衣康酸鹽通過(guò)代謝和表觀遺傳重編程調(diào)節(jié)T細(xì)胞失衡來(lái)改善自身免疫

       自身免疫性疾病的特點(diǎn)是喪失自我耐受性和針對(duì)重要器官的全身炎癥。免疫抑制劑在自身免疫性疾病的治療中起著核心作用。包括皮質(zhì)類固醇在內(nèi)的常規(guī)藥物作用廣泛，會(huì)增加嚴(yán)重感染的風(fēng)險(xiǎn)，而嚴(yán)重感染是導(dǎo)致死亡的主要原因。Th17細(xì)胞在幾種自身免疫性疾病中發(fā)揮致病作用，而Treg細(xì)胞維持免疫穩(wěn)態(tài)并抑制自身免疫。Th17和Treg細(xì)胞的失調(diào)導(dǎo)致許多自身免疫性疾病，包括多發(fā)性硬化癥（MS）、系統(tǒng)性紅斑狼瘡和類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎。
       2023年3月30日，一篇發(fā)表在國(guó)際雜志《Nature Communications》上題為“Itaconate ameliorates autoimmunity by modulating T cell imbalance via metabolic and epigenetic reprogramming”的研究報(bào)告中，來(lái)自北海道大學(xué)等機(jī)構(gòu)的科學(xué)家們通過(guò)研究揭示了抗炎性代謝產(chǎn)物衣康酸（itaconate，ITA）對(duì)機(jī)體輔助T細(xì)胞和調(diào)節(jié)性T細(xì)胞的調(diào)節(jié)效應(yīng)，相關(guān)研究或有望幫助開(kāi)發(fā)治療某些自身免疫性疾病的新型治療性策略。

衣康酸調(diào)節(jié)Th17和Treg細(xì)胞分化
       ITA以劑量依賴的方式抑制Th17并促進(jìn)Treg細(xì)胞分化，而不影響其細(xì)胞活力、絕對(duì)數(shù)量和增殖。相反，ITA不影響Th1和Th2細(xì)胞的分化。ITA降低了Th17相關(guān)基因的表達(dá)，包括Il17a和Il17f，而ITA增強(qiáng)了Rorc的表達(dá)。此外，ITA增強(qiáng)了Foxp3在Treg細(xì)胞中的表達(dá)。在Th17中，RORγt的蛋白質(zhì)水平也升高。這些結(jié)果表明，ITA調(diào)節(jié)Th17和Treg細(xì)胞的分化。

衣康酸鹽改善了EAE模型
       為了研究ITA作為治療自身免疫性疾病候選藥物的潛力，構(gòu)建了實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎（EAE）模型。與PBS治療相比，ITA治療顯著降低了EAE小鼠的臨床評(píng)分和體重減輕。這些結(jié)果表明ITA有可能降低EAE的疾病活性。為了進(jìn)一步研究ITA對(duì)Th17體內(nèi)功能的作用，使用ITA處理的細(xì)胞的Rag1^-/-小鼠的臨床評(píng)分和體重減輕顯著降低。脊髓的組織學(xué)切片顯示，在給予ITA處理的細(xì)胞的小鼠中，細(xì)胞浸潤(rùn)和脫髓鞘顯著減少。此外，與對(duì)照小鼠相比，給予ITA處理的Th17細(xì)胞的小鼠在EAE誘導(dǎo)15天后，脊髓中產(chǎn)生IL-17A的CD4 T細(xì)胞以及產(chǎn)生IL-17A和GM-CSF的CD4 T細(xì)胞的數(shù)量和百分比顯著降低。給予ITA處理的Th17細(xì)胞的受體小鼠中這些浸潤(rùn)細(xì)胞或產(chǎn)生IL-1β的細(xì)胞的絕對(duì)數(shù)量與其對(duì)應(yīng)物中的細(xì)胞沒(méi)有顯著差異。這些發(fā)現(xiàn)表明ITA是治療T細(xì)胞驅(qū)動(dòng)的自身免疫性疾病的潛在治療劑。

衣康酸鹽在Th17和Treg極化條件下抑制糖酵解和OXPHOS
       使用Th17-和Treg極化T細(xì)胞進(jìn)行了RNA測(cè)序（RNA-seq），無(wú)論是否進(jìn)行ITA處理。在ITA處理的和對(duì)照的Th17極化T細(xì)胞之間共鑒定出1072個(gè)差異表達(dá)基因（DEG）。在ITA處理的Treg極化T細(xì)胞中，1554個(gè)基因被鑒定為DEG，其中610個(gè)DEG也被鑒定為T(mén)h17極化T細(xì)胞。在Th17和Treg條件下，對(duì)ITA處理的T細(xì)胞和對(duì)照T細(xì)胞之間重疊的DEG的KEGG通路分析顯示，“糖酵解”和“HIF-1信號(hào)通路”顯著富集。這些結(jié)果表明，ITA廣泛抑制糖酵解相關(guān)基因的表達(dá)。

