γδ上皮内淋巴细胞效应蛋白API5影响克罗恩病遗传易感性

撰文 | 一只鱼

肠道上皮屏障的破坏是炎症性肠病（如克罗恩病）的典型特征，潘氏细胞是一类可以分泌抗菌物质的肠道上皮细胞，在肠道感染以及炎症发生过程中起重要作用，潘氏细胞的减少与克罗恩病密切相关。

上皮内淋巴细胞（LELs）是一类位于肠道黏膜上皮中的非典型的淋巴细胞，组成抵抗感染的第一道防线，但是IELs与潘氏细胞如何互作仍然不清楚。

近日，来自美国纽约大学的Ken Cadwell和Shohei Koide研究团队在Nature上发表题为The γδ IEL effector API5 masks genetic susceptibility to Paneth cell death的文章，发现表达γ和δ T细胞受体的IEL亚群（γδ IELs）可以提高克罗恩病易感基因ATG16L1缺陷的潘氏细胞活力，并鉴定到自噬抑制因子API5是γδ IELs分泌的潘氏细胞保护因子。

早在2008年，Ken Cadwell作为一作发表在Nature的一项研究发现，ATG16L1是一个与克罗恩病易感性相关的自噬基因，Atg16l1突变小鼠和携带有ATG16L1突变的克罗恩病患者均表现出潘氏细胞减少【1】。后续的研究发现，自噬蛋白和内质网应激通路交互，维持细胞器内稳态，促进分泌溶菌酶，提高潘氏细胞活力，抑制肠道炎症【2-4】，因此，Atg16l1突变小鼠逐渐成为一个研究克罗恩病易感性的小鼠模型。

2010年，Ken Cadwell作为一作发表在Cell的一项研究发现，IEC特异性Atg16l1敲除小鼠的潘氏细胞减少依赖于一种单链RNA病毒，鼠诺如病毒（MNV），导致的肠道感染，且淋巴细胞分泌的细胞因子TNFα和IFNγ参与这一过程【5】，揭示了为什么有些健康人也会携带有ATG16L1突变而并不会得克罗恩病。但是，淋巴细胞在这一过程中的具体机制有待进一步研究。

在这项研究中，他们发现在Atg16l1突变小鼠中，MNV通过IEL激活炎症，IEL包括表达αβ T细胞受体的αβ T细胞和表达γδ T细胞受体的γδ T细胞。他们通过将MNV感染后野生型的IEL与来源于Atg16l1突变小鼠的小肠类器官共培养，发现γδ IELs主要起保护作用，抑制Atg16l1突变的小肠类器官中潘氏细胞死亡，并提高小肠类器官活性，而MNV感染不仅会诱导αβ IELs的炎症表型，导致组织损伤，还会降低γδ IELs的组织保护作用。

接下来，他们收集了来自γδ IELs的上清液，发现也对Atg16l1突变的小肠类器官有保护作用，说明γδ IELs分泌的某些可溶性物质具有保护作用。他们用液相色谱-质谱（LC-MS）分析，一共检测到了1262个蛋白，其中302个只在γδ IELs中表达，在46个匹配度较高的蛋白中，他们将目光聚集到了API5上，因为这个蛋白之前已经有研究发现可以抑制细胞死亡【6】。然后他们纯化了人源API5重组蛋白（rAPI5），发现向培养基中添加rAPI5可以提高Atg16l1突变的小肠类器官活性和潘氏细胞数目，而用抗体抑制γδ IELs上清液中的API5可以抑制保护作用，因此，γδ IELs分泌的API5可以提高Atg16l1突变的小肠类器官活力。

然后，研究人员用一种缺失γδ T细胞的Tcrd突变小鼠进行验证，发现Atg16l1和Tcrd双敲鼠表现出自发性的潘氏细胞减少，而静脉注射rAPI5可以挽救这一表型。此外，他们利用CRISPR-Cas9进行基因编辑，几轮繁育之后只得到了非常少的Atg16l1和Api5双敲鼠，于是他们利用Api5-/+杂合鼠进行实验，发现从Api5-/+杂合鼠中分离得到的γδ IELs并不能保护Atg16l1缺失的小肠类器官和潘氏细胞。因此，API5和γδ IELs在保护Atg16l1缺失小鼠的潘氏细胞中起着重要作用。

最后，他们还检测了克罗恩病患者的回肠组织，发现API5+ γδ IELs数目更少。并且，他们对携带有ATG16L1T300A突变的克罗恩病患者来源的小肠类器官进行培养，这些类器官活力较差且潘氏细胞较少，而外源添加rAPI5可以保护携带有ATG16L1T300A突变的小肠类器官，挽救潘氏细胞缺陷。

总的来说，这项研究揭示了在Atg16l1突变的背景下，γδ IELs分泌的API5可以保护潘氏细胞，提高小肠类器官活力。值得注意的是，ATG16L1T300A突变也常见于健康人群中，说明环境因素会影响疾病易感性，而且淋巴细胞亚群γδ IELs也可以影响疾病易感性。未来将抗炎症药物与恢复IEL的保护功能的措施（如API5给药）相结合，可能会是炎症性肠病的一个新的治疗方向。

https://doi.org/10.1038/s41586-022-05259-y

制版人：十一

参考文献

1. Cadwell, K. et al. A key role for autophagy and the autophagy gene Atg16l1 in mouse and human intestinal Paneth cells.Nature456, 259–263 (2008).

2. Bel, S. et al. Paneth cells secrete lysozyme via secretory autophagy during bacterial infection of the intestine.Science357, 1047–1052 (2017).

3. Adolph, T. E. et al. Paneth cells as a site of origin for intestinal inflammation.Nature503, 272–276 (2013).

4. Matsuzawa-Ishimoto, Y. et al. Autophagy protein ATG16L1 prevents necroptosis in the intestinal epithelium.J. Exp. Med.214, 3687–3705 (2017).

5. Cadwell, K. et al. Virus-Plus-Susceptibility Gene Interaction Determines Crohn’s Disease Gene Atg16L1 Phenotypes in Intestine.Cell141, 1135–1145 (2010).

6. Imre, G. et al. Apoptosis inhibitor 5 is an endogenous inhibitor of caspase-2.EMBO Rep.18, 733–744 (2017).

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