范德比尔特大学的研究人员已经确定了一种蛋白质,它是“教育”胸腺中未成熟T细胞的关键。发表在《实验医学杂志》上的研究结果可以为在需要时增强胸腺功能的治疗策略提供信息——例如在衰老过程中、从放射治疗或化疗中恢复,或其他减少T细胞输出的情况。
T细胞在免疫反应中发挥多种作用。“我们认为T细胞是免疫系统中最重要的细胞,因为它们会杀死受感染的细胞并告诉其他细胞,包括产生抗体的B细胞,该做什么,”LucVanKaer博士说,伊丽莎白和约翰·夏皮罗病理学、微生物学和免疫学教授。
为了发挥它们的多种作用,T细胞必须识别并响应所有存在的病原体——以及那些还不存在的病原体。但T细胞需要避免对非病原体产生反应,例如食物蛋白和我们体内的“友好”细菌,最重要的是,它们不能对我们自己的健康细胞产生反应。
这就是胸腺的作用所在。它是一种免疫系统器官,位于胸骨后面的胸部上部,作为一种T细胞学院,教育和训练未成熟的T细胞对入侵者做出反应,但不是自己。
胸腺中的上皮细胞切碎它们自己的蛋白质并将它们与MHC(主要组织相容性复合物)蛋白质结合呈现在细胞表面。反应适当的未成熟T细胞——它们的T细胞受体是有功能的,但它们对自身蛋白的反应不太强烈——从胸腺学院毕业。
在目前由研究生LukePostoak领导的研究中,研究人员探索了蛋白质Vps34在胸腺T细胞教育中的作用。Vps34是一种脂质激酶,参与细胞内蛋白质运输和自噬,这是一种降解和回收细胞成分的“自食”过程。
研究人员专门删除了小鼠胸腺上皮细胞中的Vps34基因,发现胸腺比平时退化得更快。在正常的人类发育过程中,胸腺功能在青春期左右达到顶峰,然后随着年龄的增长而下降。
Postoak说,胸腺上皮细胞中没有Vps34的小鼠“胸腺下降速度较快,所以到它们‘青春期’时,它们已经失去了胸腺功能,”Postoak说。
研究人员还发现,这些小鼠没有产生正常水平的CD4“辅助”T细胞。研究结果表明,Vps34对CD4T细胞的成熟很重要,但对CD8T细胞不重要。
CD4T细胞被HIV靶向。VanKaer指出,即使HIV感染得到成功治疗并且病毒被抑制,HIV感染者的CD4T细胞数量也会减少。
“我们的研究结果可能有助于开发在CD4T细胞发育缺陷的情况下(如HIV感染)使胸腺恢复活力的方法,”VanKaer说。
靶向Vps34也可以改善胸腺功能随年龄增长的下降。
“如果有一种方法可以增加这种酶在胸腺上皮细胞中的活性,那可能会在以后的生活中延长胸腺功能,并让我们产生更高水平的T细胞,”Postoak说。
这些发现将Vps34添加到一小部分已被确定为对胸腺教育过程至关重要的分子中。
“胸腺内的这个过程对于T细胞以后识别外来抗原的能力至关重要,它一直是科学家们着迷的谜,”范卡尔说。“确定这一教育过程的分子机制对于了解免疫系统的特异性以及了解如何避免自身免疫性疾病的发展非常重要。”