Nature︱新发现！炎性淋巴细胞或是介导中枢神经系统炎症的新靶点？

撰文︱付慧敏

责编︱王思珍

多发性硬化症（multiple sclerosis，MS）是一种由对中枢神经系统（CNS）自我抗原有反应的促炎性T细胞驱动的自身免疫性疾病[1]。最新研究表明，类似的途径可驱动神经退行性疾病的进程，包括阿尔茨海默病和帕金森病[2-5]。然而，控制CNS中促炎性T细胞的反应通路仍不清楚。

近期，美国康奈尔大学的Gregory F. Sonnenberg教授课题组在Nature上发表了题为“Antigen-presenting innate lymphoid cells orchestrate neuroinflammation”的研究文章。他们发现了一种炎性3型天然淋巴细胞（ILC3s）群体，在神经炎症的背景下，ILC3s 来源于血液循环，在CNS中成熟，作为真正的抗原呈递细胞发挥作用，并促进促炎性T细胞的生长，利用外周组织驻留ILC3s有预防自身免疫性疾病的潜力。

为了理解自身免疫性神经炎症中的ILC3s的作用，研究者首先在RORγt启动子控制下的eGFP小鼠，即Rorc-eGFP小鼠中，诱发实验性自身免疫性脑脊髓炎（experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE），从而构建了MS小鼠模型。与对照组小鼠相比，从发病到EAE慢性期，ILC3s在CNS、硬脑膜和颈淋巴结的数量明显增加。对EAE不同组织中分类纯化的ILC3s进行RNA测序，他们发现了转录特征的显著差异。且CNS中的ILC3s可独特表达Ccr5、Itgal、Itgb2和Itgb7转运受体编码基因，这些受体在淋巴细胞通过循环进入炎症CNS的过程中至关重要（图1 f）。流式细胞术分析结果显示CNS中的ILC3s只来自于血液循环，且在EAE期间，血液循环中的ILC3样细胞数量明显增加（图1 g, h）。相对于年龄和性别匹配的对照组，MS患者血液中的RORγt⁺ ILC3样细胞的频率明显增加（图1 i）。这表明ILC3s借助血液循环中迁移到CNS，并表现出独特的促炎症表型。

图1 在神经炎症期间，ILC3s的一个独特亚群浸润到中枢神经系统

（图源：Grigg, John B et al., Nature, 2021）

ILC3s通过抗原呈递和Ⅱ类主要组织相容性复合物（MHCII）调节适应性免疫[6]。在此，作者发现，在EAE期间，CNS中经血液循环来源的ILC3s成熟后表达MHCII、共刺激分子（如CD80，CD86）和其它途径分子以激活炎性CNS中T细胞，而外周组织驻留的ILC3s并无此效应。脑源性T细胞的致病活性依赖于CNS中MHCII⁺髓系细胞的局部再活化，这一过程依赖于血管周围相关的传统树突状细胞（cDCs），它们可在EAE期间刺激T细胞。然而，是否有其它额外的MHCII⁺细胞刺激CNS髓鞘白质中的T细胞呢？分析发现，EAE期间大脑和脊髓中的ILC3s主要在富含髓鞘的脑干、脊髓和小脑等CNS病灶中富集，并存在于浸润T细胞中（图2）。此外，从CNS中分类纯化的ILC3s可吸收pHrodo红色标记的髓磷脂碱性蛋白，共培养可促进CNS髓鞘特异性T细胞产生促炎细胞因子IFNγ、TNF、IL-17A和GM-CSF。这些数据表明ILC3s是自身免疫性神经炎症过程中CNS真正的抗原提呈细胞。

图2 中枢神经系统相关的ILC3s重新刺激中枢神经系统的脑源性T细胞

（图源：Grigg, John B et al., Nature, 2021）

那么，抗原呈递ILC3s在CNS中的功能是怎样的呢？在H2-Ab1-floxed小鼠与Rorc^cre小鼠杂交得到的MHCII^ΔILC3小鼠中，他们观察到ILC3s中MHCII的表达特异性丧失，但与对照组相比，淋巴结和CNS中巨噬细胞、小胶质细胞、cDCs亚群或单核细胞中的MHCII水平无显著变化（图3 a）。在诱导了EAE的小鼠中，在主要由CD4 T细胞和ILC3s组成的淋巴细胞中检测到eYFP（增强型黄色荧光蛋白）（图3 b）。相对于对照组，MHCII^ΔILC3 小鼠的髓磷脂特异性T细胞的数量、CNS中产生IFNγ、IL-17A、TNF的髓鞘特异性T细胞数量减少，且脊髓中的免疫细胞浸润水平大大降低（图3 c, d, e）。在两种主动EAE模型中，MHCII^ΔILC3 小鼠不能发展成为脱髓鞘疾病（图3 f）。这些数据表明：在神经炎症期间，抗原呈递的ILC3s对CNS中CD4 T细胞应答是必不可少的。

