WNK1 竟成 T 细胞激活 “密码”，解锁 T 细胞依赖抗体反应新机制

为解决 WNK1 在 T 细胞依赖（TD）免疫反应中的作用问题，研究人员开展了 WNK1 对 CD4? T 细胞功能影响的研究。结果发现 WNK1 对 T 细胞增殖和 TD 抗体反应至关重要。该研究为理解免疫机制提供新视角，推荐科研读者阅读。

　　

在免疫系统这个庞大而神秘的 “王国” 里，T 细胞（一种淋巴细胞，在免疫反应中扮演关键角色）的激活就像是启动了一场精密的战斗部署，它对于适应性免疫反应（机体在抗原刺激下，免疫系统发生一系列变化以对抗病原体的过程）至关重要。其中，CD4? T 细胞（T 细胞的一个亚群，在免疫调节中发挥重要作用）的激活更是重中之重，它能诱导 T 细胞活化、增殖和分化，进而产生 T 细胞依赖（TD）的抗体反应，这是免疫系统抵御外敌的重要武器。

一直以来，科学家们都在努力探索 CD4? T 细胞激活的奥秘。WNK1 激酶，这个在肾脏中负责调节渗透压（维持细胞内外水分平衡的一种机制）的 “小能手”，引起了研究者们的注意。此前的研究发现，它在 T 细胞的黏附和迁移过程中发挥着作用，但 WNK1 在 TD 免疫反应中到底扮演着怎样的角色，却还是个未解之谜。为了揭开这个谜团，来自 作者[第一作者单位] 的研究人员踏上了探索之旅。他们的研究成果发表在《Nature Communications》期刊上，论文题目为《WNK1-mediated water influx is required for CD4? T cell activation and T-dependent antibody responses》 。研究发现，WNK1 在 CD4? T 细胞增殖以及 TD 抗体反应中起着不可或缺的作用，这一发现为理解免疫系统的工作机制打开了新的窗口。

为了深入研究，研究人员运用了多种关键技术方法。他们通过构建各种基因工程小鼠模型，比如带有特定基因敲除或突变的小鼠，来观察基因变化对 T 细胞功能的影响。利用流式细胞术（一种可以对细胞进行定量分析和分选的技术），精确检测细胞的各种特征，包括细胞表面分子的表达、细胞内蛋白的磷酸化水平等。还借助 RNA 测序技术，全面分析细胞内基因的表达情况，从而深入了解细胞的分子机制。

