《自然·免疫学》：华人科学家首次证实，脑膜中存在一种特殊的免疫细胞，能抗氧化、维

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　　传统的观点认为大脑是一个相对免疫豁免的部位[1]。然而，近年来越来越多的证据表明并非如此。与机体其他部位的屏障处（barrier sites）类似，大脑的屏障处也驻扎着多种免疫细胞，包括淋巴细胞和髓样细胞等[2]，但是，免疫细胞在调控正常大脑功能上发挥着什么作用却依旧是个迷。

　　黏膜相关不变T细胞（MAIT cells）是相对来说研究较少的一群T细胞。

　　与大家熟知的特异性免疫T细胞不同，MAIT细胞属于类固有（innate-like）T细胞[3]。它们可以产生Th1细胞特有的细胞因子IFN-γ和Th17细胞特有的IL-17，还具有和细胞毒性T细胞类似的细胞毒性活性[4-6]。被激活的MAIT细胞还会上调TNF-α和CSF2等细胞因子和VEGF等生长因子的表达[7-9]。因此，MAIT细胞可能在健康和疾病中扮演重要角色。

　　最近，来自美国罗格斯大学和NIH的Qi Yang研究组通过小鼠模型发现，脑膜屏障存在MAIT细胞，这些MAIT细胞的存在维持了脑膜屏障的稳态及完整性，从而抑制了大脑中的神经炎症，起到了保护大脑学习和记忆功能不受损害的功能[10]。

　　这项重要的工作得以发表在著名期刊Nature Immunology中。

　　

　　图1. 论文封面截图

　　下面就跟着奇点糕来看看Qi Yang和他的团队是如何展开研究的吧。

　　在此之前，脑膜屏障处是否存在MAIT细胞一直是个未解之谜，因此作者们先用流式细胞术检测了小鼠脑膜组织中是否存在MAIT细胞。他们发现，颅骨内表面的硬脑膜/蛛网膜层以及覆盖大脑的蛛网膜/软脑膜层都能检测到MAIT细胞，且后者驻扎的MAIT细胞数目比前者更多。此外，他们还发现脑膜处MAIT细胞的数目随着年龄的增长而增加。

　　

　　图2. 脑膜处存在MAIT细胞，且数目与年龄成正相关。

　　接下来，作者们对脑膜MAIT细胞进行了单细胞测序，他们发现这些MAIT细胞特异性高表达238个基因。信号通路分析表明，脑膜MAIT细胞高表达的基因与细胞器损坏，细胞发育和增殖，以及自由基清除等的信号通路密切相关。

　　

　　表1. 脑膜MAIT细胞高度表达的基因信号通路

　　作者们着重查看了这238个高表达基因中有哪些是编码分泌蛋白的——因为分泌蛋白具有影响微环境中其他细胞的能力。他们一共发现七个基因，分别为Tnf， Tnfsf14， Selenop， Fth1，Tmsb4x， Psap和Selenof。有意思的是，Selenop， Fth1， Tmsb4x， Psap和Selenof这五个基因编码的分泌蛋白均具有抗氧化性。也就是说，脑膜的MAIT细胞高表达抗氧化蛋白。

　　那为什么这些MAIT细胞会高表达抗氧化蛋白呢？研究人员首先猜测这与MAIT细胞的激活有关。

　　为验证这一猜想，他们分离了脑膜的MAIT细胞，并在体外检测了不同培养情形下的MAIT细胞的增殖、激活情况以及抗氧化蛋白的分泌情况。

　　当培养基中只添加细胞因子IL-7的时候，他们发现MAIT细胞可以存活，但是并不呈现出增殖和激活的状态；而当培养基中同时添加IL-7，IL-18和IL-12时，则可以观察到MAIT细胞不仅开始增殖，并且还呈现出激活状态。

　　然而有意思的是，与此同时，这些细胞里抗氧化蛋白的基因Selenop和Fth1的表达却显著降低了。他们另外还尝试了使用TCR抗体来激活MAIT细胞，也发现了类似的现象。也就是说，MAIT细胞的激活会下调抗氧化蛋白的表达。

　　

　　图3. MAIT细胞激活下调抗氧化蛋白基因Selenop和Fth1

　　既然抗氧化蛋白的分泌与MAIT细胞的激活无关，那么就可能是与MAIT细胞在生理状态下的存活有关，结果确实如此——作者们发现Selenop缺陷的MAIT细胞无法存活。因此，抗氧化蛋白Selenop促进了MAIT细胞的存活。

　　以上研究表明，这些脑膜MAIT细胞在非激活的状态下会分泌大量抗氧化蛋白，那接下来的问题是，这些细胞在脑膜屏障中到底扮演了什么角色？

　　已知氧化损伤会损坏脑膜屏障，于是作者们比较了MAIT细胞缺陷小鼠和野生型（WT）小鼠脑膜屏障的完整性。

　　他们发现，SR101荧光素无法渗透WT小鼠的脑膜，但却可以轻松渗透MAIT细胞缺陷老年小鼠（7个月）的脑膜。并且后者的脑膜处可以检测到高水平的活性氧（ROS）。荧光成像还表明， MAIT细胞缺陷老年小鼠蛛网膜和软脑膜处的紧密连接蛋白E-cadherin和Claudin11表达显著低于同龄的WT小鼠。此外，他们也检测了五周大小的MAIT细胞缺陷小鼠，脑膜屏障完整性则不受损。

