如何借助单细胞技术来挖掘肠道免疫细胞的神奇功能 | 单细胞专题
免疫系统的日常工作和警察叔叔差不多，通过识别“自己”和“非我”来发现并清除异物、外来病原微生物等危害机体的物质，是防卫病原体入侵最有效的武器。但除了抵御外界的侵入外，免疫系统还有其他神奇的功能，比如：调节器官的分化，促进组织细胞的更新以及调节正常的新陈代谢。
这次，诺奖得主Ruslan M Medzhitov教授课题组和单细胞图谱研究先锋Aviv Regev教授一起搞了一波大的，他们将眼光聚焦于免疫细胞在能量代谢方向的调节作用。这次的主角是免疫细胞中的特种部队——γδ T细胞，探究对γδ T细胞肠道能量吸收的调节作用。
文章开篇是对生理现象的简单描述，也就是肠道对不同形式的能量吸收程度是不一样的。作者发现，当对小鼠饲喂高糖饮食后会导致葡萄糖转运相关基因的表达水平快速上升，并促进葡糖糖的摄入加快和代谢水平的上调。
不同的膳食结构（能量构成）会改变机体对能量吸收的效率和过程，说实话，这是一个老调常谈的话题，目前也有不少的研究来解释这一现象。但膳食结构影响能量吸收的具体机制或者说那一类细胞在这个过程中扮演决定性角色却未有人挖掘。在用表型数据整个生理现象进行描述后，作者通过单细胞实验来对后期研究方向进行探路。
作者取了10000个上皮细胞进行了聚类降维分析后发现，小肠的上皮细胞具有异质性，由多种不同功能的细胞所构成，并且高糖饮食环境诱导下，小鼠肠道上皮细胞的糖代谢相关基因表达量明显上调，并且蛋白代谢相关基因和脂肪代谢相关基因明显下调。但令人着迷的是在不同的膳食结构下，各种上皮细胞的比例均没有较为明显的变化，表明上皮细胞并不是导致能量吸收速率改变的决定性因素。
肠道有着最丰富的淋巴结和免疫细胞，那么这一过程中，免疫细胞是否发挥了重要作用的，答案是肯定的，作者发现在Rag2敲除鼠体内，高糖饮食无法和正常小鼠体内那样导致糖转运相关基因的表达水平上调。以上证据说明，T细胞在高糖诱导的糖蛋白转运相关基因上调的过程中扮演着重要作用。既然如此，作者就顺藤摸瓜，去看T细胞中那个亚群可能是这一过程的主要调控细胞。
结果发现， Tcrb的敲除（ab T细胞）无法诱导该效应，而Tcrd和Tcrgd的敲除是可以的。说明γδ T细胞是我们要接下来进行探究的细胞亚群，并且从单细胞实验和免疫荧光染色试验中可以看出，起作用的γδ T细胞主要还是来自于黏膜层中的而非来自于淋巴结中的。
接下来就该探究，这其中的分子机制是什么了。实验发现，il22的表达量在高糖饮食过程中被抑制，并且在TCRγδ（γδ T细胞标记）被抑制后有一定的表达恢复。以上证据表明il22在高糖诱导的糖蛋白转运相关基因上调的过程中扮演着重要作用。
那么实验也证明了这个猜想是正确的。因为IL-22的添加抑制了糖转运相关基因的表达，并成功的改变了肠道细胞的比例，其中stem和enterocyte变化最为明显。但这两类细胞是否在在高糖诱导的糖蛋白转运相关基因上调的过程中扮演着重要作用便有待进一步的挖掘和研究了。
All in all，免疫细胞在小肠能量吸收的过程中起着重要作用，大致内容都在下图了。
文末公告
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