Nature Aging | 李华兵团队发现Treg特异性长链非编码RNA维持老年肝脏的免疫代谢稳态-上海市免疫学研究所

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Nature Aging | 李华兵团队发现Treg特异性长链非编码RNA维持老年肝脏的免疫代谢稳态
发布日期：2023-06-06

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老龄化是全球人口发展的趋势，中国的老龄化目前正在快速发展。在衰老过程中，免疫和代谢系统发生紊乱，导致免疫代谢障碍，进而加快老年性疾病的发生、发展 ^[1,^2] 。肝脏是唯一具有再生功能的代谢器官，具有广泛的功能如解毒、蛋白质合成和脂质代谢等 ^[3] 。同时，肝脏也是一个重要的免疫组织，各种免疫细胞在这里暂时或永久分布，对衰老细胞进行免疫监测，在维持免疫代谢稳态方面发挥着关键作用 ^[1] 。先前研究发现，调节性T淋巴细胞（Treg）对维持肝脏疾病中免疫耐受和代谢平衡过程十分重要 ^[4,5] ，但Treg在肝脏衰老过程中发挥的生理病理学功能的分子机制仍然未知。

lncRNA缺乏蛋白质编码能力，在表观遗传学、转录或转录后水平上特异性调节基因表达 ^[6] 。近年来，很多研究证据表明，lncRNA与线粒体功能和各种衰老相关疾病的发生以及Treg的分化和功能都密切相关 ^[7-12] 。相对于其它CD4 ⁺ 效应T细胞，Treg表现出独特的代谢特征，即其线粒体代谢功能明显增强 ^[13,14] ，但lncRNA是否在衰老过程中调控Treg的线粒体稳态并影响老年性疾病进程的机制尚不清楚。

在本研究中，研究团队首先通过运用naïve T、Th17和Treg细胞亚群进行lncRNA测序，结合公共测序数据库发现一种在Treg细胞核中特异性表达的lncRNA，且与衰老进程密切相关，命名为Altre（Aging Liver Treg-expressed non-protein coding RNA）。为了研究Altre调控Treg细胞在衰老进程中的作用，研究人员分别构建了CD4 ⁺ T细胞特异性敲除小鼠（Altre ^fl/fl Cd4 ^Cre ）和Treg细胞特异性敲除小鼠（Altre ^fl/fl Foxp3 ^Cre ），通过自身免疫性脑脊髓炎模型、肿瘤移植模型、T细胞过继转输诱导的炎症性肠病模型，结合体外T细胞分化、增殖和凋亡等实验，证实了Altre缺失并不影响年轻小鼠CD4 ⁺ T细胞和Treg细胞的增殖、凋亡和功能稳态；但是在老年小鼠中，Altre缺失会导致肝脏Treg细胞数量显著减少，进而诱发肝脏炎症性微环境，促进肝脏损伤、纤维化及癌症的发生（图1）。

图1 老年小鼠肝脏Treg中Altre缺失促进肝脏纤维化和癌症的发生

随后，研究人员进一步通过全基因组测序证实了 Altre 缺失对年轻小鼠Treg几乎没有影响，但 Altre 敲除的老年小鼠肝脏Treg中下调基因参与的信号传导主要富集在代谢相关途径，提示 Altre 可能对于维持老年小鼠肝脏Treg线粒体功能稳态十分重要。通过线粒体透射电镜和线粒体功能学等实验，发现 Altre 耗竭导致老年小鼠Treg线粒体的体积变小、结构完整性及有氧呼吸能力下降，诱导了活性氧的积累并导致Treg代谢功能障碍，从而增加了老年小鼠肝内Treg的凋亡（图2）。

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图2 Altre耗竭导致老年小鼠Treg的代谢功能受损，线粒体的有氧呼吸能力、体积及结构完整性下降

