AMPA受体通过调控调节性T细胞分化影响自身免疫的新机制

《iScience》：The ionotropic AMPA receptor contributes to autoimmunity via altered regulatory T cell differentiation

本研究揭示了离子型AMPA受体在T细胞中的新型免疫调节功能。研究人员通过构建T细胞特异性AMPAR基因敲除模型，发现AMPAR缺失可通过增强IL-2/STAT5信号通路、促进mTORC1活化和脂质代谢重编程，显著提高诱导性调节性T细胞(iTreg)的分化能力和抑制功能，从而有效缓解实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)疾病严重程度。该研究为治疗多发性硬化等自身免疫疾病提供了新的靶点策略。

　　

在免疫系统精密调控的网络中，调节性T细胞(Treg)犹如"和平卫士"，负责维持机体免疫耐受，防止自身免疫反应的发生。然而，在多发性硬化(MS)等自身免疫疾病中，这种平衡被打破，效应T细胞(Teff)过度活化而Treg功能受损，导致免疫系统对自身组织发起攻击。近年来，越来越多的证据表明，传统认为仅存在于神经系统的分子在免疫系统中也发挥着意想不到的作用，其中离子型谷氨酸受体特别是AMPA受体(AMPAR)在T细胞上的表达引起了研究人员的关注。

尽管前期研究发现多发性硬化患者T细胞上AMPAR表达升高，且AMPAR拮抗剂在实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)模型中显示保护效果，但AMPAR在T细胞中的具体功能机制仍不清楚。为解决这一科学问题，约翰斯·霍普金斯大学的研究团队在《iScience》上发表了他们的最新发现。

关键技术方法

本研究主要采用T细胞特异性AMPAR基因敲除小鼠模型，通过实验性自身免疫性脑脊髓炎(EAE)评估自身免疫疾病表型。利用单细胞RNA测序(scRNA-seq)和批量RNA测序分析脊髓浸润T细胞的转录组特征。通过体外T细胞极化实验评估Th1、Th17和iTreg分化能力，并采用代谢通量分析检测细胞糖酵解和线粒体呼吸功能。同时使用流式细胞术分析细胞表面标志物、细胞因子分泌和信号通路活化情况。

研究结果

T细胞特异性缺失AMPAR保护小鼠免受严重实验性自身免疫性脑脊髓炎

研究人员首先通过将GluA1^fl/flGluA2^fl/flGluA3^fl/fl三重floxed小鼠与CD4Cre小鼠杂交，成功构建了T细胞特异性AMPAR敲除小鼠(T^△AMPAR)。这些小鼠在EAE模型中表现出显著减轻的瘫痪症状和体重下降，脊髓中浸润的免疫细胞数量减少，且CD4⁺T细胞产生的TNFα、GM-CSF、IFNγ和IL-17等促炎细胞因子水平明显降低。相反，T^△AMPAR小鼠脊髓中CD4⁺Foxp3⁺调节性T细胞比例显著增加。

单细胞RNA测序分析进一步揭示，T^△AMPARCD4⁺T细胞在Treg簇中的比例几乎是野生型的2倍。基因集富集分析(GSEA)显示，T^△AMPARTreg细胞中TGFβ和IL-2信号通路显著富集，同时mTORC1信号和糖酵解通路也明显上调。效应Treg相关基因如Gzmb(颗粒酶B)、Tnfrsf9(4-1BB)、IL2ra(CD25)、Tnfrsf4(OX40)和Tnfrsf18(GITR)的表达均升高，表明AMPAR缺失促进了效应Treg细胞的分化和功能。

T细胞特异性缺失AMPAR增强调节性T细胞极化

体外实验表明，AMPAR缺失并不影响Th1和Th17细胞的分化，但显著提高了诱导性Treg(iTreg)细胞中Foxp3的表达频率和强度。这种增强效应在IL-6存在的条件下仍然保持，说明AMPAR缺失使CD4⁺T细胞更倾向于向Foxp3⁺细胞分化。体内实验进一步证实，过继转移至Rag2^-/-宿主的T^△AMPAR初始CD4⁺T细胞在外周更容易分化为Foxp3⁺pTreg细胞。

功能分析显示，T^△AMPARiTreg细胞表达更高水平的活化标志物GITR和OX40，并且在体外和体内抑制实验中均表现出更强的免疫抑制能力。这些结果表明，AMPAR信号通路的缺失不仅增加Treg细胞的数量，还增强其功能活性。

AMPAR缺陷的CD4⁺T细胞改变细胞因子敏感性并向糖酵解和脂质代谢转变

机制研究发现，T^△AMPARCD4⁺T细胞对TGFβ和IL-2的敏感性增强，即使在低浓度细胞因子条件下仍能维持较高的Foxp3表达。虽然SMAD3磷酸化水平无显著变化，但STAT5磷酸化水平显著升高，且IL-2受体CD25的表达在整个iTreg分化过程中持续上调。

AMPAR缺失还导致mTORC1信号通路持续活化，表现为磷酸化mTOR水平维持和CD71表达增加。代谢分析显示，T^△AMPAR细胞糖酵解能力增强，但线粒体呼吸功能无显著改变。批量RNA测序发现胆固醇合成通路显著富集，Srebf2、Acaca、Fasn、Hmgcr和Sqle等脂质代谢相关基因表达上调。蛋白水平分析证实SREBP1和SREBP2的活化形式增加，细胞内脂肪酸和胆固醇含量也相应升高。

AMPAR拮抗剂可能提供治疗益处

药理实验表明，AMPAR竞争性拮抗剂NBQX处理可模拟遗传学敲除效果，增强WT CD4⁺T细胞向iTreg的分化，并上调4-1BB、GITR和CD71的表达。在EAE治疗模型中，NBQX给药显著减轻疾病严重程度，降低脊髓中IFNγ和IL-17的产生，同时增加Foxp3⁺Rorγt⁺细胞比例，证明AMPAR药理抑制具有治疗自身免疫疾病的潜力。

研究结论与意义

本研究首次阐明了AMPAR在T细胞中的免疫功能，揭示了其通过调控IL-2敏感性、mTORC1活化和代谢重编程来限制Treg细胞分化的新机制。在炎症环境中，谷氨酸水平升高可能通过激活T细胞上的AMPAR，抑制Treg细胞的生成和功能，从而促进自身免疫反应。相反，AMPAR的缺失或抑制则"解除"了对Treg分化的限制，增强免疫抑制功能。

这些发现不仅深化了对神经-免疫交叉对话的理解，还为自身免疫疾病的治疗提供了新策略。靶向T细胞上的AMPAR可能成为多发性硬化等疾病的新型治疗途径，通过促进内源性Treg细胞的功能来恢复免疫平衡。此外，研究强调了离子通道在免疫代谢调控中的重要作用，为免疫代谢研究开辟了新方向。

研究的局限性在于尚未完全排除AMPAR缺失对常规T细胞的潜在影响，未来利用Foxp3-Cre模型将有助于更精确地解析AMPAR在Treg细胞中的特异性功能。总体而言，这项工作确立了AMPAR作为连接代谢信号与T细胞命运决定的关键分子，为理解免疫调控提供了新视角。