不同细胞间通讯架构区分感染与自身免疫性结肠炎中的保护性和致病性Th17应答

《Cell Insight》：Distinct Intercellular Communication Architectures Distinguish Protective and Pathogenic Th17 Responses in Infection and Autoimmune Colitis

　　

保护性和致病性Th17应答涉及不同的细胞微环境。氯法齐明（clofazimine，CLF）优先抑制炎症性Th17效应程序，而ADGRE5和LAIR1相关信号作为情境依赖性候选通路出现。人类数据进一步将ADGRE5和LAIR1与发炎的炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）组织情境联系起来。通过将CLF作为功能探针，研究人员结合体外扰动实验、体内单细胞转录组分析和细胞间通讯分析，发现自身免疫相关Th17细胞优先嵌入以髓系细胞为中心的炎症信号网络，包括ADGRE和LAIR1相关通路；这些通路对CLF扰动表现敏感，并在人类IBD组织中同样上调。该研究建立了理解微环境信号如何塑造致病性Th17状态的框架，并提示疾病限制性互作通路可作为选择性抑制自身免疫炎症同时保留保护性黏膜免疫的潜在治疗靶点。

肠道免疫中，Th17细胞是关键的调节因子。在健康肠黏膜中，常规Th17细胞产生IL-17A和IL-17F，支持上皮屏障完整性和微生物-免疫平衡。然而在炎症状态下，包括肠道感染和炎症性肠病（IBD），Th17细胞会发生功能重塑并获得Th1样效应特征，尤其是产生IFN-γ。这种重塑同时伴随感染中的保护性免疫和IBD中的致病性炎症，因此仅凭炎症表型无法区分感染诱导和自身免疫相关的Th17细胞。尽管两者的生物学结局截然不同，但它们共享IL-23信号、相似的代谢程序以及重叠的细胞因子表达，历史上难以区分。体外分化系统仅能区分常规和炎症Th17状态，无法解决感染和自身免疫诱导的不同炎症状态。这种高度重叠阻碍了疾病选择性机制的识别，也限制了靶向治疗的发展。阻断IL-23等共享通路虽能抑制自身免疫炎症，但可能损害保护性宿主防御。因此，识别能够区分自身免疫相关与感染诱导Th17细胞的情境特异机制具有重要意义。

研究人员利用FDA批准的药物氯法齐明（CLF）作为功能探针，其此前已被证明在体内选择性抑制自身免疫性结肠炎相关Th17细胞，而保留肠道感染诱导的Th17反应。在这项研究中，研究人员结合体外扰动实验、体内单细胞转录组分析和细胞间通讯分析，在自身免疫结肠炎模型（T细胞转移结肠炎，TC）和细菌感染模型（Citrobacter rodentium，CR）中，确定了区分两种Th17状态的微环境和细胞间特征。结果发现，自身免疫相关Th17细胞优先嵌入以髓系细胞为中心的炎症信号网络，包括ADGRE和LAIR1相关通路；这些通路对CLF扰动敏感，并在人类IBD中同样升高。该研究建立了一个理解微环境信号如何塑造致病性Th17状态的框架，并强调疾病限制性互作通路可作为选择性抑制自身免疫炎症同时保留保护性黏膜免疫的潜在靶点。

这项工作的意义在于，通过扰动为基础的通讯网络分析，提供了一种可推广的方法来识别疾病特异性免疫调节通路，并为开发更具选择性的免疫调节策略奠定基础。

主要关键技术方法包括：体外Th17分化实验，从小鼠脾脏分离初始CD4⁺ T细胞，在常规（IL-6+TGF-β）或炎症（IL-6+IL-1β+IL-23）条件下分化，并给予CLF处理；使用Il17a-Cre Rosa26-LSL-tdTomato谱系示踪小鼠标记Th17谱系细胞，分选后进行bulk RNA-seq；体内模型包括CR感染（保护性Th17）和TC结肠炎（致病性Th17），每组6只小鼠分两个独立实验，取结肠固有层免疫细胞合并进行scRNA-seq（10x Genomics平台，Cell Ranger和Seurat分析）；细胞间通讯推断采用CellChat（v2.0）和CellChatDB.mouse数据库，通过置换检验识别显著信号通路。人类验证使用公开scRNA-seq数据，包括儿童克罗恩病队列（GSE169136，6例患者的配对发炎和非发炎肠组织共12个样本）、活动性乳糜泻数据（Zenodo）和结核患者肺组织数据（GSE192483），分析ADGRE5和LAIR1表达。

研究结果分述如下：

（1）氯法齐明在缺乏微环境线索的情况下抑制炎症性Th17程序。通过细胞内细胞因子染色和bulk RNA-seq，研究人员发现CLF在炎症条件下显著降低IL-17A⁺和IFN-γ⁺细胞频率，抑制Il17a、Il17f、Il21、Il22等效应基因以及IL-6-JAK-STAT3、TNF-α-NF-κB等炎症信号通路，同时降低趋化因子和组织互作相关基因表达。CLF还诱导代谢重编程，但细胞活力、增殖能力和RORγt表达不受影响。这表明CLF细胞自主性地抑制炎症效应程序，而不破坏Th17谱系身份。

（2）单细胞分析揭示微环境情境重塑CLF应答的Th17转录组。通过比较体外bulk RNA-seq与CR和TC模型的scRNA-seq，研究人员发现三组数据中CLF抑制的基因仅部分重叠，其中241个（CR）和177个（TC）基因仅在体内被抑制，20个在两种体内模型中被共同抑制但未出现在体外。此外，Cxcl9、Cxcl2、Ptgs2等在体外被CLF诱导，而在体内却被抑制，表明组织微环境可以逆转而非仅仅补充体外观察到的应答。

（3）全局