文獻導讀

2021年8月19日，昆士蘭大學/上海交通大學余迪，華中科技大學劉爭及復旦大學張文宏教授及其團隊在《Nature Immunology》在線發(fā)表題為“Selenium-GPX4 axis protects follicular helper T cells from ferroptosis”的研究論文，該研究揭示了硒-GPX4信號軸保護濾泡輔助性T細胞免受鐵死亡影響，進而改善保護性體液免疫。

研究介紹

濾泡輔助性T（TFH）細胞是 CD4+ T細胞的一個特殊亞群，主要支持生發(fā)中心反應，在生發(fā)中心反應中產(chǎn)生高親和力和長期的體液免疫。作者報告TFH細胞顯示出增強的脂質(zhì)過氧化和線粒體形態(tài)改變等類似于鐵死亡的特征。T細胞中谷胱甘肽過氧化物酶 4 (GPX4) 的缺失選擇性地消除免疫小鼠的 TFH 細胞和生發(fā)中心反應。進一步研究表明硒補充劑能增強 T 細胞中 GPX4 的表達，進而增加 TFH 細胞數(shù)量，并促進流感疫苗接種后免疫小鼠和年輕人的抗體反應。

首先，作者觀察到在卵清蛋白(OVA)免疫的小鼠中，與非TFH效應CD4+T細胞相比，TFH細胞生存能力較差。超微結(jié)構(gòu)分析顯示許多 TFH 細胞表現(xiàn)出萎縮和受損老化的線粒體，同時，TFH細胞中的脂質(zhì)ROS、脂質(zhì)過氧化標記物丙二醛和 4-羥基壬烯醛的水平顯著升高，表現(xiàn)出一系列細胞鐵死亡的特征。作者進一步對人 TFH 細胞中的鐵死亡進行評估，結(jié)果與小鼠TFH 細胞對應部分類似，并且發(fā)現(xiàn)只有鐵死亡抑制劑才能拯救 TFH 細胞。

其次，作者觀察到與 GPX4 充足的 CD4+ T 細胞相比，GPX4 缺陷的 CD4+ T 細胞（T-KO）在培養(yǎng)中迅速發(fā)生鐵死亡，并伴隨著脂質(zhì)ROS水平增加和線粒體萎縮。使用4-羥基-3-硝基苯乙酰偶聯(lián)OVA(NP-OVA)皮下免疫WT和T-KO小鼠，結(jié)果顯示GPX4 缺乏不影響 TFH 細胞的增殖，但GPX4可能是TFH 維持和 GC 反應所必需的。GPX4 是一種硒酶，其功能需要硒才能防止脂質(zhì) ROS 誘導的鐵死亡。在抗 CD3/CD28 刺激的培養(yǎng) CD4+T 細胞中，亞硒酸鹽和硒代蛋氨酸 (Se-Met) 能增強 GPX4 表達并減少細胞溶質(zhì)和脂質(zhì) ROS 的產(chǎn)生，從而提高細胞存活率。小鼠體內(nèi)NP-OVA免疫實驗結(jié)果顯示，Se-Met 喂養(yǎng)可使硒蛋白包括TFH 細胞中 GPX4 表達的上調(diào)，同時 NP 特異性抗體的產(chǎn)生得到顯著增強，抗體親和力成熟度有所改善。此外，補硒未能增強 T-KO 小鼠的體液免疫，這表明 T 細胞中的 GXP4 表達是介導補硒益處所必需的。

最后，作者啟動一項前瞻性人體試驗。補充硒后 30 天，兩組（硒補充劑組和對照組）均接種了三價季節(jié)性流感疫苗。 結(jié)果顯示，補充硒使總血漿硒水平增加了約 1.7 倍，同時上調(diào)了CD4+ T 細胞中的 GPX4 表達。與對照組相比，補充組的 cTFH 細胞的活躍生成特別增加，并進一步增加了 H1N1 和 B 株的 HI 滴度。這一結(jié)果證明補充硒可增強 TFH 功能以提高體液免疫。總之，該研究不僅揭示了特異性控制 TFH 細胞存活的途徑，而且還提供了一種增強 TFH 功能并改善感染和疫苗接種后保護性體液免疫的策略。

細胞死亡是所有細胞最終的宿命，細胞死亡的方式是生物醫(yī)學領(lǐng)域的重大研究熱點。我們以前為大家介紹過細胞焦亡，那么，細胞程序性死亡除了細胞凋亡、細胞焦亡等方式之外，還有沒有其他的死亡方式呢？2012年，“鐵死亡”的概念首次由Brent R. Stockwell團隊提出。鐵死亡（ferroptosis）是在小分子物質(zhì)誘導下發(fā)生的氧化性細胞死亡，具有鐵離子依賴性。其發(fā)生是細胞內(nèi)脂質(zhì)活性氧（reactive oxygen species，ROS）生成與降解的平衡失調(diào)所致。鐵死亡誘導劑通過不同的通路直接或間接作用于谷胱甘肽過氧化物酶（(glutathione peroxidase，GPXs），導致細胞抗氧化能力降低、ROS堆積，最終引起的細胞氧化性的、非細胞凋亡形式的細胞死亡。

鐵死亡發(fā)生的機制

1.抑制GPX4： GPX4能抑制脂質(zhì)過氧化，若細胞中GPX4表達下調(diào)，鐵死亡則更易發(fā)生。

2.抑制胱氨酸谷氨酸轉(zhuǎn)運受體：谷氨酸的水平會影響到胱氨酸谷氨酸轉(zhuǎn)運受體的功能，細胞外高濃度的谷氨酸會抑制胱氨酸谷氨酸轉(zhuǎn)運受體從而誘導鐵死亡。

3.p53的介導：p53通過下調(diào)胱氨酸谷氨酸轉(zhuǎn)運受體組分SLC7A11的表達抑制細胞對胱氨酸的攝取，導致谷胱甘肽過氧化物酶活性降低，削減細胞抗氧化能力，增強細胞對鐵死亡的敏感性。

鐵死亡與人類疾病

1.鐵死亡與腫瘤

一般我們認為，p53通過誘導細胞衰老程序性死亡從而抑制腫瘤。最近研究表明，p53在正常細胞中可以負調(diào)控脂質(zhì)合成和糖降解，正調(diào)控氧化磷酸化和脂質(zhì)分解代謝，而在腫瘤細胞中突變型的p53正調(diào)控脂質(zhì)的合成和糖酵解，已有研究發(fā)現(xiàn)，腎癌、白血病對鐵死亡敏感。GPX4可以發(fā)揮脂質(zhì)抗氧化劑的作用，有一些靶向GPX4的藥物，但是大多數(shù)癌癥仍然對鐵死亡有抵抗力。

2.鐵死亡與肝損傷

鐵死亡具有鐵依賴性，可被鐵螯合劑所特異性逆轉(zhuǎn)，那鐵過載是否會導致鐵死亡呢？有研究通過高鐵蓄積的基因敲除小鼠模型研究的過多鐵儲存于肝臟，會導致組織器官退行性病變，引發(fā)肝損傷（可參考云克隆肝缺血再灌注動物模型：DSI527Mu01，DSI527Ra01）。

3.鐵死亡與心臟損傷

通過小鼠心肌缺血再灌注（I/R）損傷模型（可參考云克隆心肌梗死動物模型：DSI504Mu01，DSI504Ra02），同樣發(fā)現(xiàn)鐵死亡的存在。給予鐵死亡抑制劑阻斷鐵死亡可明顯減輕缺血再灌注導致的急性和慢性心臟損傷，為臨床上心肌梗死等心臟疾病提供了非常有前景的新思路和策略。