下面我们来详细看看他们的研究结果。

• WNK1 对 T?FH?细胞生成和类别转换抗体反应至关重要：研究人员构建了 Wnk1 基因条件性敲除的小鼠模型，具体是利用带有 loxP - flanked 等位基因的 Wnk1（Wnk1?fl? ）小鼠、Wnk1 功能缺失等位基因（Wnk1? ）小鼠以及 tamoxifen - inducible Cre recombinase 表达小鼠（ROSA26?CreERT2? ，RCE），得到 Wnk1?fl/-?RCE 小鼠和对照 Wnk1?fl/+?RCE 小鼠 。通过骨髓移植实验，他们发现缺乏 WNK1 的 αβT 细胞无法产生 NP - 特异性 IgG1 抗体，这是 TD 反应的一个重要标志。进一步研究发现，WNK1 缺陷的 OT - II T 细胞增殖严重受损，T?FH?细胞数量极少。这表明 WNK1 在 T?FH?细胞生成和类别转换抗体反应中起着关键作用。
• WNK1、OXSR1 和 STK39 是 TCR 诱导的 CD4? T 细胞增殖所必需的：在体外实验中，研究人员将 WNK1 表达和缺失的 CD4? OT - II T 细胞与骨髓来源的 APCs（抗原呈递细胞，能摄取、加工和呈递抗原给 T 细胞）共同培养，或者用抗 CD3ε 和抗 CD28 抗体激活纯化的幼稚 CD4? T 细胞。结果发现，WNK1 缺陷的 T 细胞增殖能力明显下降。研究人员还分析了表达激酶失活等位基因 Wnk1?D368A? 的 CD4? T 细胞以及用 WNK 激酶抑制剂（WNK463）处理的 WT CD4? T 细胞，发现它们的细胞分裂都显著减少。此外，研究人员利用带有 loxP - flanked 等位基因的 Oxsr1（Oxsr1?fl? ）小鼠和表达不能被 WNK1 磷酸化激活的 STK39 突变体（Stk39?T243A? ）的小鼠进行实验，发现 Oxsr1?/?Stk39?T243A/T243A? RCE 双突变 CD4? T 细胞的 TCR/CD28 诱导的增殖也减少。这些结果表明，WNK1 - OXSR1 - STK39 通路是 CD4? T 细胞增殖所必需的。
• WNK1 通路对细胞周期进展至关重要：研究人员观察到，在 TCR/CD28 刺激后，WNK1 缺陷的 T 细胞上调 Ki67（一种细胞增殖相关的核蛋白）的速度比对照细胞慢，这意味着它们进入细胞周期的时间延迟。而且，WNK1 缺陷的细胞在 G2 期积累的比例增加，DNA 复制和 S 期进展也严重受损。同样，Oxsr1?/?Stk39?T243A/T243A? RCE 双突变 T 细胞也存在类似的细胞周期进展问题。这说明 WNK1、OXSR1 和 STK39 是 CD4? T 细胞有效退出 G0 期并顺利通过 S 期和 G2 期所必需的。
• WNK1 通路是早期 TCR 信号传导所必需的：通过流式细胞术分析，研究人员发现 WNK1 抑制对 TCR 刺激后最早可测量的生化变化之一 ——CD3ζ（TCR 的一个组成部分）的 Y142 磷酸化（p - CD3ζ）没有影响，但会显著降低 ZAP70 激酶的 Y319 磷酸化（p - ZAP70）和 ERK 激酶的 T202 和 Y204 磷酸化（p - ERK）。类似地，Oxsr1?/?Stk39?T243A/T243A? RCE T 细胞中 TCR/CD28 刺激的 p - ERK 也减少。这表明 WNK1 - OXSR1 - STK39 信号通路是 TCR/CD28 诱导的 p - ERK 所必需的。
• WNK1 通路缺陷导致 ATR 依赖的细胞周期停滞在 G2 期：免疫印迹分析发现，WNK1 抑制的 T 细胞在 TCR 和 CD28 刺激后，单链和双链 DNA 损伤标记物（p - RPA32 和 γH2AX）没有显著升高，但 ATR（一种与 DNA 损伤修复和细胞周期调控相关的激酶）活性增加，表现为磷酸化 CHK1（p - CHK1）水平升高。用 ATR 抑制剂（AZD6738）处理后，G2 期细胞的比例显著降低。这说明受损的 TCR/CD28 信号通过 WNK1、OXSR1 和 STK39 导致 ATR 激活和细胞周期停滞。
• 高渗激活 WNK1 不足以导致 T 细胞激活：研究人员用高渗培养基处理 T 细胞，发现虽然高渗培养基能诱导 WNK1 激活（通过检测 OXSR1 的 Ser325 磷酸化增加来判断），但不能诱导 p - ERK 增加，也不会使细胞表达 Ki67 或进入细胞分裂。相反，较高的渗透压还会部分抑制抗 CD3ε/ 抗 CD28 诱导的 T 细胞激活。这表明 WNK1 激活本身不足以导致 T 细胞激活。
• Na?和 Cl?离子对 TCR/CD28 诱导的 ERK 激活很重要：研究人员发现，TCR/CD28 刺激会导致 K? 流入增加，而这种增加会被 WNK 抑制剂阻断。降低细胞外 Na? 和 Cl? 离子浓度或用 gluconate 替代 Cl? 离子，都会损害 TCR - CD28 刺激的 p - ERK。虽然研究人员未能确定这是否是由于 SLC12A 介导的离子流入，但这些结果表明 TCR 信号通过 WNK1 导致离子流入，并且 Na? 和 Cl? 离子对 TCR/CD28 诱导的 T 细胞激活很重要。
• AQP3 对 TCR 诱导的激活至关重要：研究人员发现，TCR/CD28 刺激会使 WT 幼稚 CD4? T 细胞体积增加，而 WNK 抑制剂处理会抑制这种体积增加。RNA 测序分析显示，CD4? T 细胞表达 AQP3、AQP9 和 AQP11 三种水通道蛋白，其中 AQP3 表达水平最高。用 AQP3 抑制剂处理或 AQP3 基因缺陷的 CD4? T 细胞，TCR/CD28 诱导的增殖和 p - ERK 都会减少。这表明 AQP3 在 TCR/CD28 诱导的激活中起着重要作用，TCR 信号通过 WNK1、OXSR1 和 STK39 可能导致水进入细胞，这一过程可能通过 AQP3 进行。
• WNK1 依赖的水流入是 TCR 信号传导和 G1 期进入所必需的：研究人员在低渗培养基中刺激 WNK1 缺陷的 CD4? T 细胞，发现低渗培养基能恢复 WNK1?D368A? 表达的 T 细胞和 WNK 抑制剂处理的 T 细胞中 TCR/CD28 刺激的 p - ERK 和 Ki67 上调。而等渗但 Na? 和 Cl? 离子浓度降低的培养基则不能起到恢复作用。这表明 TCR/CD28 共刺激 CD4? T 细胞会导致由 WNK1 - OXSR1 - STK39 - AQP3 信号通路介导的水进入细胞，这是 TCR/CD28 诱导的 ERK 激活和进入 G1 期所必需的。

综合研究结果和讨论部分，这项研究意义重大。研究人员发现 WNK1 信号通路在 CD4? T 细胞增殖以及 TD 抗体反应中起着核心作用。WNK1 通路的活性对于幼稚 CD4? T 细胞进入 G1 期并顺利通过 S 期和 G2/M 期至关重要。WNK1 依赖的水流入是 TCR 诱导的 ERK 信号传导和进入 G1 期所必需的，这一发现揭示了 TCR 信号传导级联中一个此前未被探索的关键环节。虽然 WNK1 的作用机制可能还存在其他未明确的方面，比如它可能通过其他途径调节 T 细胞增殖，而且研究中使用的抑制剂和基因敲除模型可能存在一些局限性，但这些都不影响这项研究的重要性。它为我们理解免疫系统的工作机制提供了新的视角，也为未来开发针对免疫相关疾病的治疗方法提供了潜在的靶点，就像是在免疫研究的地图上，为我们标注出了一个重要的探索方向。