文章題目：CD5L/AIM Regulates Lipid Biosynthesis and Restrains Th17 Cell Pathogenicity
發(fā)表時(shí)間及期刊：2015年12月發(fā)表在Cell期刊
影響因子：2020/2021: 38.637
作者：Chao Wang, Nir Yosef, Vijay K. Kuchroo*
單位：哈佛醫(yī)學(xué)院
一句話概述：
CD5L作為Th17細(xì)胞功能狀態(tài)的一個(gè)關(guān)鍵開關(guān)，通過改變脂質(zhì)代謝和主轉(zhuǎn)錄因子Rorgt的功能來調(diào)節(jié)其引起疾病的能力。
Highlights
?CD5L優(yōu)先在非致病性Th17細(xì)胞中表達(dá)
?CD5L是體內(nèi)Th17細(xì)胞功能狀態(tài)的主要開關(guān)
?CD5L調(diào)控T細(xì)胞脂質(zhì)組與Th17細(xì)胞功能相關(guān)
?CD5L通過PUFA/SFA平衡和Rorgt配體的可用性來改變T細(xì)胞的功能
SUMMARY
Th17細(xì)胞在宿主防御細(xì)胞外病原體和組織穩(wěn)態(tài)中起著關(guān)鍵作用牵囤，但也能誘導(dǎo)自身免疫。平衡“致病性”和“非致病性”Th17細(xì)胞狀態(tài)的機(jī)制仍在很大程度上未知乖阵。
我們使用單細(xì)胞RNA-seq鑒定CD5L/AIM作為在非致病性細(xì)胞中表達(dá)的調(diào)節(jié)因子，但在致病性Th17細(xì)胞中不表達(dá)。雖然CD5L不影響Th17的分化秘案，但它是一個(gè)調(diào)節(jié)Th17細(xì)胞致病性的功能開關(guān)。
CD5L的缺失可將非致病性Th17細(xì)胞轉(zhuǎn)化為誘導(dǎo)自身免疫的致病性細(xì)胞潦匈。CD5L通過調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)脂質(zhì)組阱高、改變脂肪酸組成和限制膽固醇的生物合成，從而調(diào)節(jié)Th17細(xì)胞的主轉(zhuǎn)錄因子Rorgt的配體可利用性來介導(dǎo)這一效應(yīng)茬缩。
我們的研究確定了CD5L是Th17細(xì)胞功能狀態(tài)的關(guān)鍵調(diào)控因子赤惊，并強(qiáng)調(diào)了脂質(zhì)代謝在平衡T細(xì)胞誘導(dǎo)的免疫保護(hù)和疾病中的重要性。
INTRODUCTION
產(chǎn)生IL-17的Th17細(xì)胞存在于組織炎癥部位凰锡，并有助于人類自身免疫性疾病和相關(guān)小鼠模型的發(fā)病機(jī)制未舟。然而，并不是所有的Th17細(xì)胞都會(huì)誘導(dǎo)組織炎癥和疾驳辔（即具有“致病性”）裕膀。正常腸道黏膜上的Th17細(xì)胞通過防止腸道菌群的入侵和促進(jìn)上皮屏障功能來調(diào)節(jié)組織穩(wěn)態(tài)。在體內(nèi)控制Th17細(xì)胞這些不同功能的細(xì)胞外信號(hào)和細(xì)胞內(nèi)機(jī)制尚未確定勇哗。
不同的細(xì)胞因子組合也可以在體外產(chǎn)生具有不同效應(yīng)功能的Th17細(xì)胞昼扛。兩種細(xì)胞因子IL-6和TGF-b1可以在體外將幼稚T細(xì)胞分化為Th17細(xì)胞，盡管這些細(xì)胞是實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎(EAE)的不良誘導(dǎo)劑智绸，這是人類多發(fā)性硬化癥的自身免疫性疾病模型野揪。暴露于促炎細(xì)胞因子IL-23可將這些細(xì)胞轉(zhuǎn)化為致病的致病性Th17細(xì)胞。其他細(xì)胞因子組合瞧栗，如IL-1b+IL-6+IL-23或TGF-b3+IL-6+IL-23也可以誘導(dǎo)Th17細(xì)胞引起嚴(yán)重組織炎癥的EAE斯稳。
非致病性：TGF-b1+IL-6
致病性：TGF-b1+IL-6+IL-23?； TGF-b3+IL-6+IL-23?迹恐；?IL-1b+IL-6+IL-23?
