Immunity | 神经免疫系统相互作用新机制：肠道神经细胞来源的IL6调控调节性T细胞水平

撰文 | 我的闺蜜老红帽

责编 | 兮

哺乳动物的消化道接受免疫系统和神经系统的双重调控，这两个系统相互协调相互作用，可以起到识别有益营养物质与有害化学分子、共生菌与病原微生物的作用。肠道神经系统 （enteric nervous system，简称ENS） 是除了大脑之外最大的神经器官，在组成上拥有完善的感觉神经元，中间神经元以及运动神经元；在结构上可以分为两组神经丛，一个是伸入肠黏膜的粘膜下神经丛，一个是分布在肠道肌肉层的肠肌层神经丛。肠道神经系统可以独立自主的对外来刺激进行应答，从而调节细胞因子分泌和肠道蠕动等功能 【1-4】 。

肠道内驻留着大量故有免疫细胞和获得性免疫细胞，表达有各类细胞因子受体，同样也可以定义为大型免疫器官。所以可以十分自然的预想，肠道神经系统和免疫系统之间存在大量的相互作用 【5-8】 。肠道神经细胞可以通过分泌b2肾上腺素以及I型集落刺激因子 （colony stimulating factor 1 ） 来影响巨噬细胞的成熟和功能，从而调节肠道稳态。也可以通过分泌神经肽U （neuropeptides neuromedin U ，简称NMU） 和降钙素基因相关肽 （calcitonin gene-related peptide ，简称CGRP） 调节II型肠道固有层淋巴细胞的成熟和活化，或者可以通过分泌胶质细胞源性神经营养因子 （glial cell derived neurotrophic factor） 来影响III型固有层淋巴细胞。

当然，上述相互作用机制基本上都集中在肠道神经系统与固有免疫系统之间。2021年3月9日，来自美国哈佛大学的Diane Mathis和Christophe Benoist研究组在Immunity杂志上发表题为 Interleukin-6 produced by enteric neurons regulates the number and phenotype of microbe-responsive regulatory T cells in the gut 的文章， 发现肠道神经细胞可以通过分泌细胞因子IL6来调控调节性T细胞的水平。

调节性T细胞 （regulatory T cell，简称Treg） 是获得性免疫系统中CD4+T细胞的一类亚群，以表达转录因子Foxp3为主要特征。并且，通过是否表达细胞核激素受体RORγ可以分为两类，一是主要在大肠中发现，与肠道共生菌相关的RORγ⁺Treg，一是主要在小肠中发现，与组织压力相关的RORγ^-Treg。作者通过免疫荧光标记和激光共聚焦显微镜技术发现，调节性T细胞可以与肠道神经细胞纤维发生共定位，而通过荧光原位杂交技术发现，肠道神经纤维可以与RORγ⁺Treg和RORγ^-Treg这两类调节性T细胞相互接触。这些结果说明，肠道神经细胞很可能和调节性T细胞发生相互作用。

为了证实这一猜测，作者通过体外诱导调节性T细胞实验，发现与肠道神经细胞共培养后，调节性T细胞的水平随着神经细胞数目增加而下降，也就是肠道神经细胞可以抑制调节性T细胞的生长分化。接下来，作者研究发生这一现象的具体机制。首先，作者研究肠道神经细胞是通过细胞-细胞相互接触还是分泌细胞因子来行使作用。作者通过半透膜培养板，将肠道神经细胞和T细胞分开，二者只能通过细胞培养液进行交流，在这种情况下，调节性T细胞的水平仍将得到抑制，这说明，肠道神经细胞是通过分泌某类细胞因子来起作用的。下来，作者确定是何种细胞因子。作者通过RNA测序技术，发现肠道神经细胞可以影响包括IL9，IL2，II型干扰素，IL6等细胞因子信号通路；同时，发现肠道神经细胞可以高表达LIF，CCL2，IL6等细胞因子，而T细胞中，也表达有这些细胞因子的受体。最后，作者通过加入细胞因子的中和抗体，最终确定，是肠道神经细胞分泌的IL6起到抑制调节性T细胞水平的作用。另外，作者还发现，IL6也可以在一定程度上影响RORγ⁺Treg和RORγ^-Treg的水平。

肠道中的调节性T细胞可以通过某些共生菌，比如C.ramosum，诱导而来。接下来，作者研究这些共生菌，是否是通过影响肠道神经系统来影响调节性T细胞水平。作者通过肠道全组织染色和激光共聚焦显微镜技术发现，与正常无菌小鼠相比，调节性T细胞诱导菌C.ramosum可以使得小鼠肠道神经细胞和神经纤维密度降低。而通过对数目相同的肠道神经细胞进行RNA测序发现，C.ramosum可以降低单个神经细胞IL6的水平。这些结果说明，调节性T细胞诱导菌C.ramosum很可能是通过降低肠道神经密度以及神经细胞IL6表达水平，从而起到诱导调节性T细胞的作用。

免疫细胞、成骨细胞、平滑肌细胞等都可以作为IL6的来源。最后，作者确定肠道神经细胞来源IL6的作用。作者通过nestin cre和syn1 cre与IL6 flox鼠进行杂交，获得两种神经细胞特异性缺失IL6的小鼠，并且发现这两类小鼠肠道内的调节性T细胞水平都有所升高。而且，与这两类小鼠的肠道神经细胞进行体外共培养，其调节性T细胞水平变化不大。这些结果都说明，是肠道神经细胞分泌的IL6起到调控调节性T细胞水平的作用的。

综上所述，作者确定了肠道神经纤维可以和调节性T细胞发生共定位。并且，在体外，肠道神经细胞可以通过分泌的IL6起到抑制调节性T细胞水平的作用；在体内，神经细胞特异性缺失IL6的肠道中，调节性T细胞水平有所上升。最后，作者还发现，调节性细胞诱导菌很有可能是通过降低肠道神经系统密度和神经细胞IL6水平的双重作用，来诱导调节性T细胞的。 作者展示了微生物信号-肠道神经系统变化-调节性T细胞水平变化这一调控回路。这项工作不仅发现了一类肠道神经系统-获得性免疫系统相互作用的新机制，而且为认识和干扰肠道稳态提供了新思路。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.immuni.2021.02.002

制版人：十一

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