胰岛素介导类风湿关节炎组织中PD1+T细胞获得IL7R+记忆表型

《Cell Death & Disease》：Insulin enables acquisition of the IL7R+ memory phenotype in PD1+ T cells in RA tissues

　　

胰岛素信号以表观遗传方式调控细胞代谢，但其在免疫细胞稳态中的作用尚不清楚。高血浆胰岛素会阻碍有效胰岛素信号传导并重塑自身免疫状态下的代谢活动。本研究探讨了胰岛素信号对类风湿关节炎（RA）患者血液及滑膜组织效应CD4+T细胞代谢与表型的功能影响。RA血液与滑膜中CD4+细胞的转录组分析显示，存活蛋白（survivin）/BIRC5hiPD1hiT外周辅助细胞（T peripheral helper cell, Tph）群体具有高代谢活性与效应功能。RA T细胞中低胰岛素信号与组蛋白乙酰化缺陷放大了促炎IFNγ和TNF的表达。存活蛋白与乙酰化组蛋白H3K27在调控染色质上的共沉积控制了组蛋白乙酰化复合物亚基及胰岛素依赖性基因的转录。胰岛素刺激与组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylase, HDAC）抑制可提升组蛋白乙酰化水平。在CD4+细胞培养体系及RA滑膜组织高侵袭性PD1hiTph细胞中，胰岛素暴露与组蛋白去乙酰化抑制协同上调IL7产生，进而抑制IFNγ与PD1表达。该过程激活了IL7R信号通路介质STAT5A/B、BCL2，并促进PD1hiTph细胞获得CD27+CD45RO+中枢记忆表型。同样，高胰岛素血症2型糖尿病（T2D）患者的CD4+细胞中可见IL7R+T细胞簇富集。在RA患者中，拮抗叶酸转运与JAK/STAT信号可激活CD4+细胞的胰岛素信号及组蛋白乙酰化依赖性代谢。结合CTLA4依赖性信号，这促使细胞获得早期IL7R+T细胞表型。本研究表明，胰岛素将CD4+细胞的代谢活性与组蛋白乙酰化紧密关联。充足的胰岛素信号促进高侵袭性PD1hiTph细胞获得IL7R+记忆表型。因此，通过组蛋白乙酰化恢复胰岛素敏感性可削弱效应CD4+T细胞功能，为实现RA免疫稳态重建提供了极具前景的干预靶点。

本研究发表于《Cell Death & Disease》，针对类风湿关节炎（RA）中效应CD4⁺T细胞代谢与表型调控机制展开探索。既往研究已明确胰岛素信号调控非免疫组织代谢，但其在适应性免疫细胞稳态中的作用尚未被系统揭示。RA与2型糖尿病（T2D）均存在胰岛素敏感性下降特征，伴随糖代谢通路异常与慢性炎症反应，致病性T细胞的持续活化是RA的核心病理环节，然而胰岛素信号如何通过表观遗传机制调控T细胞功能仍不明确。组蛋白乙酰化作为连接代谢与基因转录的关键表观修饰，其与胰岛素信号的互作在自身免疫性T细胞中的功能亦有待阐明。本研究旨在解析胰岛素信号通过组蛋白乙酰化调控RA患者PD1^hiT外周辅助细胞（Tph）表型转化的分子机制，为靶向代谢-表观-免疫轴治疗RA提供理论依据。

研究人员采用多队列临床样本结合体外实验与生物信息学分析开展研究。样本来源于三个独立RA患者队列（含初治患者、已治疗患者及健康对照）、T2D患者队列及健康对照人群的外周血、滑膜组织及滑液样本。关键技术包括：CD4⁺T细胞转录组测序（RNA-seq）、染色质免疫共沉淀测序（ChIP-seq）、单细胞转录组测序（scRNA-seq）、流式细胞术免疫表型分析、磷酸化蛋白检测及细胞因子酶联免疫吸附实验（ELISA）。

Histone acetylation and insulin signaling enhances metabolic activity of CD4⁺cells

研究人员通过RNA-seq分析RA患者与健康对照CD4⁺T细胞的代谢通路基因表达，发现RA患者CD4⁺T细胞中糖酵解与氧化磷酸化通路激活，且该激活与BIRC5高表达显著相关。进一步分析组蛋白乙酰转移酶（HAT）与组蛋白去乙酰化酶（HDAC）表达与代谢通路的关联，证实HAT表达与代谢通路呈负相关，而HDAC表达与代谢通路正相关。胰岛素信号介质（INSR、IGF1R、IRS1、IRS2）表达与血浆胰岛素水平显著相关，其中IRS1/IRS2与HAT正相关，INSR/IGF1R比值与HAT负相关，提示胰岛素信号通过调控HAT/HDAC平衡影响CD4⁺T细胞代谢活性。

