PD-1通过调控糖酵解途径逆转CD4+ T细胞异常分化缓解桥本甲状腺炎的作用机制研究

作者及发表信息
本研究由大连医科大学第二附属医院内分泌与代谢科的Xiao Jiang、Tao Luo、Xinyu Zhao等团队主导，合作单位包括大连医科大学研究生院。成果发表于2025年的*immunology*期刊（DOI:10.1111/imm.13953），标题为《PD-1 regulates the glycolytic pathway to reverse abnormal CD4+ T cell differentiation and alleviate Hashimoto’s thyroiditis》。

学术背景
桥本甲状腺炎（Hashimoto’s thyroiditis, HT）是一种以甲状腺自身抗体（TPOAb/TgAb）升高和淋巴细胞浸润为特征的自身免疫性疾病，发病率约10%-17%，女性高发。目前缺乏特异性治疗手段，临床主要依赖左甲状腺素替代疗法。HT的发病机制与T细胞介导的自身免疫反应密切相关，尤其是调节性T细胞（Treg）与辅助性T细胞（Th17）亚群失衡。程序性死亡受体1（PD-1）作为免疫检查点分子，可通过抑制PI3K/Akt/mTOR通路调控T细胞代谢重编程，但其在HT中的作用尚未明确。本研究旨在探索PD-1是否通过调节糖酵解途径影响CD4+ T细胞分化，从而干预HT进展。

研究流程与方法
1. 临床样本收集与分组
- 纳入30例HT患者（分为甲状腺功能正常组HTE、亚临床甲减组HTS、临床甲减组HTC）和10例健康对照。
- 排除合并其他自身免疫病、感染、肿瘤或妊娠的个体。
- 通过ELISA检测血清TSH、FT3、FT4、TPOAb、TgAb水平。

1. CD4+ T细胞分离与培养

   • 采用免疫磁珠法（MACS系统）从外周血单个核细胞（PBMCs）中分选CD4+ T细胞。
     
   • 使用含CD3/CD28抗体的磁珠激活细胞，并添加PD-1抑制剂（50 nM）干预。
     

2. 糖酵解能力评估

   • 代谢产物检测：乳酸检测试剂盒测定培养上清乳酸含量，葡萄糖检测试剂盒分析细胞内葡萄糖水平。
     
   • 关键酶表达：Western blot检测己糖激酶2（HK2）、乳酸脱氢酶A（LDHA），流式细胞术分析葡萄糖转运蛋白1（GLUT1）表达。
     

3. T细胞亚群分析

   • 流式细胞术检测CD4+CD25+ Treg和CD4+IL-17A+ Th17细胞比例。
     

4. 动物模型验证

   • 采用CBA/J小鼠构建MTG诱导的HT模型，注射PD-L1-Fc融合蛋白干预。
     
   • 评估甲状腺组织淋巴细胞浸润（HE染色）及脾脏CD4+ T细胞HK2/LDHA表达。
     

主要结果
1. HT患者糖酵解活性增强
- HTE组CD4+ T细胞的乳酸分泌量显著高于对照组（p<0.001），细胞内葡萄糖含量降低（p<0.01），且GLUT1、HK2、LDHA表达均上调（Western blot及流式验证）。
- 糖酵解抑制剂二甲双胍（Metformin）可逆转上述现象。

1. Th17/Treg比例失衡

   • HTE组Th17细胞比例升高（15.2% vs 对照5.8%，p<0.01），Treg比例下降（7.3% vs 12.1%，p<0.05）。
     

2. PD-1调控糖酵解与T细胞分化

   • PD-1抑制剂进一步激活糖酵解：乳酸分泌增加40%，GLUT1表达提升2倍（p<0.001）。
     
   • PD-1抑制后，Treg比例上升（p<0.01），但Th17细胞也增多（p<0.05），提示PD-1在Th17与Treg中作用相反。
     

3. 动物模型验证

   • PD-L1-Fc治疗组小鼠甲状腺淋巴细胞浸润减少（p<0.01），脾脏CD4+ T细胞HK2/LDHA表达下降，血清TgAb水平降低。
     

结论与意义
本研究首次揭示PD-1通过抑制糖酵解途径调控HT中CD4+ T细胞分化的双刃剑效应：
- 科学价值：阐明了PD-1通过PI3K/Akt/mTOR-HIF-1α-HK2通路调控T细胞代谢重编程的分子机制，为HT的免疫代谢干预提供新靶点。
- 应用价值：PD-1激动剂（如PD-L1-Fc）可能通过抑制Th17细胞糖酵解缓解甲状腺炎症，但需谨慎评估其对Treg的影响。

研究亮点
1. 创新性发现：首次证实PD-1在HT中通过代谢重编程调控Th17/Treg平衡，提出“PD-1-糖酵解-Th17/Treg轴”假说。
2. 方法学优势：结合临床队列与动物模型，双向验证PD-1的调控作用；采用多时间点代谢动态监测（24/48/72小时）。
3. 转化潜力：为开发靶向PD-1或糖酵解关键酶（如HK2）的HT治疗策略奠定基础。

其他价值
研究提示甲状腺功能状态（HTE/HTS/HTC）影响糖酵解水平，可能解释HT不同阶段的免疫代谢特征差异，为个体化治疗提供依据。