脑和脊髓中调节性T细胞的特性和功能差异
研究报告：脑和脊髓调节性T细胞特征和功能差异分析
研究背景及动机
本研究探索了调节性T细胞（Tregs）在中枢神经系统（CNS）中的特性和功能差异。Tregs在后天免疫应答中起关键作用，主要通过识别多种自体抗原和外来抗原来抑制过度的免疫反应。Tregs存在于多种非淋巴组织，如脂肪、皮肤、肺、肠、心脏和大脑，被称为“组织Tregs”（Tissue Tregs），通过与组织细胞的相互作用在组织稳态和修复中发挥重要作用。尽管对Tregs的研究已取得很大进展，但决定Tregs组织特异性的关键因素（如抗原特异性、组织环境和病理状况）尚不清楚。这项研究试图通过小鼠缺血性中风和实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）模型，阐明CNS中Tregs特异性特性的机制。
研究来源
论文由Mahiro Watanabe、Ako Matsui、Natsumi Awata、Ayame Nagafuchi、Mio Kawazoe、Yoshihiro Harada和Minako Ito撰写，作者均来自日本九州大学医学调节研究所过敏与免疫学科。该研究发表于2024年《Journal of Neuroinflammation》（神经炎症学报），引用号为21:146。
研究方法
实验小鼠
研究使用了小鼠模型，包括野生型C57BL/6J小鼠和特定基因改造小鼠（如Foxp3^hcd2ki小鼠、IL-17A-GFP小鼠和DEREG小鼠），所有小鼠均在九州大学的特定病原体自由（SPF）动物设施中饲养。
缺血性中风模型
缺血性中风实验使用8-12周龄、重20-30克的雄性小鼠构建。使用一根暂时性细丝进行大脑中动脉阻塞（MCAO）模型，阻塞60分钟后去除细丝进行大脑再灌注。通过神经学评分法评估小鼠的神经功能。
EAE模型
通过将髓鞘少突胶质细胞糖蛋白肽（MOG33-55）与完全弗氏佐剂混合，对2-3个月龄的狐狸P3HCD2-KI和野生型小鼠进行皮下注射，并在第0天和第2天腹腔注射百日咳毒素。
CNS细胞分离
使用PBS灌流小鼠，取出大脑和脊髓进行机械和酶学解离。使用荧光标记的抗体进行流式细胞分析和分选，检测了多种特异性蛋白质和分子标志物。
免疫组化
使用4%多聚甲醛（PFA）固定小鼠脊髓切片，使用特定抗体进行免疫染色，如抗髓鞘碱性蛋白（MBP）、抗胶质纤维酸性蛋白（GFAP）和抗离子蛋白1（Iba1）。
Tregs耗竭实验
在EAE小鼠中，使用白喉毒素（DT）诱导消耗Tregs，并在7天后进行大脑和脊髓的分析。
Tregs转移实验
从EAE小鼠的大脑和脊髓中分离的Tregs被分别转移给EAE野生型小鼠，以评估其对EAE症状的影响。
化学趋化素阵列和迁移分析
在各组织萃取相应的蛋白进行化学趋化素阵列分析；分离的Tregs注入特定化学趋化素进行体外迁移分析。
RNA和单细胞RNA测序
通过提取大脑和脊髓样本的RNA进行大规模RNA测序（RNA-seq）和单细胞RNA测序（scRNA-seq），并使用特定软件（如Cell Ranger和Loupe浏览器）进行分析。
研究结果
调节性T细胞在EAE小鼠中的作用
缺乏调节性T细胞导致EAE小鼠症状加重，凸显了Tregs在抑制EAE进程中的重要性。
CNS Tregs的基因表达分析
通过对缺血性中风和EAE小鼠的大脑和脊髓Tregs基因表达分析，揭示了这些细胞在不同病理状态下的组织特性。PCA分析显示，EAE中大脑Tregs的特性更接近中风模型中的大脑Tregs而非EAE中的脊髓Tregs。进一步分析显示，各组织特异性基因表达差异显著，这表明环境因素比病理状态更具决定性价值。
T细胞受体（TCR）分析和抗原特异性
TCR序列分析表明，具有高克隆性的TCR存在于大脑和脊髓中，揭示Tregs的组织特异性特性不完全依赖于抗原特异性。
化学趋化素与趋化因子受体相互作用
不同组织Tregs趋化因子受体的表达存在差异，脊髓Tregs高表达CCR1、CCR2、CXCR6和CCR8，而大脑Tregs高表达CXCR4。相应的化学趋化因子在各组织中的表达差异影响了Tregs的局部定位和功能。
Tregs的抗炎和修复效应
转移实验显示，从EAE小鼠脊髓中分离的Tregs可显著缓解同一组织中EAE的症状，而大脑Tregs的效应较中间。这些结果表明，Tregs在抑制炎症和促进组织修复方面具有组织特异性的效果。
结论及研究价值
本研究揭示了CNS中脑和脊髓Tregs在不同病理环境下的特性和功能差异，强调了组织环境在决定Tregs特性中的重要性。这些发现对于开发通过调节性T细胞实现组织特异性抗炎疗法具有重要意义。研究还提出，尽管不同组织特性明显，Tregs独特的修复因子和抑炎作用具备潜在的治疗应用前景。
研究亮点
- 显示了CNS中脑和脊髓Tregs的不同特性和功能差异。
- 突出了组织环境在Tregs特异性特性形成中比病理状态或抗原特异性更重要的作用。
- 阐述了Tregs的细胞迁移路径和环境相互作用，提供了对Tregs潜在治疗应用的新视角。
本研究深入探讨了中枢神经系统中Tregs的独特特性和功能，为未来基于Tregs的疾病治疗研究提供了丰富的数据支持和研究方向。