2型糖尿病（T2D）的主要特征是高血糖，它會(huì)逐漸對(duì)多個(gè)器官造成損害，從而引發(fā)一系列并發(fā)癥。T2D患者更容易發(fā)生嚴(yán)重的呼吸道病毒感染，但其潛在機(jī)制尚不清楚。最近，《Cell Metabolism》上發(fā)表了題為“Hyperglycemia-triggered lipid peroxidation destabilizes STAT4 and impairs anti-viral Th1 responses in type 2 diabetes”的文章，發(fā)現(xiàn)T2D患者以及T2D小鼠表現(xiàn)出Th1輔助細(xì)胞（Th1）缺陷反應(yīng)，這種缺陷源于由高血糖引起的CD4⁺ T細(xì)胞內(nèi)在代謝紊亂。這些異常促進(jìn)脂質(zhì)過(guò)氧化（LPO），從而驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活蛋白（STAT4）的羰基化，這是一個(gè)關(guān)鍵的Th1分化決定因子。羰基化的STAT4快速降解，導(dǎo)致T-bet誘導(dǎo)減少，Th1分化減弱。這一發(fā)現(xiàn)對(duì)控制T2D相關(guān)病毒并發(fā)癥具有重要意義。

圖1. 高血糖-LPO-STAT4軸導(dǎo)致T2D宿主中抗病毒Th1活性降低

（圖片來(lái)自《Cell Metabolism》）

為了研究T2D患者在呼吸道病毒感染后的T細(xì)胞反應(yīng)，研究者分析了來(lái)自重癥COVID-19患者支氣管肺泡灌洗液（BALs）的T細(xì)胞單細(xì)胞RNA測(cè)序（scRNA-seq）數(shù)據(jù)。與抗病毒為中心的反應(yīng)?致，Th1細(xì)胞構(gòu)成了COVID-19患者BAL中主要的細(xì)胞群體。T2D并未阻礙Th1細(xì)胞的早期激活。然而，T2D患者的Th1細(xì)胞?例顯著低于?T2D患者，導(dǎo)致T2D患者BAL中的Th1特征減少。值得注意的是，T2D對(duì)BAL Th1細(xì)胞的增殖和?存率沒(méi)有影響，這表明觀察到的Th1細(xì)胞?例較低可能是由于Th1分化受損所致。通過(guò)A型流感病毒（IVA）感染小鼠模型來(lái)驗(yàn)證這一推測(cè)。通過(guò)給雄性C57BL/6小鼠喂食脂肪飲?（HFD）來(lái)誘導(dǎo)T2D。隨后，這些小鼠通過(guò)鼻腔接種了流感PR8株。與臨床觀察結(jié)果?致，T2D患者患重癥流感的風(fēng)險(xiǎn)更高，PR8感染的?脂飲食小鼠?標(biāo)準(zhǔn)飲食小鼠體重?fù)p失更?，病毒清除能?更差。感染后第8天的肺浸潤(rùn)物分析顯示，高脂飲食小鼠中NP311?325特異性CD4⁺ T細(xì)胞的數(shù)量顯著低于標(biāo)準(zhǔn)飲食小鼠。值得注意的是，高脂飲食小鼠的這些抗原特異性CD4⁺ T細(xì)胞向Th1譜系極化減少，細(xì)胞毒性活性降低，表現(xiàn)為STAT4和T-bet的表達(dá)降低，以及IFN-γ和顆粒酶B的產(chǎn)?減少?？偟膩?lái)說(shuō)，這些數(shù)據(jù)表明，T2D會(huì)導(dǎo)致呼吸道病毒感染后Th1反應(yīng)受損。

圖2. T2D患者和小鼠在病毒感染期間表現(xiàn)出Th1反應(yīng)受損

（圖片來(lái)自《Cell Metabolism》）

接著，作者推測(cè)在急性感染期間Th1極化的顯著下降是否會(huì)導(dǎo)致T2D患者記憶CD4⁺ T細(xì)胞室中Th1細(xì)胞的減少。為此，研究者從T2D患者和健康對(duì)照組中分別收集外周血單個(gè)核細(xì)胞（PBMC）樣本進(jìn)行研究。觀察到與健康人和患有單純性肥胖癥（WC-T2D）的患者相比，在患有妊娠期糖尿?。≒C-T2D）的患者中檢測(cè)到Th1記憶細(xì)胞顯著減少。這支持了T2D患者Th1反應(yīng)受損的觀點(diǎn)，并表明這種損傷與高血糖有關(guān)。接下來(lái)，他們?cè)噲D確定PC-T2D患者Th1反應(yīng)減弱是否源于其T細(xì)胞的內(nèi)在缺陷。在Th1極化條件下培養(yǎng)從健康人、WC-T2D患者或PC-T2D患者中分離出的原始T細(xì)胞，并通過(guò)檢測(cè)包括STAT4、T-bet和IFN-γ在內(nèi)的Th標(biāo)志物的表達(dá)水平來(lái)評(píng)估這些細(xì)胞的質(zhì)量。培養(yǎng)6天后，從所有三組中收集到相似數(shù)量的活細(xì)胞。但患有PC-T2D患者的Th1細(xì)胞中STAT4和T-bet的表達(dá)顯著降低，IFN-γ產(chǎn)生者的比例也有所下降。因此，高血糖，而非胰島素敏感性，導(dǎo)致了T2D患者Th1細(xì)胞的損傷。接下來(lái)，他們?cè)诓煌咸烟菨舛鹊呐囵B(yǎng)基中對(duì)源自肝細(xì)胞的Th1細(xì)胞進(jìn)行極化。發(fā)現(xiàn)，在高糖條件下極化的細(xì)胞與生理葡萄糖水平（5.5mM）下的細(xì)胞相比，Th1特征明顯減少?？傊?，這些數(shù)據(jù)表明，在高血糖型T2D宿主中，單獨(dú)的高血糖就足以導(dǎo)致Th1功能障礙。

