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來源：BioArt
炎癥和免疫異常是阿爾茨海默?。ˋD）和其他神經(jīng)退行性疾病的特征。小膠質(zhì)細(xì)胞可引發(fā)神經(jīng)炎癥，從而導(dǎo)致阿爾茨海默病，適應(yīng)性免疫細(xì)胞也會在阿爾茨海默病患者體內(nèi)發(fā)生表型改變。然而，適應(yīng)性免疫細(xì)胞在AD發(fā)病機(jī)制中既表現(xiàn)出有害作用，也表現(xiàn)出保護(hù)作用，這可能歸因于適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的時間調(diào)節(jié)或功能異質(zhì)性。另一方面，細(xì)胞間通訊正在成為決定炎癥、感染和癌癥等疾病結(jié)果的關(guān)鍵因素，然而我們對腦實(shí)質(zhì)中這種通訊的調(diào)控及其對神經(jīng)炎癥的貢獻(xiàn)還缺乏了解。
近日，來自美國圣裘德兒童醫(yī)院（St Jude Children’s Research Hospital）的遲洪波和蘇偉（第一作者）研究團(tuán)隊在Nature Immunology上發(fā)表題為 CXCR6 orchestrates brain CD8+ T cell residency and limits mouse Alzheimer’s disease pathology的文章，發(fā)現(xiàn)共表達(dá)CXCR6和PD-1的大腦駐留CD8+ T細(xì)胞，其存在于患有AD人和小鼠大腦的斑塊相關(guān)小膠質(zhì)細(xì)胞中。研究還發(fā)現(xiàn)CD8+ T細(xì)胞阻礙AD進(jìn)展，包括β淀粉樣蛋白沉積和認(rèn)知能力下降。配體-受體相互作用分析可識別小膠質(zhì)細(xì)胞和CD8+ T細(xì)胞之間存在的CXCL16–CXCR6細(xì)胞間通訊。Cxcr6缺乏會損害腦PD-1+CD8+ T細(xì)胞的積累、組織駐留和克隆擴(kuò)增。Cxcr6或CD8+ T細(xì)胞缺失最終會增加小膠質(zhì)細(xì)胞中促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生，CXCR6調(diào)控腦CD8+ T細(xì)胞—小膠質(zhì)細(xì)胞的共定位。總的來說，該研究揭示了腦CD8+ T細(xì)胞和CXCR6在小鼠AD發(fā)病機(jī)制中的保護(hù)作用，并揭示了微環(huán)境特異性細(xì)胞間通訊協(xié)調(diào)組織穩(wěn)態(tài)和免受神經(jīng)炎癥的損害。
AD患者的外周和中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）以及小鼠模型中會發(fā)生免疫細(xì)胞的改變，但對AD狀態(tài)下腦實(shí)質(zhì)中非小膠質(zhì)細(xì)胞等免疫細(xì)胞的變化卻知之甚少。研究人員首先對來自5xFAD和非轉(zhuǎn)基因（Non-Tg）對照小鼠的腦實(shí)質(zhì)（以下稱腦）或腦膜硬膜和蛛網(wǎng)膜組織（以下稱腦膜）的CD45int/+CD11b+（主要是小膠質(zhì)細(xì)胞）和 CD45+CD11b-（非小膠質(zhì)細(xì)胞免疫細(xì)胞）細(xì)胞進(jìn)行了scRNA-seq 分析，發(fā)現(xiàn)正如預(yù)期的那樣，疾病相關(guān)小膠質(zhì)細(xì)胞（DAM）僅限于5xFAD小鼠。令人驚訝的是，5xFAD小鼠CD8+ T細(xì)胞的頻率升高，而CD4+ T細(xì)胞或γδ T細(xì)胞的頻率則沒有升高。細(xì)胞流式和免疫組化結(jié)果也顯示CD8+ T細(xì)胞的積累在小鼠疾病模型和AD病人里非常保守，這一積累的現(xiàn)象主要特異的表現(xiàn)在腦實(shí)質(zhì)，而不在腦膜或者其他組織肺和肝臟中發(fā)生。通過研究缺乏 CD8+和 CD4+ T細(xì)胞的TCRα缺陷 5xFAD小鼠（5xFAD; Tcra-/- 小鼠）和CD8+ T細(xì)胞的選擇性喪失（5xFAD; B2m-/- 小鼠），發(fā)現(xiàn)Aβ斑塊負(fù)擔(dān)增加，記憶功能下降，證實(shí)了CD8+ T細(xì)胞對AD的發(fā)展保護(hù)作用。
細(xì)胞間的通訊網(wǎng)絡(luò)影響著中樞神經(jīng)系統(tǒng)的組織穩(wěn)態(tài)。然而，人們對AD中細(xì)胞間通訊的具體信號等了解很少，尤其是非小膠質(zhì)細(xì)胞的免疫細(xì)胞。對單個趨化因子配體-受體對的分析表明，CXCL16-CXCR6是5xFAD小鼠小膠質(zhì)細(xì)胞和CD8+ T細(xì)胞之間排名最靠前的配體對。在人類中，CXCL16的表達(dá)也發(fā)生了與AD相關(guān)的改變，這表明小鼠AD模型和人類之間對CXCL16的調(diào)控是一致的。CXCR6的缺失導(dǎo)致5xFAD小鼠腦實(shí)質(zhì)中CD8+ T細(xì)胞明顯的下降，5xFAD; Cxcr6-/- 小鼠腦膜中的 CD8+ T 細(xì)胞減少，但脾、肝和肺中的 CD8+ T 細(xì)胞基本沒有變化，因此這種影響是中樞神經(jīng)系統(tǒng)特有的。與此同時，CXCR6 缺乏與 5xFAD 小鼠腦 CD8+ T 細(xì)胞減少和疾病病理加劇有關(guān)。
