Nature子刊: 类风湿关节炎患者细胞毒性CD8+T细胞靶向瓜氨酸抗原的研究

导读

在类风湿性关节炎(RA)中，调节滑膜炎和关节破坏的免疫机制仍不清楚。虽然CD8+T细胞在RA中的水平升高已被描述，但其在发病机制中的作用仍不清楚。在这里，我们对来自抗瓜氨酸蛋白抗体(ACPA)+RA血液的CD8+T细胞进行单细胞转录组和T细胞受体(TCR)测序。我们确定GZMB+CD8+亚群包含表达细胞毒性和组织归巢转录程序的大型克隆性谱系扩展，而GZMK+CD8+记忆亚群包含表达效应性T细胞转录程序的较小克隆性扩展。我们证明了由MHC I类提呈的RA瓜氨酸自身抗原可以激活RA血源性GZMB+CD8+T细胞，以扩增、表达细胞毒介质，并介导对靶细胞的杀伤。我们还证明这些克隆性扩增的GZMB+CD8+细胞存在于RA滑膜中。这些发现表明，针对瓜氨酸抗原的细胞毒性CD8+T细胞有助于ACPA+RA的滑膜炎和关节组织破坏。

论文ID

题目：Cytotoxic CD8+ T cells target citrullinated antigens in rheumatoid arthritis

译名：类风湿关节炎患者细胞毒性CD8+T细胞靶向瓜氨酸抗原的研究

期刊：Nature Communications                                       

IF：17.394

发表时间：2023.1.19

通讯作者单位:斯坦福大学医学院

DOI号：https://doi.org/10.1038/s41467-022-35264-8

主要内容

抗瓜氨酸蛋白自身免疫是类风湿关节炎的一个标志，但目前尚不清楚抗瓜氨酸蛋白反应是否参与类风湿关节炎的发病机制。在这里，我们证明了ACPA+RA CD8+T细胞是克隆性扩增的，并表现出活化和细胞毒的表型。我们进一步证明，ACPA+RA CD8+T细胞以一种依赖于HLAI类的方式识别瓜氨酸化抗原，并被瓜氨酸化抗原激活以产生细胞毒介质并介导细胞杀伤。我们的研究结果表明，抗瓜氨酸蛋白细胞毒性CD8+T细胞可以介导RA关节组织的破坏。

应用单细胞全转录组和TCR测序，我们鉴定了ACPA+RA中CD8+T细胞的7个亚群，包括幼稚/记忆亚群以及表达GZMB或GZMK的亚群。与HCS相比，ACPA+RA患者克隆性扩增的CD8+T细胞表达细胞毒基因的水平增加。此外，与GZMK+和幼稚/记忆簇相比，GZMB+簇主要包含大量克隆性扩展的谱系，并显示出更高水平的细胞毒性、促炎和组织归巢转录特征。

在血清阳性的RA中，通过CCP抗体检测ACPA提供了一种敏感而特异的诊断标记。这表明类风湿关节炎患者PADS产生的瓜氨酸蛋白和/或对这些瓜氨酸蛋白的免疫耐受性是失调的。在这里，我们证明了ACPA+RA患者具有针对瓜氨酸抗原的细胞毒CD8+T细胞。我们发现ACPA+RA血液中的CD8+T细胞对瓜氨酸、波形蛋白和组蛋白H3的反应是增殖的，而不是天然的。此外，单细胞转录组和TCR测序表明，瓜氨酸抗原驱动表达滑膜运输分子的细胞毒性CD8+T细胞的克隆性增殖。此外，与RA血液中扩增的GZMB+GNLY+CD8+T细胞相似，我们的配对样本分析表明，这一群体也在匹配的RA患者的滑膜中扩张，克隆性扩增克隆在血液和滑膜中的单个克隆型中具有共同的转录特征。我们的配对TCR分析证实了先前的发现，ACPA阳性和对瓜氨酸抗原的反应性与RA滑膜中CD8+ T细胞的存在有关。为了确定瓜氨酸抗原对ACPA+RA CD8+T细胞的激活是否由HLAI类抗原提呈介导，我们发现抗HLAI类抗体和抗CD8封闭抗体抑制了瓜氨酸抗原对ACPA+RA CD8+T细胞的激活。这些数据表明，ACPA+RA患者具有CD8+T细胞的扩增克隆性谱系，可被由人类白细胞抗原I类提呈的瓜氨酸抗原激活。鉴于Cit-纤维蛋白原和其他某些瓜氨酸抗原是细胞外的，我们的发现提示，瓜氨酸抗原可能交叉提呈在人类白细胞抗原I类中，以激活类风湿关节炎的细胞毒性CD8+T细胞。

