胰島素信號建立了脂肪調節性T細胞的發育軌跡

　　具有調節表型的免疫細胞具有預防全身代謝紊亂的重要輔助功能，來自脂肪組織的調節性T細胞(Treg)能表達大量的過氧化物酶體增殖物激活受體-γ(PPAR-γ)，從而在生理條件下抑制效應T(Teff)細胞和其他免疫細胞類型的活性，保持胰島素敏感性，進而控制全身代謝穩態。

　　研究表明，脂肪Treg細胞表達獨特的T細胞抗原受體(TCR)庫，TCR特異性可能通過干擾素調節因子4(IRF4)和基本亮氨酸拉鏈轉錄因子(BATF)驅動PPAR-γ表達，而其他研究進一步表明，脂肪Treg細胞的積累需要主要組織相容性復合體(MHC)II類分子、警報素細胞因子白細胞介素(IL)-33以及性激素和胰島素信號呈遞的抗原。此外，轉錄因子B淋巴細胞誘導成熟蛋白1(BLIMP1)能夠激活IL-33受體ST2（即白細胞介素1受體樣1，Il1rl1）的表達，因此促進IL-33介導的脂肪Treg細胞的擴增。

　　盡管以前的見解揭示了脂肪Treg細胞的胰島素敏化作用，但它們在不同生理條件下的作用和預測潛力目前仍有爭議。在肥胖脂肪中，脂肪Treg細胞抑制過度活躍的免疫反應并有助于保持胰島素敏感性，然而在老化的脂肪中卻發現增加脂肪Treg細胞的積累無法預防與年齡相關的胰島素抵抗，基于這些發現，研究者認為脂肪Treg細胞能夠分化成一系列狀態并在體內發揮不同的生理影響，但驅動脂肪Treg細胞亞群之間狀態轉換的分子機制還不是很清楚。為了解決這個問題，該研究使用測序的轉座酶可接近染色質的單細胞檢測(scATAC-seq)、配對的單細胞RNA測序(scRNA-seq)和T細胞受體測序(TCR-seq)，以揭示脂肪Treg細胞亞群的染色質景觀、調節模塊、克隆結構和表型，此外，還提出了一種新的機制模型，揭示了老年和肥胖環境中脂肪Treg細胞亞群的動態。

　　為了研究脂肪Treg細胞少數離散狀態的經典概念，研究者對來自小鼠脂肪的分選Treg細胞進行了scATAC-seq、配對scRNA-seq和TCR-seq，并利用基于液滴的微流體系統Chromium (10X Genomics)捕獲單個細胞，過濾后，在scATAC-seq數據中獲得了4677個優質細胞，在scRNA-seq數據中獲得了14274個細胞。隨后，用scATAC-seq錨定scRNA-seq實驗以生成集成的單細胞數據，并在密切相關的脂肪Treg細胞亞群中探索獨特的分子程序，兩個數據集的聯合可視化表明脂肪Treg元細胞的表型復雜性水平相似。因此，研究者進一步生成了關于脂肪Treg細胞染色質可及性和基因表達譜的資源，即通過將scRNA-seq簇轉移到scATAC-seq細胞，從而將脂肪Treg元細胞分為具有明確定義的標記基因的兩個主要簇。簇1 (CD73hiST2lo)脂肪Treg細胞表達淋巴組織相關標記，如轉錄因子7(Tcf7)、叉頭框蛋白1(Foxo1)和亮氨酸豐富重復免疫球蛋白樣域蛋白1(Lrig1)，而簇2 (CD73loST2hi)對應物表達非淋巴組織相關基因，如Il1rl1、殺傷細胞凝集素樣受體G1(Klrg1)、過氧化物酶體增生激活受體γ(Pparg)和雙調蛋白(Areg)，其中PPAR-γ是第2簇細胞中的關鍵轉錄因子，它的缺失消除了CD73loST2hi脂肪Treg細胞亞群在體內的生成。

　　為了破譯ST2hi脂肪Treg細胞生成是否需要胰島素信號傳導，研究者通過將Insrfl/fl小鼠與Foxp3Cre小鼠雜交，專門刪除了Treg細胞中的胰島素受體(Insr)，因為InsR的缺失抑制了ST2hi 脂肪Treg細胞的產生。為了進一步研究CD73hiST2lo和CD73loST2hiTreg細胞之間的前體-后體關系，對野生型(WT)或InsR缺陷的脾CD73hiTreg細胞進行了分類并將它們轉移到Rag1-/-小鼠中，進而證明了CD73hiTreg細胞在體內分化為ST2hi脂肪Treg細胞，而InsR的缺失破壞了這種轉化。這些結果表明InsR是CD73hi在體內轉化為ST2hi脂肪Treg細胞所必需的。

　　為了剖析HIF-1α在PPAR-γ表達中的作用，TCR引發的淋巴組織衍生的CD73hiST2loTreg細胞被靜息處理并進一步用胰島素治療指定的時間段，結果發現HIF-1α表達在0.5小時的時間點增加并且是在PPAR-γ誘導之前進行的。正如之前報道的那樣，HIF-1α可能會招募轉錄中介體復合物來刺激RNA聚合酶II(RNAPII)延伸并隨后驅動基因轉錄，中介體復合物是一種多蛋白復合物，可連接轉錄因子和轉錄機制，尤其是轉錄中介體復合物23亞基能充當將胰島素信號轉導至PPAR-γ表達的特定鏈接。因此，該研究進行了結合研究并檢測了HIF-1α和Med23之間的內源性相互作用，特別是在野生型Treg 細胞中，此外，使用染色質免疫沉淀(ChIP)測定，證實了在胰島素刺激后HIF-1α–Med23–RNAPII (Rpb1)轉錄復合物與Pparg基因啟動子的結合。

　　隨后，進一步比較了來自Hif1afl/flFoxp3Cre(HKO)、Med23fl/flFoxp3Cre(MKO)和Foxp3Cre(WT)小鼠的脂肪Treg細胞發現，HKO和MKO脂肪Treg細胞顯示出簇1基因（胞外5’-核苷酸酶(Nt5e)和Tcf7）的更高表達，同時下調簇2基因(Il1rl1、Pparg、Klrg1和Areg)。這些數據證明了胰島素信號通過HIF-1α-Med23轉錄復合物發生以驅動PPAR-γ表達。

　　該研究揭示了胰島素信號如何建立脂肪Treg細胞的發育心理軌跡，并揭示了CD73hiST2lo脂肪Treg細胞的獨特生理影響，這些發現將擴大人們對組織Treg細胞亞群的理解并促進新療法的開發，以治療與年齡相關或飲食引起的胰島素抵抗。