OX40促进Th9细胞分化在慢性排斥反应中的作用与机制研究

Chronic rejection is the major reason for graft loss. CD4+ T cells are the key immune cells in mediating chronic rejection. OX40 is a co-stimulatory molecule which regulates the differentiation and function of T cells. It has been reported that OX40 plays a role in chronic rejection, the mechanism of which remains elusive. Our previous results show that OX40 signaling was activated in chronic rejection and blocking OX40 pathway significantly inhibited chronic rejection and prolonged the survival of transplanted hearts in mouse. In contrast, activating OX40 pathway exacerbated chronic rejection and induced the expression of IL-9 in heart-infiltrating T cells. Moreover, we found that OX40 favored the differentiation of Th9 cells and enhanced histone acetylation at the gene locus of IL-9. Based on these findings, we propose a new hypothesis that in an immunosuppressive milieu, OX40 induces Th9 cell differentiation through epigenetic mechanisms to trigger chronic rejection. We will further study the role of OX40 and Th9 in chronic rejection and the underlying molecular mechanisms. Our study will provide new perspectives to prevent chronic rejection and induce transplant tolerance in the clinic.

慢性排斥（chronic rejection, CR）是影响器官移植受体长期预后的关键因素。CD4+T细胞是介导排斥反应的关键免疫细胞，其分化和功能受到共刺激分子，尤其是肿瘤坏死因子受体超家族（TNFRSF）的调节。预实验结果显示：1.在小鼠心脏移植CR模型中，OX40(TNFRSF4)信号是高度活化的，阻断OX40能减缓CR甚至诱导长期耐受，而活化OX40会加重CR，并促进IL-9在心脏移植物浸润T细胞中的表达；2.在免疫抑制条件下OX40可以诱导Th9细胞分化并且提高IL-9基因区的组蛋白乙酰化水平。结合文献报道和预实验结果，我们率先提出“在免疫抑制条件下OX40通过表观调控机制促进Th9细胞分化来介导慢性排斥”的假说。本项目拟利用小鼠心脏移植CR模型、T细胞体外分化以及染色质共沉淀等实验，深入研究OX40/Th9在慢性排斥中的作用及机制，为临床抑制CR及诱导移植耐受提供新的科学依据。

本课题旨在探索介导移植排斥的新机制，利用小鼠心脏移植动物模型、T细胞体外分化模型以及临床肾移植病人标本，对共刺激分子OX40、Th9细胞在慢性排斥中所起的作用以及在免疫抑制条件下OX40调控Th9细胞的分子机制进行了研究，并在此基础上探讨了急性排斥中可能导致T细胞活化的新的内皮细胞亚群，取得的主要成果包括：. 1. 构建了2种小鼠心脏移植慢性排斥模型并利用这些模型揭示了OX40可以促进慢性排斥以及在慢性排斥中促进Th9细胞分化；阻断IL-9可以抑制慢性排斥，且抑制OX40的表达，说明其中可能存在正反馈调控机制。. 2. 利用单细胞测序，深度分析了小鼠心脏移植物中的细胞，发现在急性排斥中，T细胞高度活化，并且发现了一群几乎只来源于排斥样本的内皮细胞，可能可以发挥抗原递呈作用来活化T细胞。进一步分析表明，该群内皮细胞高表达Ubd，该基因的表达可调控包括T细胞在内的免疫细胞以及免疫应答。. 3. 利用T细胞体外分化模型，揭示了在iTreg以及Th9分化条件下，OX40均可以促进Th9细胞分化，并且提高il9基因区的组蛋白乙酰化水平。此外，Th9的分化条件可以抑制iTreg的分化，该抑制作用是通过降低Foxp3基因区的组蛋白乙酰化水平来实现的，使用组蛋白去乙酰化酶抑制剂可以回复该抑制作用。. 4. 临床肾移植标本检测表明排斥发生时，OX40L、IL-9的表达水平上调，证实了临床相关性。. 上述工作揭示了OX40诱导Th9细胞分化在慢性排斥中的促进作用以及相关调控机制，并在急性排斥模型中发现了可以活化T细胞的新的内皮细胞亚群，有望为临床寻找潜在预测和预防移植排斥的靶点以及诱导移植耐受提供新的科学理论依据。