通過比較用不同的體外分化方案產(chǎn)生的Th17細(xì)胞的基因表達(dá)譜挣惰，發(fā)現(xiàn)了一個(gè)區(qū)分致病性和非致病性Th17細(xì)胞的特征，由16促炎基因表達(dá)在致病性Th17細(xì)胞(例如殴边，T-bet憎茂，GMCSF和IL-23R)和7調(diào)節(jié)基因在非致病性細(xì)胞(如IL-10)。非致病性Th17細(xì)胞暴露于IL-23可將其轉(zhuǎn)化為致病性表型锤岸，調(diào)控特征的表達(dá)減少竖幔，并獲得促炎特征基因，這表明IL-23是決定Th17細(xì)胞功能表型的主細(xì)胞因子是偷。
致病性細(xì)胞中表達(dá)：T-bet拳氢，GMCSF和IL-23R
非致病性細(xì)胞中表達(dá)：IL-10
識(shí)別驅(qū)動(dòng)致病性和非致病性Th17細(xì)胞的特異性分子開關(guān)將允許選擇性抑制致病性Th17細(xì)胞，同時(shí)保留非致病性蛋铆、潛在的組織保護(hù)性的Th17細(xì)胞馋评。迄今為止，IL-23在分化Th17細(xì)胞過程中誘發(fā)致病表型的細(xì)胞內(nèi)機(jī)制尚不清楚刺啦×籼兀基因組方法提供了一種引人注目的無偏方法來發(fā)現(xiàn)這種機(jī)制，但致病和非致病細(xì)胞可能在體內(nèi)共存并在體外共分化，限制了我們?cè)谌后w水平上檢測微妙信號(hào)的能力坦袍。事實(shí)上钧敞，我們之前的研究比較了體外來源的致病性細(xì)胞和非致病性細(xì)胞的群體，并沒有發(fā)現(xiàn)強(qiáng)的候選調(diào)控因子市咆，而是效應(yīng)分子。單細(xì)胞RNA-seq的出現(xiàn)為識(shí)別這種更微妙但生理上重要的調(diào)控因子開辟了道路再来。
在這里蒙兰，我們使用了來自體內(nèi)自身免疫性病變和體外分化的Th17細(xì)胞的單細(xì)胞RNA-seq譜，并確定了一種新的Th17致病性調(diào)節(jié)因子芒篷，CD5樣(CD5L)搜变。CD5L主要在非致病性Th17細(xì)胞中表達(dá)，并在暴露于IL-23時(shí)表達(dá)下調(diào)针炉。CD5L的缺失通過調(diào)節(jié)Th17細(xì)胞的脂質(zhì)組挠他，將非致病性的Th17細(xì)胞轉(zhuǎn)化為誘導(dǎo)疾病的Th17細(xì)胞。CD5L降低了多不飽和脂肪酸醮叟粒基(PUFA)的水平殖侵，影響關(guān)鍵膽固醇生物合成酶的表達(dá)贸呢，進(jìn)而影響th17細(xì)胞分化的主轉(zhuǎn)錄因子Rorgt的結(jié)合和活性。因此拢军，我們發(fā)現(xiàn)CD5L是區(qū)分Th17功能狀態(tài)的關(guān)鍵調(diào)控因子楞陷，并確定T細(xì)胞脂質(zhì)代謝是調(diào)節(jié)Th17細(xì)胞致病性的通路的一個(gè)重要組成部分。
RESULTS
1. 單細(xì)胞RNA-Seq鑒定CD5L是致病性的候選調(diào)節(jié)因子
怎么就發(fā)現(xiàn)CD5L是重要的調(diào)控因子了呢茉唉？
為了鑒定Th17細(xì)胞功能的調(diào)節(jié)因子固蛾，我們分析了在體內(nèi)或體外分化的非致病性(TGF-b1+IL-6)和致病性(IL-23)條件下分離的Th17細(xì)胞的單細(xì)胞RNA-seq譜
我們使用三條線去排名基因的潛在的致病性：
（1）對(duì)體外分化的Th17細(xì)胞(TGF-b1+IL-6)轉(zhuǎn)錄組與第一主成分做相關(guān)性。顯示存在兩個(gè)反相關(guān)模塊：“促炎模塊”(與Il17a表達(dá)正相關(guān))和“調(diào)節(jié)模塊”(與Il10表達(dá)正相關(guān))