ACPA+RA患者外周血中表达细胞毒介质的CD8+T细胞水平升高

此外，ACPA+RACD8+T细胞对包括波形蛋白、纤维蛋白原、α-烯醇化酶或组蛋白H3在内的瓜氨酸蛋白刺激产生细胞毒性和效应分子，但不对其相应的天然形式产生反应。我们从ACPA+RA患者的新鲜全血和PBMC中检测到抗Cit+CD8+T细胞。这一发现很重要，因为这种新鲜的全血检测方法可以为临床诊断提供基础，以检测RA患者中抗Cit-vientin和其他瓜氨酸蛋白特异性CD8+T细胞反应-类似于检测暴露和感染结核分枝杆菌的Quantiferon方法。要将其用于ACPA+RA的临床诊断，需要进一步验证跨越瓜氨酸多肽的特定多肽序列。

细胞毒性CD8+T细胞产生干扰素、γ和裂解分子，并已被证明在一些小鼠和人类自身免疫性疾病中介导细胞杀伤和组织损伤。众所周知，RA滑膜中CD8+T细胞水平升高，包括组织驻留的CD8+T细胞群，这些细胞群可能通过释放促炎症细胞因子来响应抗原而导致关节破坏。在这里，我们发现ACPA+RA CD8+T细胞通过对Cit-H3或Cit-H3的反应释放细胞溶解颗粒来介导细胞毒反应并杀死DLD-1肿瘤细胞，而不是其天然形式。尽管这种细胞毒作用是以一种与人类白细胞抗原不匹配的癌细胞株的非人类白细胞抗原依赖的方式发生的，但这种非依赖于人类白细胞抗原的细胞毒作用是由瓜氨酸抗原激活的ACPA+RA CD8+T细胞杀伤反应介导的。我们的结果表明，在ACPA+RA中，滑膜CD8+T细胞可以被瓜氨酸抗原激活，从而介导关节组织的破坏。

ACPA+RA和HC血中CD8+T细胞的转录图谱

此外，ACPA+RACD8+T细胞的HLAI类非依赖性杀伤活性可能是由TCRCD8+T细胞亚群的扩大所介导的，尽管这一亚群在ACPA+RA中只占γδ+T细胞的很低比例。已有研究表明，TCRCD8+γδ+T细胞分泌与传统TCRCD4CD8-T细胞类似的促炎和细胞毒分子，这一亚群可作为获得性免疫细胞被激活并介导针对特定抗原的细胞毒杀伤。然而，还需要进一步的研究来更全面地确定在ACPA+RA中观察到的TCRCD8+T细胞是否是瓜氨酸抗原所特有并被激活的。因此，瓜氨酸蛋白可以诱导ACPA+RA CD8+T细胞发挥杀细胞活性，这可能是RA滑膜炎和关节组织破坏的原因之一。

总结

总之，我们在ACPA+RA患者的血液和滑膜中发现了一种以前未被认可的克隆性扩增的细胞毒性CD8+T细胞。这些细胞毒性CD8+T细胞的特征是表达促炎和溶细胞介质。我们证明了瓜氨酸抗原以一种依赖于HLAI类的方式激活这些细胞毒CD8+T细胞，以扩增、介导效应活性和杀伤靶细胞。综上所述，我们的研究结果表明，细胞毒性CD8+T细胞靶向瓜氨酸抗原，并可能介导RA关节组织的破坏，为开发针对细胞毒性CD8+T细胞的治疗药物提供了理论依据。

原文链接

https://doi.org/10.1038/s41467-022-35264-8

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