Helios 对脂肪组织自身免疫中 Treg 效应分化的关键作用

Helios is critical for Treg effector differentiation in adipose autoimmunity

作者信息Angela M Thornton, Xi Chen, Wenjia Cao, Tovah E Markowitz, Kimmo Virtaneva, Paul A Beare, Vinay Penna, Oksana Gavrilova, Jihyun Kim, Craig A Martens, Jinfang Zhu, Ethan M Shevach
PMID42820929
期刊J Exp Med
发布时间2026-11
DOI10.1084/jem.20260870

实验完整度

高

包含体外 Treg 转录组、ChIP-seq、流式表型分析、CD8+ T 细胞功能验证、β2m dKO 体内验证及代谢分析

主要模型

Ikzf2fl/fl x Foxp3YFP-Cre 小鼠(Treg 特异性 Helios KO) Ikzf2fl/fl x Foxp3WT-RFP/Foxp3YFP-Cre 杂合雌性小鼠 β2-microglobulin 缺陷 dKO 小鼠 WT 与 KO 小鼠脾脏及脂肪组织 Tregs

重点核对

Helios KO 小鼠脂肪组织 CD8+ T 细胞浸润和脂肪细胞破坏;β2m dKO 小鼠保留脂肪组织 AT KO Tregs 中 CD62L−Tcf1− eTreg 比例增加,ST2、CXCR3、Klrg1、IRF4 表达降低 ChIP-seq 显示 Helios 结合 Id3、Tcf7、Lef1、Bach2 位点 代谢指标:KO 小鼠血糖和胰岛素升高,胰岛素耐量试验显示胰岛素抵抗;dKO 小鼠代谢异常消失 杂合雌性小鼠竞争实验显示 eTreg 功能缺陷为细胞内在性

摘要

在小鼠调节性 T 细胞(Tregs)中删除转录因子 Helios 会导致系统性 Th1 免疫激活、滤泡调节性 T 细胞减少和生发中心形成增强。我们在此报道,这些小鼠还表现出获得性脂肪营养不良、肝脂肪变性和胰岛素抵抗。脂肪组织显示淋巴细胞浸润,随后 CD8+ T 细胞介导脂肪细胞破坏。Helios 缺陷的 Tregs 在脂肪组织中更频繁,并显示出增强的效应 Treg(eTreg)表型(CD62Llo Tcf1lo)。脂肪组织中而非脾脏中的 Helios 缺陷 eTregs 未能发育为终末分化 eTregs,后者表达 ST2+、CXCR3+、IRF4 或 Klrg1+。ChIP-seq 研究表明,Helios 结合到多个已知限制 eTreg 生成的基因(Tcf7、Lef1、Bach2 和 Id3)的调控元件。因此,Helios 不仅直接限制 eTreg 生成,还间接强制功能性 eTreg 分化。在缺乏 Helios 的情况下,eTreg 分化过程不受控制地进行,导致增强但功能失调的 eTregs,无法控制脂肪组织稳态。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
Helios 在 Treg 效应分化及脂肪组织自身免疫调控中的作用是什么?
核心机制
Helios 直接结合并维持 Id3、Tcf7、Lef1 和 Bach2 表达,限制 eTreg 生成并促进功能性终末分化 eTregs;Helios 缺失导致 eTreg 分化失控,产生增强但功能失调的 eTregs。
主要证据
Helios KO 小鼠脂肪组织 CD8+ T 细胞介导脂肪细胞破坏,dKO 小鼠保留脂肪组织;AT KO Tregs 显示 eTreg 表型但缺乏 ST2、CXCR3、Klrg1、IRF4;ChIP-seq 和转录组共同证实 Helios 调控关键 TFs。
研究意义
揭示了 Helios 在维持 aTreg 池和生成功能性 eTregs 中的双重作用,为理解组织特异性自身免疫和脂肪组织稳态提供机制依据。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

