T细胞），未来需进一步探究。结论部分：这些发现将T细胞定位为衰老过程中造血失衡的诱导因素，鉴于髓系偏斜造血是人类衰老的标志，且马拉韦罗已获FDA批准用于HIV治疗，该研究为年龄相关疾病的治疗提供了广泛潜在应用前景，为开发调节CD4⁺ CTL功能、阻止其骨髓募集及干预其与造血前体细胞相互作用的新策略奠定了基础。