（2）共變異(TGF-b1+IL-6)與細(xì)胞致病性評(píng)分度陆，定義為我們之前定義的促炎和調(diào)節(jié)信號(hào)的基因平均表達(dá)的差異艾凯；
（3）轉(zhuǎn)錄本與體內(nèi)EAE期間從中樞神經(jīng)系統(tǒng)和淋巴結(jié)分離的單個(gè)Th17細(xì)胞的前兩個(gè)pc的相關(guān)性。
這些研究表明懂傀，Th17細(xì)胞跨越了第一個(gè)PC（從效應(yīng)器趾诗、記憶到耗盡狀態(tài)）和第二個(gè)PC（從幼稚樣狀態(tài)到最終分化狀態(tài)）的功能譜。
Fig1(A)Cd5l表達(dá)來自體外生成的Th17細(xì)胞和體內(nèi)從小鼠EAE模型中分離出來的Th17細(xì)胞(IL-17鸿竖。GFP+)沧竟。
Fig1(B)非致病性Th17細(xì)胞(TGF-b1+IL-6)與(B)的細(xì)胞致病性評(píng)分(評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)來源文獻(xiàn)?Lee et al., 2012)；（Wilcoxon秩和檢驗(yàn)）缚忧，比較Cd5l表達(dá)與非表達(dá)細(xì)胞的細(xì)胞致病性打分悟泵。
Fig1(C)基于單細(xì)胞的促炎（紅色）和調(diào)節(jié)（綠色）模塊的創(chuàng)始特征基因（實(shí)條，顯著相關(guān)?[p < 0.05];條紋條闪水，相關(guān)性不顯著)
Fig1(D-E))在體外驗(yàn)證CD5L的表達(dá)糕非。對(duì)幼稚T細(xì)胞(CD4+CD62L+CD44-CD25-)進(jìn)行分類和分化，并在48(D)和72小時(shí)(E)通過qPCR分析CD5L的表達(dá)
Fig1(E)球榆，在48小時(shí)通過流式細(xì)胞術(shù)在新鮮培養(yǎng)基中加入48小時(shí)的IL-23或?qū)φ战M朽肥。圖中是三個(gè)獨(dú)立實(shí)驗(yàn)的總結(jié)
Cd5l是一個(gè)高級(jí)的基因的單細(xì)胞分析潛在的監(jiān)管機(jī)構(gòu)，表現(xiàn)出兩個(gè)令人驚訝的特點(diǎn)：盡管Cd5l表達(dá)在Th17細(xì)胞在非致病性條件下（圖1）持钉，在這些非致病性細(xì)胞衡招，Cd5l與第一個(gè)PC的細(xì)胞在體外來源的狀態(tài)下和促炎模塊都是呈現(xiàn)正相關(guān)(圖S1A-S1C)。此外每强，Cd5l與細(xì)胞致病性評(píng)分呈正相關(guān)(圖1B和1C)始腾。比較Th17細(xì)胞單細(xì)胞水平Cd5l的表達(dá)(IL-17。GFP+)的結(jié)果顯示空执，IL-1b+IL-6+IL-23衍生的Th17細(xì)胞80%缺乏Cd5l表達(dá)浪箭，而TGF-b1+IL-6分化的Th17細(xì)胞主要表達(dá)Cd5l(圖1A)。Cd5l即不在可選的致病條件下分化的Th17細(xì)胞(TGF-b3+I-L-6)辨绊，也不在從活性EAE小鼠中樞神經(jīng)系統(tǒng)中分離的腦源性Th17細(xì)胞中表達(dá)(Figure 1A)奶栖。然而，非致病性Th17細(xì)胞中表達(dá)的Cd5l(圖S1A)，與第一個(gè)PC相關(guān)宣鄙，也與促炎模塊(圖S1B)相關(guān)袍镀，促炎模塊表明致病性特征(圖S1C)，來源文獻(xiàn)(Lee et al.冻晤，2012)流椒。此外，Cd5l與促炎模塊的定義特征相關(guān)明也，與調(diào)節(jié)模塊的定義特征呈負(fù)相關(guān)(圖1C)。最后惯裕，它是單細(xì)胞促炎模塊中的前8個(gè)基因之一温数，其表達(dá)與我們之前定義的致病基因簽名最密切相關(guān)(圖1B)。