由于Altre缺失并不会影响年轻鼠和老年鼠Treg中其邻近基因的表达，因此研究人员推测核lncRNA-Altre可能与特异性转录因子相互作用，通过对染色质的顺式或反式作用调节靶基因的表达。研究人员通过蛋白质谱和Co-IP等实验，证实了Altre与核转录因子YY1相结合。研究表明，YY1可以作为转录激活因子或阻遏因子发挥作用，这取决于它与染色质上结合的不同辅助因子的相互作用 ^[15-17] 。随后，研究人员通过YY1结合基序分析和ChIP-qPCR实验证实了Altre与YY1结合，抑制YY1在染色质上的特异性位点占据，进而调控一组线粒体功能基因的表达，在老年小鼠肝脏中维持线粒体活性和Treg功能。老年肝脏常伴有严重的脂质积聚和脂质代谢紊乱，为了进一步阐明Altre特异调控老年小鼠肝脏Treg存活和线粒体功能的分子机制，研究人员通过肝脏脂质组学分析确定了一类由衰老肝脏分泌的特定脂质体，可以驱动Altre敲除年轻小鼠Treg的衰老和凋亡，但敲低YY1可以逆转该体系下Altre缺失导致的加速凋亡表型，提示衰老过程中的肝脏脂质冗积是触发Altre-YY1复合物调节Treg凋亡的关键因素之一（图3）。

图3 脂质-lncRNA Altre- YY1轴维持Treg线粒体功能，在老年肝脏疾病进程中发挥重要调控作用

综上所述，该研究通过对比年轻及衰老小鼠的Treg细胞非编码RNA表达谱和肝脏脂质谱，首次揭示了Treg特异性核lncRNA-Altre通过结合YY1调节线粒体活性和Treg功能，维持肝脏免疫微环境稳态，进而延缓肝脏衰老的机制，为临床上预防和治疗老年相关肝脏疾病提供了理论依据和潜在靶点。同时，也为后续研究提供了一个肝脏衰老的小鼠模型。

上海交通大学医学院上海市免疫学研究所丁陈波、余志斌和周静博士，以及耶鲁大学医学院 Esen Sefik博士为本论文的共同第一作者，上海交通大学医学院上海市免疫学研究所李华兵研究员为该文的通讯作者。该项目得到了上海交通大学医学院上海市免疫学研究所叶幼琼研究员、李斌研究员、附属瑞金医院胡伟国教授、美国耶鲁大学医学院Richard A. Flavell院士等合作实验室老师和同学们的大力支持。本研究得到国家重点研发项目、国自然基金、上海市科委等项目资助。

上海交通大学医学院上海市免疫学研究所/上海交通大学医学院基础医学院李华兵研究员，博士生导师。2002年本科毕业于南开大学并于2005年获得南开大学硕士学位，2011年在新泽西州立大学获得博士学位，2017年在耶鲁大学完成博士后研究。2017年8月正式入职上海交通大学医学院上海市免疫学研究所/上海交通大学医学院基础医学院免疫学与微生物学系担任课题组长，建立RNA表观免疫课题组。最近五年的相关研究成果以通讯（含共同通讯）作者发表在国际权威杂志Nature Immunology、PNAS、Cell Research、Science Advances（3篇）、Nature Communications、Molecular Cancer和Nature、Immunity、Cell Reports等一系列杂志上。作为项目负责人主持重点专项（2022）、国家自然科学基金委国际合作与交流项目（2021）、重点项目（2020）、面上项目（2020）、重大研究计划培育项目（2017）、两项上海市“科技创新行动计划”项目（2020），获得科技部重点研发计划子课题资助，并入选国家高层次海外人才青年项目（2017）和上海市“东方学者”特聘教授等人才项目。

李华兵课题组近年来深入系统地研究RNA修饰如何调控免疫细胞的功能以及在肠道炎症和肿瘤发生发展中的作用，现根据课题研究的需要，课题组面向社会公开招聘，欢迎更多优秀的人才（包括博士后和技术员）加入团队共同推进课题进展，课题组将为拟加入的成员提供上海地区具有竞争力的待遇、一流的研究平台和良好的发展前景。课题组更多详情参考实验室网页：https://hua-binglilab.com/。

【参考文献】

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