SIRT4调节T细胞代谢信号影响肥胖症免疫反应的机制研究

SIRT4 is a member of the third NAD+ dependent histone sirtuins family, which plays an important role in regulating cell energy metabolism. The metabolism of T cells is closely associated with the function of T cells. But the role of SIRT4 in regulating metabolism of T cells and influencing function of T cells has not yet been reported. In our pre-experiment, it was found that(1) the expression of SIRT4 in spleen cells and CD4 + T cells from high fat diet-induced obese mice was significantly decreased, and(2) the signaling of activation and gene-associated was significantly different in subtype of T cells by analyzing gene expression spectrum of CD4+ T cells from high fat diet-induced obese mice. On the basis of the results, this project is planned: (1) to investigate the effect of SIRT4 on signaling pathway of T cell metabolism and activation; (2) to verify the role of SIRT4 in the function of CD4 + T cell involving in host anti-pathogen immune response; (3) to further clarify the relationship between SIRT4, the metabolism and activation of T cell and immune response from the clinical obesity patient samples. The aim of this project is to exploit the mechanism that SIRT4 regulate the metabolism and function of T cell, and the relationship between this mechanism and low immune response to pathogens infection in obesity host. It will provide theoretical guidance and experimental basis for clinical obesity infection prevention

SIRT4是NAD+依赖的第三类组蛋白去乙酰化酶sirtuins家族成员，其在调控细胞能量代谢中发挥重要作用，但是至今尚未有关于SIRT4调控T细胞代谢并影响其活化功能的报道。本课题组高脂诱导肥胖小鼠的预实验显示：（1）脾细胞及CD4+T细胞中SIRT4表达明显降低，CD4+CD25+(Treg)亚群细胞明显增多（2）基因表达谱分析显示，T细胞亚群代谢活化信号及基因表达明显差异。本项目拟在此研究基础上:（1）利用一系列基础实验探讨SIRT4在T细胞代谢活化信号通路中的作用（2）利用高脂和SIRT4-/-基因工程小鼠等动物模型明确肥胖中SIRT4影响T细胞功能而导致宿主抗病原体免疫应答异常（3）从临床验证SIRT4、T细胞代谢活化及免疫反应之间的关系。旨在阐明SIRT4调控T细胞代谢及功能的分子机制，以及与肥胖者免疫反应能力低下之间的关系，为临床肥胖症感染防治提供理论指导和实验依据。

肥胖是一种慢性炎症性疾病，科学家们研究证实T细胞在肥胖相关疾病发生发展中发挥着重要的作用。流调发现，肥胖是增加感染性疾病发生率和死亡率的独立危险因素，而且肥胖者对各种疫苗的免疫反应性也很低，这提示肥胖者的T细胞应答降低可能是导致病原体易感性的原因之一，但分子机制目前仍不十分清楚。SIRT4是NAD+依赖的第三类组蛋白去乙酰化酶sirtuins家族成员，其定位于线粒体膜上，参与多个细胞物质能量代谢过程。该项目研究就是要阐明SIRT4在调控T细胞代谢影响其功能的分子机制，以及其与肥胖者免疫反应能力低下之间的关联性，为临床肥胖症感染防治提供理论指导和实验依据。.我们发现：(1)高浓度饱和脂肪酸能够抑制T细胞活化和代谢；对少量临床单纯性肥胖患者外周血样本的初步检测，显示高脂能引起T细胞SIRT4表达及AMPK磷酸化水平的下降，活化后IFN-γ和TNF-α分泌减少的现象。而SIRT4缺失会导致T细胞产IFN-γ和TNF-α显著降低，而且小鼠感染后的生存期也明显缩短。.(2)通过过表达SIRT4和SIRT4敲除小鼠模型，在T细胞活化能量需求增加情况下，SIRT4可能通过与NNT相互作用来影响NADP+/NADPH比值，并通过AMPK-mTOR的信号途径对线粒体氧化磷酸化及三羧酸循环相关蛋白及代谢产物显示正向调节作用，以满足细胞能量代谢需求。.(3)通过T细胞线粒体蛋白组学和代谢组学结果分析，显示SIRT4在T细胞物质代谢调控方面，对脂肪代谢相关蛋白表达呈现负调控作用，对糖代谢相关蛋白呈现正调控作用，这可能涉及SIRT4对另一潜在靶蛋白SIRT1功能的拮抗作用，对T细胞受体信号途径及WNT5/Ca2+信号途径显示出抑制作用。.这些结果提示肥胖诱导SIRT4表达减少会降低机体免疫细胞对病原体的防御能力，而其中机制可能是SIRT4主要能通过与NNT及SIRT1相互作用，分别调控AMPK-mTOR信号途径介导的细胞能量代谢需求，以及T细胞受体信号途径和WNT5/Ca2+信号途径介导的糖脂代谢需求。这也为临床以SIRT4为靶点的肥胖患者的免疫功能改善提供防治策略，而使得以SIRT4为靶点的药物研发具有一定的临床应用前景。