       ITA增加Th1和Treg極化條件下的HIF-17α蛋白水平。接下來(lái)，使用細(xì)胞外通量分析儀進(jìn)行糖酵解速率測(cè)定，以評(píng)估T細(xì)胞分化的代謝功能。在ITA處理的Th17和Treg極化T細(xì)胞中抑制基礎(chǔ)糖酵解和代償性糖酵解，如細(xì)胞外酸化速率（ECAR）所示；線粒體耗氧率（OCR）的分析顯示，ITA處理的Th17和Treg極化T細(xì)胞的基礎(chǔ)呼吸和最大呼吸以及ATP產(chǎn)生減少?？傮w而言，這些結(jié)果表明ITA抑制Th17和Treg極化T細(xì)胞中的糖酵解和OXPHOS。

衣康酸鹽通過(guò)抑制MAT和IDH1/2酶活性誘導(dǎo)關(guān)鍵代謝變化
       為了進(jìn)一步揭示代謝譜，使用毛細(xì)管電泳飛行時(shí)間質(zhì)譜（CE-TOF MS）進(jìn)行了代謝組學(xué)分析，與RNA-seq結(jié)果一致，在ITA處理的Th17和Treg極化細(xì)胞中，糖酵解途徑代謝物的水平顯著降低。ITA處理顯著降低了SAM的水平。SAM/SAH值在ITA處理的Th17極化T細(xì)胞中減少，但在ITA處理的Treg極化T細(xì)胞中沒(méi)有減少。我們發(fā)現(xiàn)ITA降低了Treg極化T細(xì)胞中的2-HG水平，但沒(méi)有降低Th17極化T細(xì)胞中的2-HG水平. 這些數(shù)據(jù)表明SAM或2-HG水平分別影響ITA處理的Th17或Treg細(xì)胞的極化程序。在ITA處理的Th17和Treg極化細(xì)胞中抑制MAT的酶活性。此外，IDH1/2的酶活性在Treg極化T細(xì)胞中受到抑制，但在ITA處理的Th17極化T細(xì)胞中不受抑制。ITA直接抑制了純化的野生型IDH1和2的活性。表明ITA通過(guò)與關(guān)鍵酶和代謝物的相互作用調(diào)節(jié)Th17和Treg細(xì)胞分化之間的平衡。

代謝變化與Th17和Treg細(xì)胞分化中必需轉(zhuǎn)錄因子的染色質(zhì)可及性改變有關(guān)
       盡管ITA增加了RORγt和HIF-1α的表達(dá)，但觀察到IL-17A的表達(dá)顯著降低。因此，假設(shè)ITA改變了關(guān)鍵基因位點(diǎn)的染色質(zhì)可及性。為了驗(yàn)證這一假設(shè)，使用染色質(zhì)免疫沉淀（ChIP）分析檢查了ITA處理的Th17極化T細(xì)胞中RORγt與Il17a啟動(dòng)子的結(jié)合。幼稚CD4 T細(xì)胞作為陰性對(duì)照進(jìn)行分析。我們的結(jié)果表明，ITA抑制了RORγt與Il17a啟動(dòng)子的結(jié)合。在Th17分化過(guò)程中，誘導(dǎo)RORγt和IL-17A需要多種轉(zhuǎn)錄因子。因此，進(jìn)行了轉(zhuǎn)座酶可訪問(wèn)染色質(zhì)測(cè)序（ATAC-seq）的測(cè)定，以揭示ITA是否改變了Th17和Treg極化T細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄因子的染色質(zhì)可及性。由于RNA表達(dá)取決于DNA的可及性，我們整合了ATAC-seq和RNA-seq數(shù)據(jù)集?？傮w而言，在Th17或Treg條件下，703個(gè)DEGs顯示出ITA處理的T細(xì)胞和對(duì)照T細(xì)胞之間的可及性差異。這些基因包括Il17a，糖酵解相關(guān)基因和foxp3，但不包括編碼GM-CSF的csf2。染色質(zhì)在ITA處理的Th17細(xì)胞中更封閉，染色質(zhì)在ITA處理的Treg細(xì)胞中更開(kāi)放。轉(zhuǎn)錄因子結(jié)合基序分析表明，Th17基團(tuán)的峰富集了調(diào)控Il17a基因表達(dá)的基序，包括BATF、STAT3、IRF4、RUNX1和HIF-1α。此外，基序發(fā)現(xiàn)還表明，Treg群的峰富集了ETS1、RUNX1、SMAD3、STAT5和AP-1。這些結(jié)果表明，ITA處理導(dǎo)致染色質(zhì)可及性在Il17a位點(diǎn)中閉合，在Foxp3位點(diǎn)中打開(kāi)關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。