2015年4月24日 訊 /生物谷BIOON/ --針對自身抗原的T細胞是自身免疫疾病的主要原因，因而在正常狀態下，針對自身抗原的T細胞在成熟之前就在胸腺中被機體識別並刪除了，這一過程被稱為"克隆刪除"。介導克隆刪除的關鍵是位於胸腺中的表皮細胞與樹突狀細胞，它們表達MHC II，並能夠呈遞自身的抗原物質。一旦有T細胞能夠識別該抗原-MHC II複合體，那麼就會啟動細胞死亡的程序。
然而，腸道微生物特異性的T細胞的產生就變得十分有趣了。首先，腸道微生物攜帶的抗原物質並不是機體的自身抗原，也不會被胸腺中的上皮細胞或樹突狀細胞呈遞，因而不存在胸腺陰性選擇的可能，而正常人卻不會引發嚴重的腸道炎症。特殊情況下，比如IBD（immune bowel disease）患者，它們的腸道部位會產生大量的微生物特異性的效應T細胞，這又是怎麼回事呢？
近年來一些研究發現腸道內的調節性T細胞能夠控制局部的免疫反應，這是一個說得過去的理由，因為調節性T細胞能夠特異性抑制效應T細胞的活性。不過有沒有其它的方式存在呢？
另外一些研究發現腸道內存在一類III型先天免疫細胞（ILC-III），這類細胞能夠表達MHC-II。遺傳學手段發現如果將ILC-III內部的MHC-II敲除後會導致急劇的腸炎。這一實驗結果暗示ILC-III的抗原呈遞能力對於維持腸道免疫穩態的作用。
最近，來自cornell 大學的Gregory F. Sonnenberg在《science》雜誌在線發表了他們對這一問題的深入研究。
首先他們發現CCR6+ ILC-III是腸繫膜等腸道淋巴結中豐度很高的ILC類型的細胞。之後，他們比較了野生型小鼠與CIITA-/-小鼠的ILC-III內部MHC-II的表達量，證明了MHC-II在其中的表達依賴於上遊信號分子CIITA。CIITA在小鼠中的表達依賴於多種不同的啟動子，包括p-II，p-III，p-IV。作者通過遺傳學手段證明ILC-III中MHC-II的表達依賴於p-IV，這與B細胞以及樹突狀細胞是不同的。
之後，作者重複了之前的工作，他們比較了野生型小鼠與ILC-III特異性MHC-II-/-小鼠腸道T細胞的激活情況。結果顯示：缺失突變體小鼠效應T細胞數量明顯低於野生型小鼠，然而天然T細胞以及調節性T細胞的數量沒有明顯差異。另外，作者發現突變體小鼠體內的效應T細胞能夠對糞便中的抗原產生反應，而對自身的抗原沒有反應。這一結果暗示了ILC-III確實存在調節腸道T細胞活性的能力，而這一能力是由其抗原呈遞能力決定的。
為了進一步證明這一觀點，作者將上述ILC-III特異性MHC-II-/-小鼠與梭狀芽胞桿菌CBir1特異性TCR轉基因小鼠進行雜交獲得了"雙轉"小鼠。實驗結果顯示，ILC-III內部MHC-II的缺失並不影響胸腺中CBir1特異性T細胞的成熟，然而在腸道附近淋巴結中特異性T細胞的數量相對於對照組明顯增多。為了證明上述效應與腸道微生物相關，作者平行地雜交獲得了ILC-III特異性MHC-II-/-小鼠與OT-II小鼠的"雙轉II號"小鼠。結果顯示：OT-II特異性T細胞在胸腺以及腸道附近淋巴結中的熟練相對於野生型均沒有變化。由於OT-II並不會受腸道微生物的影響而CBir1可以，所以這一實驗證明了ILC-III的抗原呈遞選擇性與效應。
為了在體內證明ILC-III對細菌特異性T細胞的調節作用，作者構建了只在ILC-III中有MHC-II表達的小鼠。由於這一類小鼠系統性缺乏MHC-II，體內的T細胞基本不發育，所以只能通過移植的手段將CBir1特異性T細胞轉移到該轉基因小鼠體內，同樣，作為對照，CBir1特異性T細胞也轉入了野生型小鼠體內。結果顯示，在野生小鼠體內，該天然T細胞出現明顯的增殖（CFSE標記法），然而，在完全缺乏MHC-II的小鼠以及只有在ILC-III中表達MHC-II的小鼠體內這一增殖與分化的效應變得很弱。之後，作者將CBir1T細胞進行體外激活，然後把激活後的T細胞移植到小鼠體內，結果顯示：相對於野生型，轉基因小鼠腸道附近淋巴結中效應T細胞的數量與比例均明顯下降。
那麼這一減少的原因是什麼呢？作者猜測可能是由於發生了遷移，細胞增殖減慢或者是發生了細胞死亡。然而，實驗結果顯示這部分移植後的細胞並不會富集在其它淋巴器官，同時他們的增殖能力也沒有明顯減弱。為了研究這一問題，作者進行了體外的ILC-III與T細胞的共培養實驗。
