特应性皮炎与银屑病患者循环CD4+CLA+及CD4+初始T细胞中JAK–STAT通路的转录组重编程

《Frontiers in Immunology》：Transcriptomic rewiring of the JAK–STAT pathway in circulating CD4+CLA+ and CD4+ na?ve T cells from patients with atopic dermatitis and psoriasis

　　

背景：表达皮肤归巢相关抗原（CLA）的T细胞在特应性皮炎（AD）和银屑病（Ps）的发病机制中起关键作用。研究人员旨在描述AD和Ps患者循环CD4+CLA+及CD4+初始T细胞的转录组和表观遗传特征，以寻找与疾病相关且共享或特异的分子标志。 方法：从AD患者（n=11）、Ps患者（n=10）和健康个体（n=11）的外周血单个核细胞中分选循环CD4+CLA+及CD4+初始T细胞，随后进行转座酶可及染色质测序（ATAC-seq）和mRNA测序及数据分析。 结果：CD4+CLA+与CD4+初始T细胞的转录组和表观遗传景观差异显著。在AD和Ps中，这些细胞群体的转录组改变均很明显，而染色质可及性的变化相对较小。在CLA+T细胞中，AD和Ps患者显示出与T细胞活化、细胞周期和JAK–STAT信号相关基因的表达改变。这些效应在AD中更为显著，而在Ps中观察到与先天免疫活化更强的关联。值得注意的是，CD4+初始T细胞在AD和Ps中也表现出疾病相关的转录组变化，包括JAK–STAT通路的改变以及IL-2受体组分表达的变化。表观遗传分析进一步揭示了与免疫调节相关的转录因子相关的疾病相关染色质区域。 结论：在AD和Ps中，CD4+CLA+和CD4+初始T细胞均表现出转录组和表观遗传的改变，表明慢性炎症环境的影响导致了两者共享和疾病特异性的变化，包括两种疾病中JAK–STAT通路的转录组重编程。

论文解读文章

研究背景、存在问题与研究目的

特应性皮炎（AD）与银屑病（Ps）是常见的慢性炎症性皮肤病，两者均涉及T细胞应答失调。其中，表达皮肤归巢相关抗原（CLA）的循环CD4⁺记忆T细胞在皮肤炎症中起关键作用，可作为疾病标记细胞。然而，目前对这两种疾病在循环CD4⁺CLA⁺T细胞及其对照细胞——CD4⁺初始T细胞的转录组和表观遗传特征的系统比较研究仍很有限。特别是，关于两者在JAK-STAT（Janus激酶-信号转导与转录激活因子）通路等关键信号途径中的共享与特异性改变尚不明确。为了深入理解慢性炎症如何系统性地影响不同T细胞亚群，并寻找潜在的治疗靶点，研究人员开展了此项研究。该论文发表于《Frontiers in Immunology》期刊。

主要关键技术方法

研究人员从塔尔图大学医院招募了中重度AD患者11名、斑块型Ps患者10名及健康对照11名，采集外周血样本。通过流式细胞术分选获得CD4⁺CLA⁺T细胞和CD4⁺初始T细胞。随后，对分选的细胞同步进行转座酶可及染色质测序（ATAC-seq）以分析表观遗传景观，以及mRNA测序（RNA-seq）以分析转录组。数据分析采用标准的生物信息学流程，包括差异表达基因（DEGs）鉴定、通路富集分析（如Reactome、IPA）和转录因子结合位点预测（使用WhichTF工具）。

研究结果

1. 流式细胞术分析揭示AD与Ps在T_CM细胞和Treg亚群比例上的差异

通过对分选群体的流式分析发现，在CD4⁺CLA⁺T细胞中，Ps患者的中央记忆T细胞（CCR7⁺T_CM）比例高于AD。AD患者该群体中调节性T细胞（Treg）比例增加，且其CD25表达水平更高，提示AD中Treg可能处于更活跃状态。