為了進(jìn)一研究組織特異性如何影響CD8+T細(xì)胞的積累和功能，研究人員對scTCR-seq和scRNA-seq進(jìn)行了配對分析，以確定5xFAD和Non-Tg小鼠大腦和腦膜中克隆擴(kuò)增的T細(xì)胞群。結(jié)果表明CD8+ T細(xì)胞的克隆擴(kuò)增表現(xiàn)出組織和疾病的特異性。為了確定可標(biāo)記克隆擴(kuò)增的腦CD8+ T細(xì)胞的分子，研究人員計算了單個基因的表達(dá)與克隆型頻率之間的皮爾遜相關(guān)系數(shù)，結(jié)果發(fā)現(xiàn) Pdcd1（編碼 PD-1）是與克隆擴(kuò)增細(xì)胞相關(guān)性最高的基因。此外，成像分析表明在5xFAD小鼠和AD患者的大腦中，CD8和PD-1共同表達(dá)。與腦膜相比，CD8+ T細(xì)胞克隆擴(kuò)增更傾向于發(fā)生在大腦中，因此支持具有TRM細(xì)胞表型的CD8+ T細(xì)胞克隆擴(kuò)增具有中樞神經(jīng)系統(tǒng)分區(qū)特異性和疾病相關(guān)性。這些結(jié)果共同表明，CXCR6對于小鼠AD背景下腦CD8+T細(xì)胞的TRM細(xì)胞編程至關(guān)重要，并揭示了CXCR6在連接腦CD8+T細(xì)胞克隆擴(kuò)增和組織駐留程序中的關(guān)鍵作用。
為了探討CD8+ T細(xì)胞是如何在AD的發(fā)生起到保護(hù)作用的，高分辨率共聚焦成像結(jié)果顯示，在 5xFAD小鼠的Aβ斑塊附近，CD8+ T細(xì)胞或CD3+ T細(xì)胞與Iba1+ 小膠質(zhì)細(xì)胞共聚焦。在AD患者的大腦中也觀察到 CD8+ T細(xì)胞與Aβ和IBA1+小膠質(zhì)細(xì)胞如此接近。因此，CD8+ T細(xì)胞與小膠質(zhì)細(xì)胞或Aβ的共定位是小鼠模型和人類中的一種保守現(xiàn)象。同時，大腦 CD8+ T細(xì)胞的缺失或減少會導(dǎo)致小膠質(zhì)細(xì)胞的炎癥狀態(tài)升高。
進(jìn)一發(fā)現(xiàn)，克隆擴(kuò)增的 Pdcd1+CD8+ T細(xì)胞富集了這種調(diào)節(jié)性CD8+ T細(xì)胞特征，與抑制相關(guān)分子 CD73、LAG3、CD39 和 TIGIT 以及 CXCR6 的表達(dá)增加有關(guān)。為了直接檢測 CD8+ T 細(xì)胞是否對小膠質(zhì)細(xì)胞有抑制作用，采用體外系統(tǒng)從脾臟CD44hiCD8+ T 細(xì)胞產(chǎn)生 PD-1+CD8+ T細(xì)胞，并與原代小膠質(zhì)細(xì)胞進(jìn)行共培養(yǎng)。在有 PD-1+CD44hiCD8+ T細(xì)胞存在的情況下，受刺激的小膠質(zhì)細(xì)胞中TNF-α和pro-IL-1β的表達(dá)減少，這與培養(yǎng)的PD-1+CD44hiCD8+ T細(xì)胞上免疫抑制標(biāo)記物（以及 CXCR6）的表達(dá)增加一致。同樣，CXCR6+CD8+ T細(xì)胞也表現(xiàn)出這種抑制作用。來自 5xFAD 小鼠的腦源性 CD8+ T細(xì)胞也能抑制小膠質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子。然而，CD73缺陷的5xFAD（5xFAD; Nt5e-/-）小鼠的腦CD8+ T細(xì)胞在體外抑制小膠質(zhì)細(xì)胞促炎細(xì)胞因子產(chǎn)生方面存在一定缺陷，這表明CD73可能部分促進(jìn)了腦CD8+ T細(xì)胞的抑制機(jī)制。因此，PD-1+CD8+ T細(xì)胞抑制了小膠質(zhì)細(xì)胞促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生。
總之，該研究強(qiáng)調(diào)，在Aβ斑塊負(fù)荷增加的情況下，組織駐留的CD8+ T細(xì)胞的積累起到了維持小膠質(zhì)細(xì)胞功能平衡的作用。此研究表明Aβ斑塊負(fù)荷可能會引發(fā)促炎性小膠質(zhì)細(xì)胞增生，而CD8+ T細(xì)胞則在后期聚集，并在減輕小膠質(zhì)細(xì)胞炎癥狀態(tài)以限制Aβ斑塊進(jìn)一步形成和認(rèn)知能力下降方面發(fā)揮平衡作用。由 CXCL16-CXCR6介導(dǎo)的小膠質(zhì)細(xì)胞和 CD8+ T細(xì)胞之間的雙向相互作用以及腦駐留 CD8+ T細(xì)胞的免疫調(diào)節(jié)作用可能是神經(jīng)退行性疾病的重要免疫治療靶點(diǎn)。
值得一提的是，在同期University of North Carolina at Charlotte的Kristen E. Funk發(fā)表了News & Views文章CD8+ T cells pump the brakes on Alzheimer’s disease，對上述工作進(jìn)行了推介。
原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41590-023-01604-z