CD5L是富含半胱氨酸的超家族的成員(Sarriasetal.蜻势，2004)撑刺。并能結(jié)合脂肪細(xì)胞內(nèi)吞后的胞質(zhì)脂肪酸合酶(Iamanioetal.，1999)握玛。CD5L也是病原體相關(guān)分子模式(PAMPs)的受體够傍，可能調(diào)節(jié)先天免疫反應(yīng)(Martinesetal.，2014)挠铲。然而冕屯，其在T細(xì)胞中的表達(dá)尚未見報(bào)道，其在T細(xì)胞功能中的作用也尚未確定拂苹。
2. CD5L的表達(dá)在體內(nèi)外與非致病性Th17細(xì)胞相關(guān)
我們假設(shè)安聘，CD5L在非致病性Th17細(xì)胞中優(yōu)先表達(dá)，但與促炎模塊相關(guān)瓢棒，可能反映了CD5L在調(diào)節(jié)非致病性和致病性狀態(tài)之間的過渡中的獨(dú)特作用浴韭。
使用qPCR和流式細(xì)胞術(shù)分析在不同分化條件下培養(yǎng)的幼稚CD4T細(xì)胞，驗(yàn)證并擴(kuò)展了我們最初的發(fā)現(xiàn)脯宿，即CD5L在非致病性Th17細(xì)胞中唯一表達(dá)(圖1D-1F)念颈。在mRNA水平上，我們發(fā)現(xiàn)在Th0连霉、Th1或Th2輔助T細(xì)胞中表達(dá)很少榴芳，在TGF-b1+IL-6分化的Th17細(xì)胞中高表達(dá)，而在IL-1b+IL-6+IL-23分化的Th17細(xì)胞中低表達(dá)(圖1D)窘面。蛋白質(zhì)測量證實(shí)了大部分非致病性Th17細(xì)胞中存在CD5L(圖1F)翠语。
接下來，我們探討了在體內(nèi)CD5L的表達(dá)是否與致病性較低的Th17細(xì)胞相關(guān)财边。我們分析了從EAE誘導(dǎo)的小鼠中分離出的Th17細(xì)胞肌括。Th17細(xì)胞(CD3+CD4+IL-17。GFP+)從脾臟中分離出來，表達(dá)Cd5l谍夭，而IL-17-T細(xì)胞不表達(dá)（圖1G）黑滴。CD5L是一種在非致病性Th17細(xì)胞中表達(dá)的基因。
我們想知道是否IL-23（已知可以使Th17細(xì)胞更具致病性）紧索，是否可以調(diào)節(jié)Cd5l的表達(dá)袁辈。我們假設(shè)，如果CD5L是il-23依賴的致病性的正調(diào)控因子珠漂，那么IL-23會(huì)增加其表達(dá)晚缩，而如果它是負(fù)調(diào)控因子，其表達(dá)會(huì)被抑制媳危。由于IL-23R在T細(xì)胞激活后被誘導(dǎo)荞彼，我們用TGF-b1+IL-6分化幼稚T細(xì)胞48小時(shí)，并在新鮮培養(yǎng)基中在IL-23中擴(kuò)增待笑。IL-23抑制了Cd5l(圖1E)鸣皂，這與這些細(xì)胞獲得促炎模塊并成為致病性Th17細(xì)胞相一致，也與我們假設(shè)的CD5L作為致病性的負(fù)調(diào)控因子相一致暮蹂。STAT3可以促進(jìn)CD5L的表達(dá)寞缝，但RORgt不能促進(jìn)(圖S1D和S1E)。由于IL-23可以增強(qiáng)STAT3的功能仰泻，因此需要進(jìn)一步的研究來闡明參與調(diào)控CD5L表達(dá)的途徑荆陆。
3.?CD5L抑制效應(yīng)的功能而不影響Th17的分化
CD5L什么功能？