图3 中枢神经系统中的MHCII⁺ ILC3可促进自身免疫性T细胞和脱髓鞘疾病

（图源：Grigg, John B et al., Nature, 2021）

最后，他们发现，从EAE小鼠肠系膜淋巴结中纯化的ILC3s在共培养过程中，并不能诱导髓磷脂特异性T细胞产生细胞因子，而这一过程可以通过CD28交联而逆转（图4 a）。是否外周组织驻留的ILC3s可用于髓磷脂特异性T细胞体内耐受呢？课题组将天然的髓磷脂特异性T细胞转移到STOP^MOG小鼠（诱导髓鞘抗原肽）、ILC3^MOG小鼠（选择性地针对MHCII+ ILC3s）体内，并诱导EAE。结果发现，髓磷脂特异性T细胞中促凋亡分子BIM表达明显增加（图4 b）。与对照组小鼠相比，诱导了EAE的ILC3^MOG小鼠中循环髓磷脂特异性T细胞的频率明显降低，颈淋巴结的髓磷脂特异性CD4 T细胞的频率和数量也明显减少（图4 c, d）。在ILC3^MOG小鼠的CNS中，髓磷脂特异性CD4 T细胞以及产生IFNγ、IL-17A和TNF的髓磷脂特异性T细胞的数量和频率明显减少（图4 d, e）。在2种EAE模型中，ILC3^MOG小鼠浸润到脊髓白质的免疫细胞减少，脱髓鞘疾病的水平明显降低（图4 f, g）。为了规避可能出现的胸腺选择改变，他们使用了一种新型的他莫西芬诱导Rorc^creERT2小鼠与STOP^MOG 小鼠杂交产生ILC3^IND-MOG小鼠，并观察到只有ILC3^IND-MOG小鼠能够免受EAE的影响（图4 h）。这些数据表明：若以呈现髓鞘抗原为目标，外周组织驻留的ILC3s具有消除自身免疫T细胞、诱导耐受性和保护神经炎症的能力。

图4 外周组织驻留的ILC3s可预防神经炎症

（图源：Grigg, John B et al., Nature, 2021）

文章结论与讨论，启发与展望

该研究具有临床意义。作者发现炎性3型天然淋巴细胞（ILC3s）群体在多发性硬化症（MS）患者的血液和脑脊液中增加，未来的研究应该揭示这些循环的来源。CNS中的ILC3s与抗原呈递的cDCs起着互补但不相干的作用，在进入CNS后重新刺激T细胞[7]。当靶向性地通过MHCII表达同源抗原时，可以利用外周的组织驻留淋巴组织诱导样ILC3s来促进T细胞耐受并防止神经炎症。这些不同的ILC3亚群一个显著特点是IFNγ依赖型的CNS相关ILC3s中的抗原呈递和共刺激途径上调。然而，这些激活途径是否多余，需进一步研究。但很明显，外周组织驻留的ILC3s以独立于IFNγ的方式表达MHCII[6]，而且CD28的参与足以阻断其耐受性功能。总之，本研究在自身免疫性神经炎症背景下对ILC3亚群的功能进行了扩展，为MS和其它脱髓鞘或神经退行性疾病提供潜在的治疗机会。

原文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-021-04136-4

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【1】Dendrou, C. A., Fugger, L. & Friese, M. A. Immunopathology of multiple sclerosis. Nat.Rev. Immunol. 15, 545–558 (2015).

【2】Togo, T. et al. Occurrence of T cells in the brain of Alzheimer’s disease and otherneurological diseases. J. Neuroimmunol. 124, 83–92 (2002).

【3】 Monsonego, A. et al. Increased T cell reactivity to amyloid β protein in older humans and patients with Alzheimer disease. J. Clin. Invest. 112, 415–422 (2003).

【4】Sulzer, D. et al. T cells from patients with Parkinson’s disease recognize α-synucleinpeptides. Nature 546, 656–661 (2017).

【5】Lindestam Arlehamn, C. S. et al. alpha-Synuclein-specific T cell reactivity is associated with preclinical and early Parkinson’s disease. Nat. Commun. 11, 1875 (2020).

【6】Hepworth, M. R. et al. Immune tolerance. Group 3 innate lymphoid cells mediate intestinal selection of commensal bacteria-specific CD4+ T cells. Science 348, 1031–1035 (2015).

【7】Mundt, S. et al. Conventional DCs sample and present myelin antigens in the healthy CNS and allow parenchymal T cell entry to initiate neuroinflammation. Sci. Immunol. 4, eaau8380 (2019).

制版︱王思珍

本文完