内在microRNA-10a通过协调转录、代谢和上皮修复途径,限制调节性T细胞的抑制功能及肠道修复过程
《Advanced Science》:Intrinsic MicroRNA-10a Restricts Regulatory T Cell Suppressive Function and Intestinal Repair by Coordinating Transcriptional, Metabolic, and Epithelial Repair Pathways
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时间:2025年11月05日
来源:Advanced Science 14.1
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miR-10a通过调控代谢重编程(靶向Uqcrq)和肠屏障修复(靶向Areg)负向调节调节性T细胞(Tregs)的抑制功能,同时不影响Treg稳定性与分化。研究发现miR-10a缺乏的Tregs在抑制肠道炎症、调节线粒体氧化磷酸化和促进肠上皮修复中更具活性,为炎症性肠病(IBD)治疗提供了新靶点。
在人体免疫系统中,调节性T细胞(Tregs)发挥着至关重要的作用,它们不仅能够维持免疫稳态,还能有效抑制过度的炎症反应,尤其是在肠道等黏膜组织中。Tregs通过产生转化生长因子β(TGFβ)和白细胞介素10(IL-10)等细胞因子,限制效应T细胞的增殖和活性,从而防止免疫介导的炎症。近年来,尽管许多研究关注Tregs的分化与功能的正向调控因子,但对于那些抑制Tregs转录和代谢程序的负向调控机制,理解仍显不足。本文探讨了miR-10a在Treg功能中的关键负向调控作用,并揭示了其与肠道上皮细胞之间的相互作用,为炎症性肠病(IBD)的治疗提供了新的思路。
miR-10a是一种短的非编码RNA,属于微小RNA(miRNA)家族,具有调节基因表达的潜力。miRNA通常通过与靶基因的3'非翻译区(3'UTR)结合,影响其表达水平。研究发现,miR-10a在Tregs中高度表达,且其缺失会导致Tregs功能增强,尤其是在抑制肠道炎症方面表现出更强的能力。然而,令人惊讶的是,miR-10a的缺失并未影响Tregs的稳定性或分化能力,这表明miR-10a在调控Treg功能时,其作用可能更侧重于特定的代谢和转录调控机制。
研究团队通过构建Treg特异性miR-10a敲除小鼠模型,观察到这些小鼠在面对炎症刺激时,表现出较轻的肠道炎症。进一步的实验表明,miR-10a缺失的Tregs在体外和体内均表现出更强的抑制能力,能够更有效地抑制效应T细胞的增殖。这一发现表明,miR-10a可能通过抑制某些关键基因的表达,间接调控Tregs的活性。例如,通过单细胞和整体转录组分析,研究发现miR-10a的缺失促进了效应Treg(eTreg)表型的形成,这一表型特征包括Blimp1的表达升高,而Blimp1是miR-10a的直接靶标。这种表型变化意味着miR-10a可能通过抑制Blimp1的表达,来降低Tregs的抑制能力。
此外,miR-10a还通过调控线粒体氧化磷酸化(OXPHOS)间接影响Tregs的功能。研究中,miR-10a的缺失导致线粒体呼吸链中Uqcrq基因的表达增加,而Uqcrq是线粒体复合体III的一个组成部分,对线粒体氧化过程至关重要。实验表明,Uqcrq的缺失会削弱Tregs的抑制能力,而miR-10a的缺失则增强了这一功能。这说明miR-10a通过调控线粒体代谢,间接影响Tregs的抑制能力。然而,miR-10a的缺失并未影响Tregs的稳定性,这表明线粒体代谢和Treg稳定性可能是由不同的分子机制调控的。