High insulin signaling marks aggressive Tph cluster in RA synovia

通过单细胞转录组分析RA滑膜组织CD4⁺T细胞异质性，研究人员鉴定出6个高代谢活性细胞簇，其中PD1^hiTph细胞、增殖细胞及Vδ2 T细胞具有高胰岛素信号特征。高胰岛素信号簇中代谢通路与HAT/HDAC表达显著上调，同时BIRC5、IFNγ、TNF表达降低，表明胰岛素信号可抑制促炎表型并增强代谢活性。

Ins胰岛素increases histone acetylation by controlling HAT and HDAC complexes via chromatin co-deposition of survivin and H3K27ac

体外实验显示，胰岛素与HDAC抑制剂均可剂量依赖性增加THP1细胞及原代CD4⁺T细胞核内组蛋白H3K27乙酰化（H3K27ac）水平，并激活AKT1磷酸化。ChIP-seq分析发现存活蛋白（survivin）与H3K27ac在2452个基因组区域共沉积，其中三分之一位于顺式调控元件（cis-RE），调控4452个蛋白编码基因。胰岛素响应基因显著富集于染色质重塑通路，且多个HAT复合物亚基（如BRPF3、JADE2、EP300、CREBBP）及HDAC复合物亚基（如HDAC4、HDAC1、MTA2）受survivin-H3K27ac共沉积调控，证实胰岛素通过survivin-H3K27ac轴调控HAT/HDAC复合物转录，进而影响组蛋白乙酰化。

Insulin promotes transition of effector PD1⁺T cells into the central memory IL7R⁺T cells

体外刺激实验表明，胰岛素与HDAC抑制剂协同上调CD4⁺T细胞IL7分泌，抑制IFNγ产生，同时促进CD27表达并下调PD1表达，推动PD1^hiTph细胞向CD27⁺CD45RO⁺中枢记忆表型转化。转录组分析显示，该过程伴随IL7R下游信号分子（CD27、FOXO1、STAT5A、STAT5B、BCL2）上调，且这些基因启动子区均存在survivin-H3K27ac共沉积。RA滑膜组织中高胰岛素信号Tph细胞同样呈现IL7R⁺记忆表型特征。

IL7R⁺clusters are prevalent in hyperinsulinemic T2D, augmented by biguanide treatment

分析高胰岛素血症T2D患者单细胞转录组数据，发现其CD4⁺T细胞中IL7R⁺记忆簇富集，且高胰岛素信号与代谢活性、IL7R下游分子（CD27、BCL2、CCR7、STAT5A/B）表达正相关。健康对照口服双胍类药物（改善胰岛素敏感性）后，CD4⁺T细胞中IL7R下游基因早期上调，进一步证实胰岛素敏感性增强可促进IL7R⁺记忆T细胞扩增。

Molecular mechanisms counteracting insulin signaling

分析抗风湿药物治疗后RA患者CD4⁺T细胞转录组变化，发现CTLA4共刺激抑制剂阿巴西普（abatacept）可上调IL7R下游分子及IL7R⁺簇标记物，且不依赖胰岛素信号通路；甲氨蝶呤（methotrexate）与JAK抑制剂（JAKi）可激活胰岛素信号通路及代谢活性，但JAKi同时上调Tph细胞标记物，甲氨蝶呤则抑制Tph细胞标记物。IL6受体抑制剂托珠单抗（tocilizumab）仅抑制糖酵解通路，不影响IL7R信号。

讨论部分指出，本研究首次揭示胰岛素信号通过survivin-H3K27ac表观调控轴促进RA中PD1^hiTph细胞向IL7R⁺中枢记忆表型转化，解决了胰岛素信号在T细胞免疫稳态中作用机制的空白。研究证实组蛋白乙酰化是连接胰岛素代谢信号与T细胞表型转化的关键枢纽，为理解RA与T2D共享免疫代谢异常提供了新视角。抗风湿药物可通过不同机制调控该通路，其中CTLA4阻断与叶酸拮抗可通过激活胰岛素敏感性促进记忆表型获得。研究结论强调，恢复胰岛素敏感性以增强组蛋白乙酰化，是削弱效应T细胞功能、重建RA免疫稳态的潜在干预策略，为开发靶向代谢-表观-免疫轴的新型治疗手段提供了重要理论基础。