zhongwen biaoti年龄依赖性Zap70表达调控胸腺T细胞阴性选择与新生儿调节性T细胞库建立的新机制

tuijian本期推荐《Nature Immunology》一项突破性研究：为解决新生儿与成人Treg细胞库差异形成机制这一免疫学难题，Stadinski团队发现胸腺细胞中Zap70表达的年龄依赖性差异是关键调控开关。研究表明新生儿胸腺细胞Zap70表达较低，导致钙信号传导减弱，使得高自反应性克隆逃避阴性选择而分化为Treg细胞。通过基因操作验证Zap70表达水平可直接调控T细胞选择命运，该发现为理解早期免疫耐受建立提供了新视角。

　　

jiedu免疫系统如何在生命早期建立耐受机制，一直是免疫学研究的核心问题。Foxp3⁺调节性T细胞（Treg）在维持自身免疫耐受中发挥关键作用，特别值得注意的是，新生儿期的Treg细胞库与成人存在显著差异——新生儿Treg细胞富含高自反应性克隆。这种年龄依赖性的T细胞库偏见提示着生命早期存在着独特的胸腺选择机制，然而长期以来，区分新生儿与成人Treg细胞选择的关键胸腺细胞特征始终不够明确。

为了解决这一科学问题，Brian D. Stadinski等研究人员在《Nature Immunology》上发表了最新研究成果。他们发现新生儿双阳性（DP）胸腺细胞在胸腺选择过程中无法像成人细胞那样上调Zap70表达，从而创造了钙信号传导的瓶颈。这种衰减的Zap70依赖性信号传导限制了阴性选择，使得高自反应性克隆能够逃避删除。通过调控Zap70表达可以改变这种平衡：在成人中降低Zap70表达能够挽救这些克隆的发育，而在新生儿中增加Zap70表达则会强制它们的删除。同样，通过增强LAT Y136介导的PLCγ1激活来增强新生儿钙信号传导，也能促进克隆删除。对儿科人类胸腺的分析显示，ZAP70表达在出生后第一年内保持低水平，这与胸腺Treg细胞发育的高峰窗口期相一致。

研究团队运用了多种关键技术方法：通过流式细胞术分析胸腺细胞亚群和信号分子表达；使用钙离子荧光指示剂Indo-1检测细胞内钙信号；采用TCR转基因小鼠模型（B3K506和YAe62β）研究胸腺选择；利用NR4A1-eGFP和NR4A3-Tocky荧光报告系统监测TCR信号强度；通过MHC-肽四聚体技术追踪抗原特异性T细胞；对人类儿科胸腺样本进行多参数分析；使用Zap70单倍体不足（Zap70^Het）和Zap70类似物敏感（Zap70^AS）小鼠模型调控Zap70表达水平；通过深度TCR测序技术分析T细胞库多样性。

新生儿胸腺细胞抵抗删除而倾向于转向

研究发现，新生儿胸腺中信号传导（CD5^int/hiTCRβ^int/hi）胸腺细胞的cleaved caspase-3表达比例约为成人的一半，而非信号传导群体中则无此差异。年龄依赖性的caspase-3差异在表达CD69和TCR的DP阶段最为明显。谱系定型后，包括CD25⁺CD4SP Treg前体细胞、Foxp3⁺ Treg细胞和IEL前体细胞在内的多个群体中都观察到类似的逐渐精细化过程。

新生儿胸腺细胞表现出衰减的钙信号传导

使用NR4A1-eGFP和NR4A3-Tocky荧光报告小鼠的研究发现，新生儿胸腺细胞显示较高水平的NR4A1，而成人胸腺细胞优先诱导NR4A3。这种差异在B3K506 TCR转基因DP胸腺细胞中得到了进一步证实，新生儿胸腺细胞对所有四种不同亲和力配体都表现出更强的NR4A1诱导。

新生儿DP胸腺细胞表现出选择性钙信号传导损伤

直接钙信号检测显示，新生儿B3K506 DP胸腺细胞 consistently表现出比成人对应细胞更弱的钙反应，包括内质网钙释放和储存操作性钙通道（CRAC）的钙内流。尽管钙信号传导受损，但新生儿胸腺细胞保持了ERK通路的稳健激活，水平与成人相当或更高。

