近的报道显示,γδ T淋巴细胞可以调节神经元的功能和行为、以及肠道代谢。肠道中的γδ T淋巴细胞可以通过调节代谢激素的生物利用度来调节宿主的葡萄糖稳态。
胃肠道的主要作用是获取营养,为我们提供能量。这一过程受到广泛的调控。耶鲁大学医学院免疫生物学系的Sullivan等最近的研究证明,驻留在肠道内的免疫细胞γδ T淋巴细胞是调控系统的组成部分,该调节系统促进局部适应饮食中增加的糖分丰度。这项研究有助于更好地了解免疫反应的改变与代谢紊乱的关系,如肥胖和吸收不良综合征。
食物摄入和饮食组成,可以改变与肠道吸收和代谢功能相关的转录过程。在饲喂高糖饮食的小鼠十二指肠中,与碳水化合物消化和吸收相关的基因表达增加。然而,目前尚不清楚,糖含量的增加如何促进与糖代谢相关的肠道转录过程的改变——即碳水化合物转录程序(carbohydrate transcriptional program, CarbTP)。
Sullivan等研究了宿主微生物群在调控CarbTP可塑性中的作用。高糖饮食促进了CarbTP在非微生物群中的上调,证明并非所有由饮食变化引起的肠道代谢改变都是由微生物群控制的。营养物质从肠腔输送到宿主体内是由肠上皮细胞介导的,这些细胞与黏蛋白和其他特殊的上皮细胞一起提供了肠道物理屏障,与摄入的食物直接接触。
通过将这些上皮细胞直接暴露于大量的糖中,无法在体外重现CarbTP的增加,这使Sullivan等假设:对于饮食成分的变化,可能需要肠道中细胞更复杂的相互作用。他们发现,与富含等热量的蛋白质饮食相比,免疫细胞(特别是γδ T淋巴细胞)对高糖饮食饲喂的小鼠肠上皮细胞中CarbTP的上调非常重要。也就是说,免疫细胞处于调控肠道对饮食适应性的中心。
γδ T淋巴细胞具有快速应对环境干扰和协调免疫反应的能力。它们跨越先天性和适应性免疫功能,不仅有助于宿主的抗菌防御,也有助于其他生理功能。最近的报道显示,γδ T淋巴细胞可以调节神经元的功能和行为、以及肠道代谢。肠道中的γδ T淋巴细胞可以通过调节代谢激素的生物利用度来调节宿主的葡萄糖稳态。Sullivan等描述了γδ T淋巴细胞调控肠道代谢转录程序的机制。他们发现,在对高糖饮食的反应中,γδ T淋巴细胞通过抑制另一种肠道免疫细胞——3型固有淋巴细胞(type 3 innate lymphoid cells, ILC3)促进上皮细胞CarbTP的上调(图1)。
ILC3通过分泌细胞因子,特别是产生白介素-22(IL-22),来控制肠道-宿主-微生物群的相互作用。IL-22让肠上皮细胞增加屏障防御功能。ILC3产生的IL-22受到多种肠道细胞信号的调节,包括肠胶质细胞、肠道神经元和其他免疫细胞(如巨噬细胞)。不能下调IL-22的产生,导致与肠道脂质代谢相关的转录程序减少,以及循环甘油三酯和脂肪酸浓度的改变。因此,在小鼠中,ILC3能够抑制与脂质吸收相关的代谢程序,同时促进先天性免疫反应。
Sullivan等描述了ILC3在肠道代谢中前所未知的作用,表明γδ T淋巴细胞可以抑制其IL-22的产生。这种抑制是肠上皮细胞适应高糖饮食和上调CarbTP的必要步骤。目前尚不清楚γδ T淋巴细胞如何与ILC3通讯,以令其细胞因子的生成下调。
协调营养和免疫防御的平衡回路在其他生物体中也有描述。在一些植物中,增加养分后,一些转录因子上调,且会抑制免疫防御基因。有人认为,植物免疫系统的负调节与根部微生物群的组成有关。如果同样的概念被套用在动物身上,那么确定γδ T淋巴细胞对ILC3介导的免疫应答的下调是否会影响共生微生物群的组成将是很重要的。这种适应性的微生物群可能在帮助宿主处理碳水化合物的增加方面发挥重要作用,或者通过生态位竞争保护宿主免受某些肠道病原体的肠道定植。相反,新组装的微生物群也可能产生有害影响,例如参与宿主代谢功能障碍的进展。
目前,尚不清楚γδ T淋巴细胞是否直接感知饮食中糖含量的增加,或者是否有其他细胞参与将饮食信息传递给γδ T淋巴细胞。了解γδ T淋巴细胞对CarbTP的按需调节是否有助于糖的消化和吸收也很重要。γδ T淋巴细胞作为营养输入的解码器,有助于我们理解生物体如何适应营养供应的变化。
参考文献:Talbot J, Littman DR. Immune cell control of nutrient absorption[J]. Science,2021,371(6535):1202-1203.