在肠道屏障功能方面,miR-10a的缺失还通过调控另一个靶标——amphiregulin(Areg)影响Tregs的功能。Areg是一种表皮生长因子(EGF)家族成员,对于黏膜上皮的修复至关重要。实验中发现,miR-10a的缺失导致Areg的表达增加,而Areg的缺失则削弱了Tregs对肠道屏障功能的促进作用。这意味着miR-10a可能通过抑制Areg的表达,限制Tregs在肠道屏障修复中的作用。然而,miR-10a缺失的Tregs在肠道中的屏障功能反而得到了增强,这表明Areg在Tregs中可能具有双重作用,既参与修复,又在某些情况下抑制其功能。
研究还发现,miR-10a对Tregs的调控具有特定的细胞亚群偏好性。通过单细胞RNA测序分析,研究团队将Tregs分为三种不同的亚群:中央Treg(cTreg)、效应Treg(eTreg)以及非淋巴组织(NLT)样Treg。miR-10a的缺失主要影响eTreg和NLT样Treg,使得这些亚群的表达水平显著增加,而cTreg的表达则有所减少。这提示miR-10a可能在特定的Treg亚群中发挥更显著的调控作用。例如,eTreg通常具有更强的抑制能力,而miR-10a的缺失可能通过促进eTreg的分化,间接增强其抑制功能。
此外,研究还探讨了miR-10a调控Tregs功能的潜在机制。通过双荧光素酶实验,研究团队验证了miR-10a对Prdm1、Uqcrq和Areg的直接调控作用。Prdm1编码Blimp1,而Blimp1在Tregs中被发现是抑制功能的关键因子。Uqcrq是线粒体复合体III的一个亚基,其表达变化影响线粒体氧化过程,从而影响Tregs的代谢状态。Areg则通过促进肠道上皮细胞的修复,影响肠道屏障的完整性。这些发现揭示了miR-10a在Tregs功能调控中的多方面作用,包括转录调控、代谢调控以及与上皮细胞的交互作用。
在临床应用方面,miR-10a的调控机制为IBD的治疗提供了新的可能性。当前,针对Tregs的治疗策略主要集中在增强其抑制能力,而miR-10a的缺失却表现出增强Tregs功能的效果。这表明,通过抑制miR-10a,可能能够增强Tregs的抑制能力,从而在IBD等炎症性疾病中发挥治疗作用。然而,这一思路仍需在人体中进一步验证,尤其是在Tregs的表达水平和其在不同炎症状态下的调控作用方面。
此外,研究还发现,miR-10a的调控作用可能具有细胞类型特异性。例如,在Tregs中,miR-10a的缺失影响了线粒体代谢和Areg的表达,但在其他免疫细胞中,miR-10a的调控作用可能不同。这提示在设计基于miR-10a的治疗策略时,需要考虑其在不同细胞类型中的表达模式和调控机制,以避免可能的副作用。
研究中使用的实验方法包括多种先进的技术,如单细胞RNA测序、双荧光素酶报告基因实验、线粒体功能分析等。这些技术帮助研究团队从多个层面解析miR-10a在Tregs中的作用。例如,通过单细胞测序,研究团队能够识别不同Treg亚群的基因表达特征,并进一步分析miR-10a缺失对这些亚群的影响。通过双荧光素酶实验,研究团队验证了miR-10a对Prdm1、Uqcrq和Areg的直接调控作用,为miR-10a在Tregs功能调控中的作用提供了分子层面的证据。
线粒体功能的评估通过氧消耗率(OCR)测定和ATP水平检测完成。这些实验表明,miR-10a的缺失会增强线粒体的氧化能力,从而提高Tregs的抑制功能。然而,这一增强作用并不影响Tregs的稳定性,说明Tregs的分化和功能可能由不同的分子机制调控。
总的来说,这项研究揭示了miR-10a在Tregs功能调控中的复杂作用。它不仅通过调控Blimp1、Uqcrq和Areg等关键分子,影响Tregs的抑制能力、代谢状态和肠道屏障功能,还通过与肠道上皮细胞的相互作用,进一步调控其在肠道环境中的功能。这些发现不仅加深了我们对Tregs调控机制的理解,也为IBD等炎症性疾病的治疗提供了新的思路。未来的研究可以进一步探索miR-10a在人类Tregs中的表达模式,以及其在不同疾病状态下的调控作用,从而为开发基于miR-10a的治疗策略奠定基础。
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