2. CD4⁺CLA⁺和初始T细胞的转录组差异在AD和Ps中比染色质可及性差异更显著

主成分分析（PCA）显示，转录组能清晰区分疾病组与健康组，且AD的分离度大于Ps。而ATAC-seq数据未能显示出疾病组与健康对照间的显著分离。AD在两种细胞类型中均检测到更多的差异表达基因（DEGs）和差异染色质可及区域（ChARs）。总体而言，两种疾病中下调的ChARs和DEGs均多于上调的。

3. CD4⁺CLA⁺T细胞的转录组分析突出有丝分裂细胞周期和JAK–STAT通路基因表达改变

通路富集分析显示，AD和Ps共享的DEGs与有丝分裂细胞周期通路相关。AD特异性的上调基因强烈富集于细胞周期调控，而Ps特异性上调基因则与先天免疫系统、TLR4信号通路关联更紧密。在细胞因子/趋化因子网络中，IL23A、IL4R、CXCR4在两者中均下调，IL10RB上调。对JAK-STAT通路基因的深入分析表明，在AD和Ps的CD4⁺CLA⁺T细胞中均存在该通路的转录组重编程，例如CISH上调、SOCS5下调。AD中还观察到SOCS1、SOCS3、STAT4的下调以及STAT1的上调。

4. CD4⁺初始T细胞的基因表达特征揭示AD和Ps中IL-2和JAK–STAT信号改变

令人惊讶的是，被认为不受组织特异性信号影响的CD4⁺初始T细胞也表现出显著的疾病相关转录组变化。共享的上调基因与先天免疫系统相关，且IPA分析提示IL-2是可能的上游调节因子。与CD4⁺CLA⁺T细胞类似，初始T细胞中也存在JAK-STAT通路的转录组重编程，CISH在两种疾病中均上调。AD中SOCS3和SOCS1下调，而Ps中JAK1下调。这些发现表明，即使在初始T细胞中，慢性炎症环境也诱导了信号通路的预备或改变状态。

5. CD4⁺CLA⁺和CD4⁺初始T细胞中的共享基因表达变化提示系统性炎症

对两种细胞类型共享的DEGs分析发现，在AD和Ps中，CISH（细胞因子诱导的SH2结构域蛋白）均是上调最显著的基因之一，这是系统性炎症的一个标志。

6. ATAC-seq染色质可及性分析预测可能调控AD和Ps中T细胞应答的转录因子

尽管染色质可及性整体变化不大，但对差异区域的转录因子结合位点分析仍揭示了一些潜在的关键调节因子。例如，在AD的CD4⁺CLA⁺T细胞中，与早期生长反应相关的转录因子（如EGR1）结合位点与更开放的染色质区域相关。STAT1的结合位点则与更封闭的区域相关，这与STAT1 mRNA表达上调共同提示了JAK-STAT信号的重编程。在Ps的CD4⁺CLA⁺T细胞中，与Treg功能相关的ETS1结合位点与更封闭的区域相关。

讨论与结论总结

讨论部分指出，本研究不仅证实了CD4⁺CLA⁺T细胞在两种疾病中的关键作用，还首次系统报道了CD4⁺初始T细胞也存在显著的疾病相关转录组改变，这可能是由于慢性炎症环境导致的“预备”状态。研究强调了JAK-STAT通路在两种细胞类型和两种疾病中均发生转录组层面的“重编程”，而非简单的经典激活。AD中CD4⁺CLA⁺T细胞表现出更强的细胞周期相关基因上调，而Ps则与先天免疫活化关联更紧密。在初始T细胞中，AD表现出对IL-2敏感性增强的特征，而Ps则呈现转录水平上对IL-2应答的预备状态。CISH的普遍上调是系统性炎症的突出标志。表观遗传分析虽变化有限，但也提示了特定转录因子（如STAT1、ETS1、IKZF1）可能参与疾病状态下的调控失调。研究同时承认了样本性别单一、近期用药潜在影响、细胞群体异质性等局限性，并指出未来需在蛋白水平验证及进行功能研究。

论文结论部分翻译：

在特应性皮炎（AD）和银屑病（Ps）中，CD4⁺CLA⁺和CD4⁺初始T细胞均表现出转录组和表观遗传的改变，表明慢性炎症环境的影响导致了两者共享和疾病特异性的变化，包括两种疾病中JAK–STAT通路的转录组重编程。