肠道ILC3细胞PD-1表达及其对炎症性肠病的影响

The incidence of inflammatory bowel disease (IBD) in China has increased gradually recent years, however, there is still no efficient therapeutic strategy. Type 3 innate lymphoid cells (ILC3) is a group of immune cells identified in recent years. They are mainly enriched in the gut, and exhibit obvious changes and effects during the ocurrence of IBD. Thus, studying the regulatory mechanisms of ILC3 would provide new strategies for the diagnosis and treatment of IBD. Some primary result of our study found that the immune checkpoint molecule PD-1 was specifically expressed by the LTi subsets of the ILC3 population. And under the DSS induced colitis PD-1 expression was increased, with part of the PD-1 highly expressed LTi cells showed reduced IL-22 secretioin. These phenomenons indicated that the PD-L1/PD-1 signaling pathway may have a repressive effect on the activation of ILC3. We hope to further investigate, ① the expression and regulatory mechanism of PD-1 on ILC3 in steady state or during activation; ② the regulatory manner of the PD-1 signaling pathways for the ILC3 functions; ③ the impacts of PD-1 positive ILC3 on the microenvironment of gut; ④ the possibility of taking PD-1 as a target for IBD treatment. Our study will for the first time reveal the negative regulatory mechanism of ILC3 at molecule levels, and could have valuable clinical implications in the IBD diagnosis and treatment.

炎症性肠病在我国的发病率日益增长，但目前还没有有效的治疗策略。三型固有淋巴样细胞（ILC3）是近年来新发现的一群免疫细胞，主要富集于肠道，在炎症性肠病过程中会产生显著变化和影响。因此，通过研究ILC3的调控机制，可以为炎症性肠病的诊治提供新的策略。本实验室初步研究发现，免疫检测点分子PD-1在ILC3中的LTi亚群特异表达。在DSS诱导的肠炎模型中PD-1表达增加，且部分PD-1高表达LTi细胞IL-22分泌降低，说明PD-L1/PD-1信号通路可能对ILC3的免疫活化起到抑制作用。我们希望进一步探讨:①PD-1在ILC3细胞静息和活化状态下的表达及调控机制；②PD-1信号通路对ILC3细胞功能的调控方式；③PD-1阳性ILC3对肠道微环境的影响；④以PD-1为靶点进行炎症性肠病治疗的可行性。本研究将首次从分子水平上揭示ILC3的免疫负调控机制，可能在炎症性肠病的临床诊治上有重要应用价值。

1、项目背景：.炎症性肠病（inflammatory bowel disease，或IBD）是一种病因不明的慢性非特异性肠道炎症性疾病，目前还没有有效的治疗策略。免疫系统在维持肠道平衡和炎症性肠病发生过程都具有十分重要的作用。其中，近年来新发现的一群ILC3细胞，在肠道中驻留，对肠道免疫平衡尤其重要。我们前期研究发现，免疫检查点分子PD-1表达于ILC3中的LTi亚群，提示其对LTi的免疫功能可能具有重要调节作用。因此，本项目拟探讨PD-1对LTi功能的影响及其机制，从而为IBD的治疗提供新思考。..2、主要研究结果：.（1）发现PD-1信号缺失将导致肠道菌群紊乱，与肠炎相关的IgA+肠道菌丰度升高，肠壁完整性受到破坏，从而容易诱发肠炎；.（2）论证了PD-1在LTi细胞上的表达与其活化状态的密切关系，特别是在肠道中甲硝唑敏感菌群的刺激下以及DSS诱导肠炎过程中LTi活化后PD-1表达显著上调；.（3）揭示了PD-1信号对LTi细胞活化的促进作用，有利于LTi产生高水平效应细胞因子IL-22，对DSS诱导的肠道炎症具有缓解作用；.（4）阐明了PD-1信号促进LTi活化的机制。发现LTi活化过程中脂肪酸合成代谢增强，一旦PD-1信号缺失将导致脂肪酸氧化水平异常升高，从而抑制LTi活化。..3、重要结果：.（1）首次阐明PD-1信号对LTi活化的促进作用。PD-1做为T细胞免疫检查点分子为人们所熟知，通过招募去磷酸酶SHP2等对免疫活化信号具有抑制作用。本研究发现LTi中PD-1信号主要通过调节活化过程中LTi细胞的代谢变化，从而对活化过程发挥促进作用。.（2）首次论证了LTi细胞活化过程中的代谢重塑特征。LTi活化过程中最显著的变化是脂肪酸合成增强，反之，一旦在LTi活化过程中脂肪酸氧化增强，对LTi活化具有明显抑制作用。.（3）首次说明了PD-1信号缺失将引起肠道菌群稳态破坏，提高肠道炎症发生率。..4、关键数据及其科学意义：.（1）通过肠道菌群测序发现PD-1缺失后菌群发生紊乱，多样性受到破坏；.（2）通过PD-1人源化小鼠工具，证明PD-1信号对LTi活化具有促进作用；.（3）通过对肠道ILC的scRNA-Seq分析及DSS肠炎模型中LTi细胞的RNA-Seq分析，阐明了LTi活化过程中的代谢特征及PD-1对LTi活化影响的分子机制。