Nature子刊：李華兵團隊發(fā)現Treg特異性lncRNA維持老年肝臟的免疫代謝穩(wěn)態(tài)

子孫滿堂康復師 2023-06-09 發(fā)布于黑龍江

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來源：免疫所 2023-06-08 11:38

該研究通過對比年輕及衰老小鼠的Treg細胞非編碼RNA表達譜和肝臟脂質譜，首次揭示了Treg特異性核lncRNA-Altre通過結合YY1調節(jié)線粒體活性和Treg功能，維持肝臟免疫微環(huán)境穩(wěn)態(tài)，進而延緩

老齡化是全球人口發(fā)展的趨勢，中國的老齡化目前正在快速發(fā)展。在衰老過程中，免疫和代謝系統(tǒng)發(fā)生紊亂，導致免疫代謝障礙，進而加快老年性疾病的發(fā)生、發(fā)展。肝臟是唯一具有再生功能的代謝器官，具有廣泛的功能如解毒、蛋白質合成和脂質代謝等。同時，肝臟也是一個重要的免疫組織，各種免疫細胞在這里暫時或永久分布，對衰老細胞進行免疫監(jiān)測，在維持免疫代謝穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮著關鍵作用。先前研究發(fā)現，調節(jié)性T淋巴細胞（Treg）對維持肝臟疾病中免疫耐受和代謝平衡過程十分重要，但Treg在肝臟衰老過程中發(fā)揮的生理病理學功能的分子機制仍然未知。

長鏈非編碼RNA（lncRNA）缺乏蛋白質編碼能力，在表觀遺傳學、轉錄或轉錄后水平上特異性調節(jié)基因表達。近年來，很多研究證據表明，lncRNA與線粒體功能和各種衰老相關疾病的發(fā)生以及Treg的分化和功能都密切相關。相對于其它CD4+效應T細胞，Treg表現出獨特的代謝特征，即其線粒體代謝功能明顯增強，但lncRNA是否在衰老過程中調控Treg的線粒體穩(wěn)態(tài)并影響老年性疾病進程的機制尚不清楚。

2023年6月6日，上海交通大學醫(yī)學院上海市免疫學研究所李華兵團隊在 Nature 子刊 Nature Aging 上發(fā)表了題為：A Treg-specific long noncoding RNA maintains immune-metabolic homeostasis in aging liver 的研究論文。

該研究首次發(fā)現Treg特異性細胞核lncRNA-Altre通過靶向結合核轉錄因子YY1，調控線粒體功能性基因的表達，維持Treg線粒體功能和肝臟免疫代謝穩(wěn)態(tài)，進而抑制老年肝臟疾病的發(fā)生、發(fā)展。

在該研究中，研究團隊首先通過運用na?ve T、Th17和Treg細胞亞群進行l(wèi)ncRNA測序，結合公共測序數據庫發(fā)現一種在Treg細胞核中特異性表達的lncRNA，且與衰老進程密切相關，命名為Altre（Aging Liver Treg-expressed non-protein coding RNA）。

為了研究Altre調控Treg細胞在衰老進程中的作用，研究人員分別構建了CD4+ T細胞特異性敲除小鼠（Altrefl/fl Cd4Cre）和Treg細胞特異性敲除小鼠（Altrefl/fl Foxp3Cre），通過自身免疫性腦脊髓炎模型、腫瘤移植模型、T細胞過繼轉輸誘導的炎癥性腸病模型，結合體外T細胞分化、增殖和凋亡等實驗，證實了Altre缺失并不影響年輕小鼠CD4+ T細胞和Treg細胞的增殖、凋亡和功能穩(wěn)態(tài)；但是在老年小鼠中，Altre缺失會導致肝臟Treg細胞數量顯著減少，進而誘發(fā)肝臟炎癥性微環(huán)境，促進肝臟損傷、纖維化及癌癥的發(fā)生（圖1）。

圖1 老年小鼠肝臟Treg中Altre缺失促進肝臟纖維化和癌癥的發(fā)生

隨后，研究人員進一步通過全基因組測序證實了Altre缺失對年輕小鼠Treg幾乎沒有影響，但Altre敲除的老年小鼠肝臟Treg中下調基因參與的信號傳導主要富集在代謝相關途徑，提示Altre可能對于維持老年小鼠肝臟Treg線粒體功能穩(wěn)態(tài)十分重要。通過線粒體透射電鏡和線粒體功能學等實驗，發(fā)現Altre耗竭導致老年小鼠Treg線粒體的體積變小、結構完整性及有氧呼吸能力下降，誘導了活性氧的積累并導致Treg代謝功能障礙，從而增加了老年小鼠肝內Treg的凋亡（圖2）。

圖2：Altre耗竭導致老年小鼠Treg的代謝功能受損，線粒體的有氧呼吸能力、體積及結構完整性下降

由于Altre缺失并不會影響年輕鼠和老年鼠Treg中其鄰近基因的表達，因此研究人員推測核lncRNA-Altre可能與特異性轉錄因子相互作用，通過對染色質的順式或反式作用調節(jié)靶基因的表達。研究人員通過蛋白質譜和Co-IP等實驗，證實了Altre與核轉錄因子YY1相結合。研究表明，YY1可以作為轉錄激活因子或阻遏因子發(fā)揮作用，這取決于它與染色質上結合的不同輔助因子的相互作用。

隨后，研究人員通過YY1結合基序分析和ChIP-qPCR實驗證實了Altre與YY1結合，抑制YY1在染色質上的特異性位點占據，進而調控一組線粒體功能基因的表達，在老年小鼠肝臟中維持線粒體活性和Treg功能。老年肝臟常伴有嚴重的脂質積聚和脂質代謝紊亂，為了進一步闡明Altre特異調控老年小鼠肝臟Treg存活和線粒體功能的分子機制，研究人員通過肝臟脂質組學分析確定了一類由衰老肝臟分泌的特定脂質體，可以驅動Altre敲除年輕小鼠Treg的衰老和凋亡，但敲低YY1可以逆轉該體系下Altre缺失導致的加速凋亡表型，提示衰老過程中的肝臟脂質冗積是觸發(fā)Altre-YY1復合物調節(jié)Treg凋亡的關鍵因素之一（圖3）。

圖3：脂質-lncRNA Altre-YY1軸維持Treg線粒體功能，在老年肝臟疾病進程中發(fā)揮重要調控作用

綜上所述，該研究通過對比年輕及衰老小鼠的Treg細胞非編碼RNA表達譜和肝臟脂質譜，首次揭示了Treg特異性核lncRNA-Altre通過結合YY1調節(jié)線粒體活性和Treg功能，維持肝臟免疫微環(huán)境穩(wěn)態(tài)，進而延緩肝臟衰老的機制，為臨床上預防和治療老年相關肝臟疾病提供了理論依據和潛在靶點。同時，也為后續(xù)研究提供了一個肝臟衰老的小鼠模型。

上海交通大學醫(yī)學院上海市免疫學研究所丁陳波、余志斌和周靜博士，以及耶魯大學醫(yī)學院 Esen Sefik博士為論文共同第一作者，上海交通大學醫(yī)學院上海市免疫學研究所李華兵研究員為論文通訊作者。該項目得到了上海交通大學醫(yī)學院上海市免疫學研究所葉幼瓊研究員、李斌研究員、附屬瑞金醫(yī)院胡偉國教授、美國耶魯大學醫(yī)學院Richard A. Flavell院士等合作實驗室老師和同學們的大力支持。本研究得到國家重點研發(fā)項目、國自然基金、上海市科委等項目資助。