　　因此，MAIT细胞对于维持年老小鼠的脑膜屏障完整性具有重要贡献。

　　图4. MAIT细胞缺陷小鼠脑膜屏障呈现不完整性

　　脑膜屏障受损会使得一些毒素得以进入脑间质，从而过度激活小胶质细胞（小胶质细胞增生现象）并导致神经炎症的发生。因此，作者们探究了MAIT细胞是否在生理状态下可以抑制神经炎症。

　　与WT小鼠相比，MAIT细胞缺陷老年小鼠呈现出明显的小胶质细胞增生现象。通过单细胞测序，他们发现来自缺陷小鼠海马处的小胶质细胞多属于M-a亚型并高表达核糖体生物发生相关基因，包括Uba52, Rps29和Rpl13a。当脑膜屏障渗漏被谷胱甘肽抑制的时候，MAIT细胞缺陷小鼠的小胶质细胞增生现象则明显改善。

　　既然MAIT细胞缺陷会导致小胶质细胞增生现象的发生，那是否会影响认知功能呢？

　　为探究这一问题，作者们进行了一系列的行为学测试。他们发现MAIT细胞缺陷导致老年小鼠的认知能力显著受损，包括学习能力和空间记忆能力。五周大小的MAIT细胞缺陷小鼠的认知能力则不受损，也就是说，MAIT细胞对于小鼠认知能力的影响是与年龄相关的。

　　图5. MAIT缺陷影响认知能力

　　综上，Qi Yang研究组首次揭示了MAIT细胞存在于脑膜中，并且数目与年龄成正相关。他们还通过一系列的小鼠实验，证实了MAIT细胞对于生理状态下维持年老小鼠的脑膜屏障完整性和正常的认知功能具有重要作用。这项研究加深了学界对于MAIT细胞功能，以及免疫细胞如何影响大脑功能的认识。

　　

　　参考文献：

　　[1]. Galea I, Bechmann I, Perry VH. What is immune privilege (not)?. Trends Immunol. 2007;28(1):12-18. doi:10.1016/j.it.2006.11.004

　　[2]. Buckley MW, McGavern DB. Immune dynamics in the CNS and its barriers during homeostasis and disease. Immunol Rev. 2022;306(1):58-75. doi:10.1111/imr.13066

　　[3]. Hinks TSC, Zhang XW. MAIT Cell Activation and Functions. Front Immunol. 2020;11:1014. Published 2020 May 27. doi:10.3389/fimmu.2020.01014

　　[4]. Legoux F, Bellet D, Daviaud C, et al. Microbial metabolites control the thymic development of mucosal-associated invariant T cells. Science. 2019;366(6464):494-499. doi:10.1126/science.aaw2719

　　[5]. Constantinides MG, Link VM, Tamoutounour S, et al. MAIT cells are imprinted by the microbiota in early life and promote tissue repair. Science. 2019;366(6464):eaax6624. doi:10.1126/science.aax6624

　　[6]. Rudak PT, Choi J, Haeryfar SMM. MAIT cell-mediated cytotoxicity: Roles in host defense and therapeutic potentials in infectious diseases and cancer. J Leukoc Biol. 2018;104(3):473-486. doi:10.1002/JLB.4RI0118-023R

　　[7]. Leng T, Akther HD, Hackstein CP, et al. TCR and Inflammatory Signals Tune Human MAIT Cells to Exert Specific Tissue Repair and Effector Functions. Cell Rep. 2019;28(12):3077-3091.e5. doi:10.1016/j.celrep.2019.08.050

　　[8]. Lamichhane R, Schneider M, de la Harpe SM, et al. TCR- or Cytokine-Activated CD8+ Mucosal-Associated Invariant T Cells Are Rapid Polyfunctional Effectors That Can Coordinate Immune Responses. Cell Rep. 2019;28(12):3061-3076.e5. doi:10.1016/j.celrep.2019.08.054

　　[9]. Hinks TSC, Marchi E, Jabeen M, et al. Activation and In Vivo Evolution of the MAIT Cell Transcriptome in Mice and Humans Reveals Tissue Repair Functionality. Cell Rep. 2019;28(12):3249-3262.e5. doi:10.1016/j.celrep.2019.07.039

　　[10]. Zhang Y, Bailey JT, Xu E, et al. Mucosal-associated invariant T cells restrict reactive oxidative damage and preserve meningeal barrier integrity and cognitive function [published online ahead of print, 2022 Nov 21]. Nat Immunol. 2022;10.1038/s41590-022-01349-1. doi:10.1038/s41590-022-01349-1

　　责任编辑丨应雨妍