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mTORC2通过抑制铁死亡（ferroptosis）促进病毒特异性记忆CD4+ T细胞的长寿性

作者及单位：
本研究由Yifei Wang（南方医科大学、暨南大学附属第一医院）、Qin Tian（第三军医大学免疫学研究所）、Yaxing Hao（西部战区总医院肿瘤中心）等来自中国多家机构的团队合作完成，通讯作者为Zhinan Yin（暨南大学）、Jianqing Xu（复旦大学）和Lilin Ye（第三军医大学）。研究成果于2022年2月发表于Nature Immunology（Volume 23, Pages 303–317）。

学术背景

研究领域：
本研究聚焦于免疫记忆的调控机制，具体探索CD4+ T细胞在急性病毒感染后形成长期记忆的分子途径。

研究动机：
记忆CD4+ T细胞在抵御病原体再感染中起核心作用，但其长期存活的调控机制尚不明确。既往研究表明，mTOR（哺乳动物雷帕霉素靶蛋白）信号通路通过复合物mTORC1和mTORC2调控T细胞分化，但mTORC2是否参与记忆CD4+ T细胞的维持仍未知。此外，铁死亡（一种铁依赖性脂质过氧化驱动的细胞死亡形式）在记忆T细胞中的作用未被探索。

研究目标：
1. 明确mTORC2是否调控病毒特异性记忆CD4+ T细胞的存活；
2. 揭示mTORC2抑制铁死亡的分子机制；
3. 验证mTORC2–Akt–GSK3β信号轴在维持记忆CD4+ T细胞中的关键作用。

研究流程与方法

1. 模型构建与mTORC2活性检测

• 研究对象：
  
  • 小鼠模型：采用淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒（LCMV）急性感染模型，通过过继转移SMARTA细胞（特异性识别LCMV gp66–77表位的CD4+ T细胞）追踪记忆细胞。
    
  • 基因工程小鼠：构建CD4-Cre-Rictorfl/fl（Rictor–/–）和ERT2-Cre-Rictorfl/fl（诱导性敲除）小鼠。
    
• 实验方法：
  
  • 流式细胞术检测记忆阶段SMARTA细胞中mTORC2下游靶点Akt Ser473磷酸化（p-AktSer473）。
    
  • 通过IL-7刺激或阻断实验验证IL-7–CD127信号对mTORC2活性的调控。
    

2. mTORC2功能验证

• 表型分析：
  
  • Rictor–/–小鼠中，记忆TFH和TH1细胞数量显著减少，而记忆CD8+ T细胞增加（与既往研究一致）。
    
  • 诱导性敲除Rictor（通过他莫昔芬）在记忆阶段导致病毒特异性CD4+ T细胞大量丢失。
    
• 药理学干预：
  
  • 使用Torin-1（抑制mTORC1/2）和雷帕霉素（仅抑制mTORC1）处理小鼠，证实mTORC2特异性缺陷导致记忆CD4+ T细胞减少。
    

3. 铁死亡的机制探索

• 细胞死亡检测：
  
  • Rictor–/–记忆CD4+ T细胞显示非凋亡性死亡（Live/Dead+和7-AAD+增加，但凋亡标志物Annexin V和cleaved caspase-3无变化）。
    
  • 铁死亡标志物（脂质过氧化物BODIPY C11）在缺陷细胞中显著积累。
    
• 挽救实验：
  
  • 铁死亡抑制剂α-生育酚（α-tocopherol）或Liproxstatin-1可逆转Rictor–/–细胞的丢失。
    
  • 过表达谷胱甘肽过氧化物酶4（GPX4，铁死亡关键抑制因子）的胞质或线粒体亚型（cGPX4/mGPX4）能恢复细胞存活。
    

4. 线粒体ROS与代谢调控

• 线粒体功能异常：
  
  • Rictor–/–细胞线粒体形态异常（电镜显示嵴结构破坏），膜电位（TMRE）和ROS（MitoSOX）升高。
    
  • GSEA分析显示线粒体呼吸链复合体组装和ROS代谢通路激活。
    
• 信号通路解析：
  
  • mTORC2缺陷导致Akt Ser473和GSK3β Ser9磷酸化（p-GSK3βSer9）减少，削弱HK2（己糖激酶2）与VDAC（电压依赖性阴离子通道）的结合，引发线粒体膜通透性改变和ROS爆发。
    

5. NRF2–GPX4轴的作用

• 抗氧化防御：
  
  • Rictor–/–细胞中NRF2（核因子E2相关因子2）核转位减少，导致其靶基因（如GCLC、GCLM、SLC3A2）表达下调，削弱GSH合成和GPX4活性。
    
  • GSK3β抑制剂Tideglusib可恢复NRF2核定位和GPX4功能。
    

6. 功能验证实验

• 组成型活性GSK3β突变体（GSK3β-S9D）：
  
  • 在mTORC2缺陷背景下，GSK3β-S9D过表达可降低ROS、提升GSH水平，并挽救记忆CD4+ T细胞存活。
    

主要结果与逻辑链条

1. mTORC2活性维持：记忆CD4+ T细胞中mTORC2信号持续激活，依赖IL-7–CD127轴。
   
2. 铁死亡驱动细胞丢失：mTORC2缺陷通过脂质过氧化和GPX4失活诱发铁死亡。
   
3. 双重调控机制：
   
   • 线粒体途径：mTORC2–Akt–GSK3β–HK2/VDAC轴维持线粒体稳态，抑制ROS；
     
   • 抗氧化途径：同一信号通路通过NRF2促进GSH合成，支持GPX4功能。
     

结论与意义

科学价值：
1. 首次揭示mTORC2通过抑制铁死亡维持记忆CD4+ T细胞的长寿性，填补了该领域空白。
2. 提出“代谢–氧化应激”协同调控模型，为理解免疫记忆的持久性提供新视角。

应用潜力：
1. 靶向mTORC2或铁死亡通路可能优化疫苗设计或增强抗感染免疫。
2. 为自身免疫病或慢性感染中记忆T细胞异常提供干预靶点。

研究亮点

1. 创新发现：首次将铁死亡与记忆CD4+ T细胞存活联系起来，并阐明mTORC2的双重保护机制。
   
2. 技术严谨性：结合诱导性基因敲除、多组学分析和药理学干预，数据相互印证。
   
3. 跨物种验证：在LCMV、李斯特菌和流感病毒模型中均证实机制保守性，并扩展至人类记忆T细胞。
   

其他价值

研究还提示，IL-7–mTORC2轴可能是维持记忆T细胞稳态的“代谢检查点”，为后续探索代谢重编程与免疫记忆的关系奠定基础。