增强钙信号传导消除新生儿偏见的T细胞

使用Lat^G135D小鼠（其中 LAT Y136前的甘氨酸被天冬氨酸取代）的研究表明，增强的钙信号传导促进了超抗原敏感克隆的删除，阻碍了它们向Treg细胞谱系的转向。在YAe62β模型中，LAT-G135D表达导致新生儿期Padi4特异性Treg细胞的丢失。

新生儿胸腺细胞表达较低的Zap70水平

对TCR近端信号组分的分析发现，Zap70在RNA转录本和蛋白表达模式上独特地富集于成人而非新生儿。成人显示跨发育阶段Zap70表达的渐进增加，而新生儿从选择前DP1阶段到胸腺选择进行中和选择后（DP2和DP3）阶段都显示 consistently较低的表达模式。

Zap70表达水平决定钙信号传导强度

分析来自野生型、单等位基因Zap70（Zap70^Het）和Zap70类似物敏感（Zap70^AS）小鼠的胸腺细胞发现，Zap70表达水平直接影响钙信号传导强度。降低Zap70表达选择性限制钙反应和NFAT核转位，而 elevated Zap70表达增强钙流并促进NFAT核转位。

受限的Zap70促进新生儿样Treg细胞发育

在Zap70^Het背景下，成人胸腺中超抗原敏感T细胞的发育部分恢复，成年Zap70^Het CD4SP细胞优先分化为Treg细胞而非经历凋亡。在YAe62β模型中，Zap70单倍体不足在成人中挽救了Padi4特异性Treg细胞发育到接近新生儿水平。

elevated Zap70促进成人样阴性选择

新生儿Zap70^AS胸腺细胞中成人样Zap70表达放大了超抗原介导的敏感TCR Vβ亚群删除，重现了成人阶段的删除模式。同样，Padi4特异性Treg细胞发育在携带Zap70^AS的小鼠新生儿期大大减少。

Zap70表达水平控制新生儿Treg细胞发育

对常规CD4SP和Treg细胞的TCR Vα2深度测序显示，野生型新生儿Treg细胞TCR库与Zap70^Het小鼠的新生儿和成人Treg库最相似，而与Lat^G135D和Zap70^AS小鼠中发育的Treg库高度不同。

较低的ZAP70标记人类激动剂选择的年龄窗口

对人类儿科胸腺样本的分析显示，ZAP70表达在1岁以上个体的DP2和DP3胸腺细胞中显著增加。婴儿期胸腺细胞表现出受损的钙反应但保持相当的ERK激活，这与小鼠中的观察结果相似。低ZAP70表达窗口与Treg细胞发育高峰重叠，表明ZAP70在塑造早期人类胸腺细胞选择和库形成中的潜在作用。

研究表明，胸腺通过调节Zap70表达水平来微调TCR介导的钙信号传导，使得高自反应性T细胞克隆能够存活并贡献于新生儿Treg细胞库。这一年龄依赖性的胸腺选择调节提供了一个独特的发育窗口，塑造了早期免疫稳态和耐受。研究不仅揭示了Zap70在胸腺选择中的新功能，还为理解早期免疫系统发育提供了重要机制洞察，对自身免疫疾病和免疫耐受相关疾病的治疗策略开发具有重要启示意义。

该发现的重要意义在于：首先，它确定了Zap70表达水平作为胸腺选择的关键调节开关，解释了新生儿与成人Treg细胞库差异形成的分子机制；其次，研究揭示了钙信号传导在胸腺选择中的精细调控作用，特别是Zap70对LAT Y136磷酸化的效率差异如何影响信号传导阈值；第三，在人类胸腺中的验证表明这一机制在物种间的保守性，强调了其生物学重要性；最后，这些发现为靶向胸腺选择过程治疗自身免疫疾病提供了新的潜在策略，通过调节Zap70表达或活性可能能够重塑T细胞库组成。

总的来说，这项研究深入阐明了年龄依赖性Zap70表达通过调节钙信号传导而控制胸腺阴性选择和Treg细胞发育的分子机制，为理解早期免疫耐受建立提供了重要理论依据，对免疫系统发育和自身免疫疾病研究领域具有重要贡献。