胸腺上皮细胞mTOR/STAT3/Hif1α途径在胸腺增龄性萎缩中的作用及其机制研究

Age-related thymic involution is the direct cause of immunosenescence. Although thymic epithelial cells (TECs) are particularly critical for thymopoiesis and thymic function, how TEC development and function are controlled is poorly understood. We found that TEC-specific deficiency of mTORC1 or mTORC2 cause severe thymic atrophy .These results indicated that mTOR is crucial for the thymic development and function and also the regulation of the Age-related thymic involution. Based on these preliminary observations, we will further investigate whether mTOR activation in TECs are results of the CD40L/CD40 and RANKL/RANK reaction and whether STAT3/Hif1a cascade, the downstream of mTOR, that mediate mTORC1’s critical roles in thymopoiesis. We also will test whether increases of mTORC1 activity might prevent aging associated thymic atrophy. We hypothesize that modulating mTORC1 activity can be a strategy for preventing or delaying thymic Age-related thymic involution and helping increasing immunity.

胸腺增龄性萎缩是免疫衰老的直接原因，其发生机制目前尚不清楚。胸腺上皮细胞（TECs）是胸腺中重要的基质细胞，对胸腺分化发育及功能调节至关重要，然而，目前国内外研究就TECs分化发育及功能的信号调控报道甚少。我们前期研究发现TECs中mTORC1和（或）mTORC2信号缺失后严重影响胸腺的功能及TECs的分化发育，提示mTORC1可能参与胸腺的发育及功能的调节，继而调控胸腺增龄性萎缩，但TECs中mTOR的激活机制及信号传递通路还需进一步研究。本项目拟在前期工作基础上，深入研究mTOR在TECs中是否通过CD40L/CD40以及RANKL/RANK来活化；重点探讨活化后的mTOR信号是否通过STAT3/Hif1α来传递；此外，通过增加TECs中mTORC1的活性，从反面进一步阐明mTOR对TECs分化及胸腺细胞发育的影响，有望为阻止或减缓胸腺增龄性萎缩提供新观点，为延迟免疫衰老提供新思路。

由于新型冠状病毒疫情的突然爆发，使得实验室小鼠的繁殖受到了极大地挑战，并且已经有学者发表了部分原创研究内容，所以根据实验室已有的初步数据的结果，我们对实验内容进行了适当的调整。我们着重研究了CD74对胸腺髓质上皮细胞数量和成熟的影响及其相关机制。我们利用流式细胞术检测CD74基因敲除小鼠和正常对照组小鼠的胸腺上皮细胞，来分析CD74对髓质胸腺上皮细胞的影响。为了进一步探究CD74−/−小鼠中mTEC细胞数量减少的机制，我们将CD74+/+和CD74−/−小鼠中的mTEC细胞分选后进行了转录组测序。为了研究受影响的髓质胸腺上皮细胞对T细胞功能的影响，我们将CD74−/−小鼠和CD74+/+小鼠的胚胎胸腺移植到裸鼠的肾包膜下。通过流式细胞术的检测以及胚胎胸腺肾包膜移植实验，我们发现CD74缺失导致髓质显著减少，选择性地减少了表达CD80分子的成熟mTECs细胞的数量，最终导致胸腺CD4+T细胞发育受损。转录组测序数据表明，CD74缺失主要影响髓胸腺上皮细胞蛋白质的获取和运输过程，以及内质网中的蛋白质加工过程。此外，通过RNA-seq检测，我们还发现NF-κB通路在CD74缺失后显著降低。通过胸腺上皮细胞培养体系，我们证实了CD74敲除小鼠mTECs中NF-κB核定位减少，尤其是RANKL刺激后降低更为明显。这些结果提示NF-κB信号通路在CD74−/−mTECs中可能受损，这可能是CD74−/−小鼠mTECs细胞数量减少的部分原因。我们的结果表明，CD74通过激活经典的NF-κB信号通路，部分地正向调控mTECs细胞的生长和成熟。