為了分析CD5L在體內(nèi)的功能作用集侯，我們用MOG35-55/CFA免疫小鼠慎宾，誘導(dǎo)EAE。CD5L-/-小鼠表現(xiàn)出更嚴(yán)重的臨床EAE浅悉，持續(xù)了至少28天趟据，而野生型(WT)小鼠在免疫后12天開始恢復(fù)(圖2A)。.在WT和CD5L-/-小鼠中也發(fā)現(xiàn)了類似頻率的FoxP3+CD4+Treg細(xì)胞术健，這表明疾病的嚴(yán)重程度的增加不是由于CD5L-/-小鼠中Treg數(shù)量的變化(圖S2A)汹碱。相比之下，在CD5L-/-小鼠的中樞神經(jīng)系統(tǒng)中荞估，更多的CD4T細(xì)胞產(chǎn)生IL-17咳促，而產(chǎn)生IFNg的細(xì)胞更少(圖2a和S2B)。在體外響應(yīng)MOG再激活后勘伺，來自CD5L-/-小鼠引流淋巴結(jié)的細(xì)胞表現(xiàn)出更高的增殖反應(yīng)跪腹，并產(chǎn)生更多的IL-17(圖S2C和S2D)。這些觀察結(jié)果與CD5L在定義Th17細(xì)胞功能中的直接或間接作用相一致飞醉。
通過分析特征基因的表達(dá)冲茸，研究CD5L對(duì)從幼稚WT和CD5L-/-T細(xì)胞分化Th17細(xì)胞的影響。通過IL-17的表達(dá)測量，CD5L缺失并不影響Th17的分化(圖2B和2C)轴术，也不影響其他Th17特征基因难衰，包括Il17f、Il21逗栽、Il23r盖袭、Rorc或Rora(圖2D)。值得注意的是彼宠，在非致病性分化條件下鳄虱，CD5L-/-Th17細(xì)胞產(chǎn)生較少的IL-10(圖2C和2D)。這些觀察結(jié)果表明凭峡，分化的變化不能單獨(dú)解釋CD5L-/-小鼠對(duì)EAE易感性的增加醇蝴，但CD5L可能確實(shí)影響Th17分化的內(nèi)部狀態(tài)。
我們確定了CD5L是否可以調(diào)節(jié)效應(yīng)/記憶性Th17細(xì)胞通過非致病性Th17細(xì)胞的分化想罕。在重新刺激后，更多的CD5L-/-Th17細(xì)胞產(chǎn)生IL-17并表達(dá)IL-23R霉涨，但不影響活力(圖2E和數(shù)據(jù)未顯示)按价，表明CD5L缺失導(dǎo)致Th17細(xì)胞更穩(wěn)定的擴(kuò)增。一致地笙瑟，CD5L-/-Th17細(xì)胞表達(dá)更多的Il17和Il23r楼镐，更少的Il10，以及類似水平的Rorc或Rora(圖2F)往枷。因此框产，CD5L并不調(diào)節(jié)Th17細(xì)胞的分化，但會(huì)隨著時(shí)間的推移而影響Th17細(xì)胞的擴(kuò)增和/或效應(yīng)功能错洁。從CD5L-/-小鼠體外分離的效應(yīng)記憶細(xì)胞(CD4+CD62L-CD44+)具有較高頻率的IL-17+和較低頻率的IL-10+細(xì)胞(圖2G和S2E)秉宿，可能反映了CD5L-/-小鼠中存在的Th17細(xì)胞的穩(wěn)定性。為了證明是否Th17細(xì)胞體內(nèi)也產(chǎn)生更多的IL-17屯碴，我們分離RORgt+(GFP+)效應(yīng)/記憶T細(xì)胞從WT和CD5L-/-小鼠中描睦，發(fā)現(xiàn)更多IL-17+和更少的IL-10+細(xì)胞CD5L-/-細(xì)胞，認(rèn)為RORgt+細(xì)胞在沒有CD5L的條件下导而，產(chǎn)生更多IL-17忱叭。(圖2H和S2F)。
4.?CD5L是調(diào)節(jié)Th17細(xì)胞致病性的主要開關(guān)
如何證明某個(gè)基因的關(guān)鍵作用今艺？
為了確定CD5L的缺失是否可以將非致病性Th17細(xì)胞轉(zhuǎn)化為誘導(dǎo)疾病的Th17細(xì)胞韵丑，我們將CD5L-/-小鼠與表達(dá)MOG35-55/IAb特異性T細(xì)胞受體的2D2轉(zhuǎn)基因小鼠雜交.初始CD5L-/-2D2T細(xì)胞在非致病性(TGFb1+IL-6)Th17條件下分化，并轉(zhuǎn)移到WT受體中虚缎。WT和CD5L-/-2D2幼稚細(xì)胞也產(chǎn)生了類似頻率的IL-17+T細(xì)胞(圖3A)撵彻，這與CD5L不影響Th17分化的觀察結(jié)果一致。
