JEM：清华大学刘万里团队等发现阳离子通道TRPV2增强B淋巴细胞激活和功能的新机制
来源：生物世界 2024-02-17 10:52
该研究报道TRPV2在B细胞中的高水平表达与流感抗体的生成以及系统性红斑狼疮患者的病情显著相关，阐明TRPV2主要通过调节膜区离子流动和细胞骨架的重塑来影响B细胞的活化。
清华大学生命学院和免疫学研究所刘万里团队与来自国内临床免疫学和基础免疫学领域的多位合作者（北京大学人民医院风湿免疫科栗占国团队、重庆医科大学附属儿童医院赵晓东团队、北京大学深圳医院风湿免疫科王庆文团队、清华大学医学院张敬仁团队）合作，在 Journal of Experimental Medicine 期刊发表了题为：Ion channel TRPV2 is critical in enhancing B cell activation and function 的研究论文。
该研究提出瞬时感受器电位离子通道香草素受体家族分子TRPV2可以作为离子通道型的B细胞抗原受体增强型辅受体（activating BCR co-receptor as exemplified by CD19-CD21-CD81 complex），增强BCR跨膜信号转导和B细胞免疫活化功能的新模型，并发现TRPV2的表达量与疫苗免疫效果和自身免疫疾病发展呈正相关，提示其在生理病理方面有重要价值。
该研究发现TRPV2是在B淋巴细胞中唯一高水平表达的TRPV家族成员，且是在IgG-BCR型记忆性B细胞中表达最高的TRPV家族成员，对于B细胞的免疫活化和功能至关重要。在生理方面，揭示TRPV2的表达水平与流感特异性抗体生成水平呈显著正相关，并且在B细胞缺失TRPV2小鼠中抗原特异性抗体产生显著缺陷，揭示了TRPV2在免疫反应和抗体生成中的关键调控作用；此外，该研究还发现TRPV2在新生儿、老年人群中的表达水平普遍较低，为这类人群免疫力低下提供了新的解释，并为针对性地提升疫苗保护效果开辟了新途径。
在病理层面，发现B细胞中的TRPV2表达量与系统性红斑狼疮病人（成年和儿童）的疾病发展呈显著正相关。针对病人队列的更精细的B细胞亚群分析揭示，在系统性红斑狼疮病人和健康志愿者中，TPRV2表达量在Naïve B细胞亚群没有差别，而只有在记忆性B细胞亚群呈现极大差别；更重要的是经过临床药物治疗（例如类固醇、环磷酰胺、硫唑嘌呤、霉酚酸酯、羟氯喹、甲氨蝶呤、钙调磷酸酶抑制剂等）后，TRPV2表达量显著下降，这一发现不仅为治疗自身免疫疾病开辟了新的靶点和治疗策略，更凸显了TRPV2作为自身免疫疾病进展和预后的生物标志物的潜力。
在机制方面，发现TRPV2主要通过阳离子通道孔结构域及N端-ANK结构域调控B细胞的膜电势及细胞骨架重塑来调控B细胞的活化。
综上，该研究不仅阐明了TRPV2在调控B细胞活化及功能中的关键作用，还为未来提高疫苗效能、开发新的治疗靶点和生物标志物来治疗自身免疫疾病奠定了坚实的科学基础。
首先，该研究发现TRPV2作为B淋巴细胞中唯一高表达的TRPV家族成员，对于B细胞的免疫活化和功能至关重要。利用全内反射荧光显微镜（TIRFM）观察广谱TRPV等阳离子通道抑制剂（钌红）在B细胞激活后对BCR在免疫突触中的时空分布影响，发现抑制剂会抑制BCR在免疫突触的招募。进一步研究发现，TRPV家族成员中只有TRPV2在B细胞中高表达，且在IgG-BCR型记忆性B细胞中表达量最高；通过细胞水平的敲除/敲减TRPV2细胞实验进一步证实了TRPV2对于B细胞免疫突触形成的重要性；在TRPV2全身敲除及B细胞特异性TRPV2基因敲除小鼠以及嵌合体小鼠中，研究人员进一步证实了TRPV2对于BCR下游信号（PI3K-p85、pSYK、pAKT）、B细胞活化（CD86）、B细胞增殖以及抗体产生（TI抗原及TD抗原）的重要作用。