圖3. CD4 ⁺ PC-T2D患者的T細(xì)胞向Th1細(xì)胞分化的能?較弱

（圖片來(lái)自《Cell Metabolism》）

LPO是一種有害的代謝事件，與T2D患者的CD8+T細(xì)胞功能障礙有關(guān)。然而，其對(duì)Th1反應(yīng)的影響仍不清楚。值得注意的是，與健康對(duì)照者（HCs）和WC-T2D的患者相比，PC-T2D患者的Th1細(xì)胞中LPO顯著增加。此外，在新冠肺炎T2D患者的Th1細(xì)胞中，LPO相關(guān)基因表達(dá)上調(diào)。這些發(fā)現(xiàn)表明，在PC-T2D患者中觀察到的LPO升高與Th1細(xì)胞分化缺陷之間存在潛在聯(lián)系。為了進(jìn)一步驗(yàn)證這一點(diǎn)，作者將從HCs中分化的未激活的T細(xì)胞（CD4⁺ T細(xì)胞）在添加和不添加促紅細(xì)胞生成素（erastin）的情況下分化為T(mén)h1細(xì)胞。促紅細(xì)胞生成素不影響體外分化的Th1細(xì)胞的擴(kuò)增或存活。然而，促紅細(xì)胞生成素處理導(dǎo)致STAT4和T-bet表達(dá)降低，同時(shí)IFN-γ生成減少。重要的是，PC-T2D患者中Th1細(xì)胞分化的受損是由LPO介導(dǎo)的。LPO抑制劑脂蛋白-1顯著增加了PC-T2D患者來(lái)源的Th1細(xì)胞中STAT4和T-bet的表達(dá)水平，并恢復(fù)了IFN-γ的產(chǎn)生。

研究者進(jìn)一步在基因水平證實(shí)了這些發(fā)現(xiàn)。?；o酶A（CoA）合成酶長(zhǎng)鏈家族成員4（ACSL4）和谷胱甘肽過(guò)氧化物酶4（GPX4）分別是LPO的正調(diào)節(jié)劑和負(fù)調(diào)節(jié)劑。在源自肝細(xì)胞（HCs）的活化的CD4⁺ T細(xì)胞中，通過(guò)敲低ACSL4（ACSL4 KD）以及過(guò)表達(dá)GPX4（GPX4 OE）來(lái)抑制LPO。發(fā)現(xiàn)，盡管在生理葡萄糖水平（5.5mM）下，ACSL4 KD和GPX4 OE對(duì)Th1分化沒(méi)有影響，但這些基因干預(yù)有效地降低了LPO水平，并增強(qiáng)了在高糖條件（25mM）下極化的CD4⁺ T細(xì)胞的Th1特征。這些發(fā)現(xiàn)表明，T2D宿主的高血糖會(huì)加劇CD4⁺ T細(xì)胞LPO，從而阻礙它們分化為T(mén)h1細(xì)胞的能力。糾正這一缺陷可能是改善這些個(gè)體病毒控制情況的關(guān)鍵。

圖4. LPO升高會(huì)阻礙PC-T2D患者的Th1分化

（圖片來(lái)自《Cell Metabolism》）

接下來(lái)，作者試圖確定LPO抑制Th1分化的機(jī)制。CarSPred軟件進(jìn)行分析顯示，STAT4蛋白中有幾個(gè)預(yù)測(cè)的羰基化位點(diǎn)，但T-bet中沒(méi)有，這表明STAT4蛋白是LPO在破壞Th1分化過(guò)程中的主要靶點(diǎn)。由于TBX21的表達(dá)在Th1細(xì)胞中受到STAT4的增強(qiáng)，作者假設(shè)LPO誘導(dǎo)的羰基化降低了STAT4蛋白的穩(wěn)定性，導(dǎo)致TBX21誘導(dǎo)減少，Th1分化受損。為了驗(yàn)證這一假設(shè)，研究者首先測(cè)量了羰基化蛋白的豐度，發(fā)現(xiàn)與這些細(xì)胞中檢測(cè)到的LPO水平差異一致。此外，通過(guò)erastin誘導(dǎo)LPO增強(qiáng)了體外分化的Th1細(xì)胞中羰基化蛋白的細(xì)胞內(nèi)水平。免疫印跡分析顯示，在erastin處理后，STAT4的羰基化增加，而T-bet的羰基化沒(méi)有增加?？傊?，這些數(shù)據(jù)表明LPO觸發(fā)STAT4的羰基化。這些數(shù)據(jù)支持了LPO通過(guò)羰基化介導(dǎo)的STAT4降解來(lái)阻礙Th1分化的觀點(diǎn)。

圖5. LPO誘導(dǎo)蛋白質(zhì)羰基化促進(jìn)STAT4降解

（圖片來(lái)自《Cell Metabolism》）

本研究結(jié)果顯表明，高血糖-LPO-STAT4軸使得T2D宿主中Th1活性降低，研究揭示了Th1分化前所未有的代謝檢查點(diǎn)，并建?了T2D患者病毒感染不良預(yù)后的新機(jī)制。

云克隆開(kāi)發(fā)了上述研究中相關(guān)指標(biāo)的蛋白、抗體和試劑盒產(chǎn)品，同時(shí)提供相關(guān)動(dòng)物模型以助力科學(xué)研究，部分指標(biāo)如下，供您參考：

相關(guān)蛋白、抗體和試劑盒：

相關(guān)動(dòng)物模型：