實驗結果顯示在有ILC-III存在的情形下T細胞的數量確實會減少，而這一效應能夠被MHC-II中和性抗體阻斷。之後，作者發現了共培養條件下caspase-3的激活以及Annexin-5陽性細胞的增多，標誌著細胞凋亡事件的發生。
這一事件與胸腺中發生的"陰性選擇"十分相像。在胸腺陰性選擇中，自身特異性T細胞的凋亡伴隨著NUR77的表達與bim的上調。有趣的是，作者在共培養實驗中發現了相同的現象。而且Bim的上調對於T細胞的凋亡十分重要。進一步發現，該凋亡事件的發生不僅依賴於MHC-II與TCR的相互作用，也依賴共刺激分子，但是作者發現死亡受體FAS並不參與這一過程。
有研究認為細胞凋亡也受到細胞因子影響，作者傾向於贊同這一觀點。與此相符，實驗發現共培養的細胞凋亡事件可以被人為加入IL-2所緩解。
最後，作者希望了解在患有腸炎（IBD，克羅恩病等）的患者中是否這一機制受到破壞。通過分析病人的樣本，作者發現病人腸道組織中ILC表面MHC-II的表達量受到明顯抑制，尤其是ILC-III。之後，作者發現了ILC-III的MHC-II表達量與IL-17的數量以及腸道的微生物特異性抗體含量存在明顯的反向相關性。
綜上，作者提出了腸道ILC-III型細胞能夠通過抗原呈遞的方式介導類似於"陰性選擇"的過程來控制腸道的免疫反應，而在IBD等患者中這一機制受到了破壞。（生物谷Bioon.com）
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PMID：
Group 3 innate lymphoid cells mediate intestinal selection of commensal bacteria-specific CD4+ T cells
Matthew R. Hepworth, Thomas C. Fung, Samuel H. Masur, Judith R. Kelsen, Fiona M. McConnell, Juan Dubrot, David R. Withers, Stephanie Hugues, Michael A. Farrar, Walter Reith, Gérard Eberl, Robert N. Baldassano, Terri M. Laufer, Charles O. Elson, Gregory F. Sonnenberg
Inflammatory CD4+ T cell responses to self or commensal bacteria underlie the pathogenesis of autoimmunity and inflammatory bowel disease (IBD), respectively. While selection of self-specific T cells in the thymus limits responses to mammalian tissue antigens, the mechanisms that control selection of commensal bacteria-specific T cells remain poorly understood. Here, we demonstrate that group 3 innate lymphoid cell (ILC3)-intrinsic expression of major histocompatibility complex class II (MHCII) is regulated similarly to thymic epithelial cells and that MHCII+ ILC3s directly induce cell death of activated commensal bacteria-specific T cells. Further, MHCII on colonic ILC3s was reduced in pediatric IBD patients. Collectively, these results define a selection pathway for commensal bacteria-specific CD4+ T cells in the intestine and suggest that this process is dysregulated in human IBD.