其次，在生理方面，该研究发现人外周血单个核细胞（PBMC）中TRPV2的表达水平与流感特异性抗体生成水平呈显著正相关，并且在B细胞缺失TRPV2小鼠中抗原特异性抗体产生显著缺陷，揭示了TRPV2在免疫反应和抗体生成中的关键调控作用；此外，已有研究报道，相比于成人，婴幼儿及老年人对于疫苗的抗体相应及抗感染能力较弱，通过建立儿童队列，本研究发现TRPV2在新生儿（≤60天）、老年（>60岁）人群中的表达水平普遍较低，为这类人群免疫力低下提供了新的解释，揭示了调节疫苗效能和增强特殊年龄群体免疫响应的潜在机制，为个性化疫苗设计提供了新的科学依据，为提升群体免疫保护效果指引了新的策略方向。
再次，B细胞的过度激活容易导致自身免疫病的发生。因此在该研究中，研究人员通过建立系统性红斑狼疮（SLE）病人队列，并结合多个SLE数据库，证明TRPV2在SLE病人PBMC及B细胞中的显著高表达，与SLE的疾病进展呈正相关，主要差异指标包括anti-dsDNA抗体、anti-Sm抗体、Coombs指标、C3水平、SLEDAI指数等。进一步分析发现，TRPV2主要在记忆B细胞中高表达。更为关键的是，在SLE治疗的预后研究中，TRPV2的表达水平伴随着有效治疗而降低，表现出对于激素类和免疫抑制剂类等临床药物敏感、对于干扰素-α-激肽（IFN-K）类实验性疗法（pre-clinical）不敏感的特征。这一发现不仅为治疗自身免疫疾病开辟了新的靶点和治疗策略，还凸显了TRPV2作为自身免疫疾病进展和预后的生物标志物的潜力。
最后，在分子机制研究方面，研究人员通过构建TRPV2的不同突变体回补实验发现TRPV2的N端锚定蛋白重复序列区（ANK区域）及离子通道孔区域对BCR在免疫突触中的富集发挥重要作用。ANK主要通过细胞骨架起作用，离子通道孔主要介导膜区离子流动起作用，研究发现TRPV2主要通过介导由阳离子流引起的细胞膜去极化以及细胞骨架的重建来发挥调控B细胞激活作用。
图1. TRPV2离子通道通过调控阳离子流及细胞骨架调控B细胞激活及功能
综上所述，该研究报道TRPV2在B细胞中的高水平表达与流感抗体的生成以及系统性红斑狼疮患者的病情显著相关，阐明TRPV2主要通过调节膜区离子流动和细胞骨架的重塑来影响B细胞的活化。缺乏TRPV2的B细胞在免疫突触形成过程中，细胞骨架重组和下游信号转导方面表现出显著缺陷。这项研究不仅揭示了TRPV2在B细胞免疫反应中的重要性，还为未来提高疫苗效能、开发自身免疫病的新型治疗靶点和生物标志物奠定了坚实的科学基础。
该研究是基础研究与临床研究的有机结合，离不开基础免疫学研究团队和临床免疫学研究团队的紧密合作、互补支持，本项目充分凝聚了各个研究团队的经验、平台和资源。清华大学生命学院生命中心和免疫学研究所刘万里教授为该论文的第一通讯作者（lead corresponding author），北京大学人民医院风湿免疫科栗占国教授、重庆医科大学附属儿童医院赵晓东教授、北京大学深圳医院风湿免疫科王庆文教授及清华大学医学院张敬仁教授，提供了珍贵的临床队列和病例分析等，是该论文的共同通讯作者（co-corresponding author）。清华大学刘万里团队的博士后李翠峰、2012级已毕业博士生赵萌、2022级在读博士生刘晓航、2017级已毕业博士生李雨欣，和北京大学深圳医院许碧华医生、重庆医科大学附属儿童医院周丽娜医生、北京大学人民医院风湿免疫科孙晓麟研究员为该论文共同第一作者。
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