哈佛医学院：γ-δT细胞调节微生物群和粪便micro-RNAs以维持粘膜耐受性
背景
肠道含有体内最大量的淋巴组织，在对饮食和宿主抗原产生耐受原性或炎症性免疫应答中起关键作用。肠道免疫细胞和肠道微生物群之间存在双向相互作用，以维持稳态。γ-δ (γδ)T细胞因其固有和适应性特征，在塑造肠道微生物群中发挥着重要作用。驻留在肠上皮中的γδ T细胞由共生微生物群组成型激活，并能以非MHC依赖的方式对T细胞受体 (TCR)信号以及包括toll样受体 (TLR)和包括NOD2的NOD样受体 (NLR)在内的模式识别受体信号迅速做出反应。虽然γδ T细胞是介导黏膜耐受和微生物群组成的关键细胞，但肠道γδ T细胞与肠道微生物群相互作用以维持耐受的机制知之甚少。
简介
2023年2月23日，来自美国哈佛医学院的Rafael M. Rezende及其团队在Microbiome (IF: 16.837)杂志上发表名为Gamma-delta T cells modulate the microbiota and fecal micro-RNAs to maintain mucosal tolerance的研究[1]。
研究要点
本研究发现，抗生素治疗削弱了口服耐受性并耗竭了肠道γδ T细胞，这表明肠道微生物群是维持γδ T细胞所必需的。我们还发现，缺乏γδ T细胞 (γδ-/-)的小鼠具有改变的微生物群组成，导致小肠 (SI)免疫失调和耐受性受损。因此，用γδ-/-微生物群对野生型小鼠进行定植导致SI免疫失调和耐受性丧失，而用WT微生物群对γδ-/-小鼠进行定植使粘膜免疫应答正常化并恢复了粘膜耐受性。此外，我们发现SI γδ T细胞通过分泌粪便微RNA let-7f塑造肠道微生物群并调节肠道稳态。重要的是，对γδ-/-小鼠口服let-7f，可通过促进γδ-/-小鼠的微生物群在胃瘤球菌中的耗竭来挽救粘膜耐受性。
主要结果
微生物群促进口腔耐受性的诱导，并维持gd T细胞
在健康情况下，肠道微生物群不断与免疫细胞相互作用，以维持肠道耐受性和稳态。从这个意义上说，口服耐受在维持肠道稳态环境以防止肠道炎症对摄入抗原的应答中起着关键作用。为了研究肠道微生物群如何塑造口腔耐受所需的免疫应答，我们在口腔耐受诱导期间耗尽了微生物群。喂食OVA的对照小鼠表现出完整的口服耐受性诱导，当用OVA攻击时，可以通过降低增殖和减少足垫肿胀来证明 (图1a)。在OVA 5天喂养期前后3天使用四联抗生素 (氨苄青霉素、甲硝唑、新霉素和万古霉素)治疗可消除口服耐受性 (图1a)，这与既往的研究一致。使用16S rRNA测序，我们证实，抗生素治疗3天后，肠道微生物群明显衰竭，抗生素停用后，许多主要细菌群得以恢复。
图1. 微生物群是口服耐受性所必需的，并维持γδ T细胞群
γδ-/-小鼠中改变的微生物群诱导肠道免疫失调
肠道γδ T细胞具有阻止微生物侵入肠道，维持肠道稳态的重要作用。我们假设，γδ T细胞的缺失会导致微生物群的改变，进而诱导肠道免疫失调并损害粘膜耐受性。为了解决这个问题，我们首先在小鼠的饮用水中用抗生素处理小鼠，如上所述，用来自WT或γδ-/-小鼠的盲肠微生物群定植小鼠，并进行口服耐受性实验 (图3a)。我们发现，定植野生型小鼠的γδ-/-微生物群会损害口服耐受性诱导，但却能恢复口服耐受 (图3b)。此外，微生物定植后3周和口服耐受性诱导前对SILP细胞进行的流式细胞术分析显示，用γδ-/-微生物群定植的WT小鼠在LP中的Treg细胞和致耐受cDC1s水平降低，Th17细胞水平升高 (图3c-e)。相反，具有WT微生物群的γδ-/-小鼠的定植将Treg、Th17和cDC1恢复至正常水平 (图3c-e)。
图3. γδ-/-小鼠口腔耐受性缺陷由肠道微生物群介导
胃瘤球菌恢复γδ-/-小鼠的口腔耐受性
然后，我们询问是否可以确定微生物群中与粘膜耐受性缺陷一致相关的特定成分，以及给予单个细菌是否可以恢复耐受性。我们将γδ-/-和野生型微生物群转移到抗生素治疗的野生型小鼠的独立队列中，并再次发现γδ-/-微生物群损害了口服耐受性 (图5a，b)。我们对第二组小鼠肠样本中的16S rRNA基因V4区进行了测序，并通过线性判别分析效应大小 (LEfSe)测量了小肠和大肠中的差异。我们发现γδ-/-微生物群中有几种细菌减少或增加 (图5c，d)。与上述微生物群转移实验结果一致，我们发现γδ-/-小鼠中胃瘤球菌减少 (图5d)。此外，我们发现，在γδ-/-小鼠中，与排泄拟杆菌具有高度同源性的未分类的Sutterella物种增加 (图5d)。此外，胃瘤球菌是可能增强口腔耐受性的一种有吸引力的候选细菌，因为它是促进细菌粘附的粘液降解细菌，并且已知细菌粘附到肠道上皮对于口腔耐受性是至关重要的。排泄拟杆菌是萨特菌科 (Sutterellaceae)家族的一员，与炎症性肠病 (IBD)相关。
图5. γδ-/-微生物群在胃瘤球菌中是缺乏的，而在排泄拟杆菌中是富集的
结论及展望
本研究证明γδ T细胞选择的微生物群对于促进粘膜耐受性是必要和充分的，部分由粪便微RNA的γδ T细胞分泌介导，并且在机制上与粘膜免疫应答的恢复相关。
原文链接
https://microbiomejournal.biomedcentral.com/articles/10.1186/s40168-023-01478-1
参考文献
1.Rezende Rafael M,Cox Laura M,Moreira Thais G et al. Gamma-delta T cells modulate the microbiota and fecal micro-RNAs to maintain mucosal tolerance.[J] .Microbiome, 2023, 11: 32.
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L教授，医院病理科主任、博士生导师、病理学科带头人；重庆市中青年骨干教师，霍英东青年教师奖获得者；USCAP会员，国际老年痴呆协会会员，中国神经科学学会会员，多个国内外期刊审稿专家。近五年，主持国家级项目4项（国家自然科学基金面上项目3项、青年基金项目1项），省部级课题3项；发表通讯作者SCI 论文二十余篇；培养博士1人，硕士23人，曾作为访问学者、访问教授分别留学加拿大、美国。
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