单阳性胸腺细胞迁出和胸腺外继续成熟的机制研究

前期工作中，我们界定并系统研究了胸腺髓质区CD4单阳性细胞从SP1到SP4的发育过程，发现SP3和SP4阶段的细胞在不同的条件下均可输出胸腺。本项目将着重研究SP3和SP4细胞迁出胸腺的选择性及其建立与维持胸腺外T细胞稳态的意义。研究工作将包括以下几方面：1）SP3和SP4亚群细胞在迁出胸腺后的存活能力、表型和功能改变；2）幼年鼠SP3亚群细胞的迁出对建立外周T细胞稳态的意义；3）SP3在成年鼠外周淋巴细胞减少的病理条件下否提前迁出胸腺；4）SP3亚群细胞在成年鼠的输出是否与自身免疫病的发生有关。5）成年鼠SP4亚群优先输出的分子调控机制。研究结果将有助于深入理解胸腺细胞输出的调节机理，并有望为自身免疫、免疫缺陷等病理状况及放化疗治疗后的免疫功能恢复等的医学干预提供新的思路。

本课题拟通过研究胸腺细胞的迁出调控机制，迁出细胞（RTE）在胸腺外的表型、功能变化，以及在胸腺外对T细胞稳态和自身免疫反应的影响，探讨胸腺细胞迁出调控的生理和病理意义。课题从3个方面进行探讨，已按计划顺利完成。1. 明确CD4+胸腺准迁出细胞（pre-RTE)的表型、稳态特性和离开胸腺过程中的改变，发现SP4亚群具有迁出胸腺的能力，是pre-RTE，与外周naive T细胞相比，存活和稳态扩增能力更强。该群细胞在离开胸腺过程中在胸腺血管周围区域启动表型成熟过程，这一区域附近的树突状细胞能够促进pre-RTE的表型成熟。2. 探讨CD4+ pre-RTE在胸腺内和胸腺外的能量代谢方面的成熟，发现细胞内活性氧含量随CD4单阳性（SP）胸腺细胞的成熟而逐渐升高，这一胞内氧化水平的增加有助于SP的功能成熟。我们还首次发现线粒体的改变在CD4 SP的成熟过程中呈现独特的模式，即线粒体含量在SP4阶段升高，但在RTE阶段显著降低，而线粒体相关蛋白的表达水平则在RTE显著升高。另外，多种自噬相关蛋白在RTE阶段表达改变，提示SP至RTE的成熟过程中存在线粒体自噬和能量代谢的成熟过程，该过程促进RTE在离开低氧的胸腺环境后迅速适应外周高氧分压的环境，促进RTE在外周的存活和完成功能成熟。Aire-/-鼠的胸腺不仅存在阴性选择缺陷，其pre-RTE的能量代谢成熟也存在障碍，提示胸腺髓质上皮细胞可能促进pre-RTE启动线粒体和能量代谢方面的成熟。3. 探讨肝脏滞留CD4+ RTE的特性和病理生理意义，首次发现部分逃逸阴性选择的高自身反应性RTE离开胸腺后可直接被肝脏截留。与淋巴结RTE相比，肝RTE具有更强的TCR反应性，更多细胞获得MHC依赖的活化。在过继转移入RAG1-/-鼠时，肝RTE诱发以肺为主的多器官Th1型自身损伤。上述研究结果提示RTE是个表型、功能和代谢成熟程度不同的异质性群体，胸腺、二级淋巴组织和肝脏在SP-RTE的成熟和耐受中起到关键的作用。其中，肝脏在调控高自身反应性RTE的外周耐受中起重要作用。在放疗或病毒感染导致淋巴细胞减少时，RTE在肝脏的成熟和耐受可能发生障碍，引发多器官自身免疫损伤。本课题的研究结果为深入探讨胸腺迁出细胞成熟的调控和意义，胸腺迁出细胞在病理条件下成熟的障碍以及其对疾病发生发展的影响提供大量实验依据。