Helios KO 小鼠代谢与脂肪组织表型分析

验证 Helios 缺陷 Tregs 是否导致脂肪组织丢失和代谢紊乱。

对 4 周龄开始的小鼠进行代谢研究,检测脂肪质量、瘦质量、肝脏重量、肝甘油三酯、血糖、胰岛素、瘦素及胰岛素耐量试验,并进行 H&E 染色。

2

脂肪组织免疫浸润及 CD8+ T 细胞功能验证

确定脂肪组织破坏是否由 CD8+ T 细胞介导。

对性腺和皮下 AT 进行流式免疫表型分析,检测 CD107、granzyme B、IFNγ 和 Fas-L 表达;将 KO 小鼠与 β2m 缺陷小鼠杂交,分析 dKO 小鼠脂肪组织和代谢指标。

3

AT Tregs 表型及功能分析

分析 Helios 缺陷 AT Tregs 的表型变化及 eTreg 分化状态。

对脾脏和 AT Tregs 进行流式分析,检测 Foxp3、CD44、CD25、PD-1、ICOS、ST2、IL-10、IFNγ、t-bet、CD62L、Tcf1、Lef1、Id3、Klrg1、IRF4、CXCR3、IL-18R1 表达。

4

转录组分析

全面分析 Helios 缺陷 Tregs 的转录组变化。

对 6 周龄 WT 和 KO 小鼠脾脏及 AT Tregs 进行 RNA-seq,分析差异表达基因、PCA 和火山图。

5

ChIP-seq 分析 Helios 结合位点

鉴定 Helios 直接调控的靶基因。

对 WT 和 KO 脾脏 Tregs 进行 Helios ChIP-seq,鉴定富集峰、motif 和通路富集,并与转录组数据整合。

6

细胞内在性验证

排除炎症环境的外在影响,验证 eTreg 缺陷是否为细胞内在性。

分析 Ikzf2fl/fl x Foxp3WT-RFP/Foxp3YFP-Cre 杂合雌性小鼠中 RFP+(WT)和 YFP+(KO)Tregs 的比例、转录组和表型。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
RPMI 1640 培养基Thermo Fisher Scientific--
胎牛血清----
青霉素Gibco--
链霉素Gibco--
L-谷氨酰胺Gibco--
HEPESGibco--
非必需氨基酸Gibco--
10% 中性缓冲福尔马林StatLab--
胰岛素Eli LillyHumulin R
瘦素 ELISAR&D Systems--
胰岛素 ELISACrystal Chem--
Fc 受体阻断剂BioLegend--
Foxp3 转录因子染色缓冲液Thermo Fisher Scientific--
抗 CD4 抗体 (GK1.5)BD Biosciences--
抗 CD8a 抗体 (53–6.7)BD Biosciences--
抗 ST2 抗体 (ST2)BD Biosciences--
抗 TCF1 抗体 (S33-966)BD Biosciences--
抗 IFNγ 抗体 (XMG1.2)BD Biosciences--
抗 ID3 抗体 (S30-778)BD Biosciences--
抗 T-bet 抗体 (O4-48)BD Biosciences--
抗 CXCR3 抗体 (CXCR3-173)BD Biosciences--
抗 Siglec-F 抗体 (E50-2440)BD Biosciences--
抗 B220 抗体 (RA3-6B2)BD Biosciences--
抗 CD45.2 抗体 (104)BioLegend--
抗 CD4 抗体 (RM4-5)BioLegend--
抗 CD8a 抗体 (53–6.7)BioLegend--
抗 CD62L 抗体 (MEL-14)BioLegend--
抗 IL-18R1 抗体 (A1707D)BioLegend--
抗 CXCR3 抗体 (CXCR3-173)BioLegend--
抗 IRF4 抗体 (IRF4.3E4)BioLegend--
抗 Klrg1 抗体 (2F1/KLRG1)BioLegend--
抗 PD1 抗体 (29F.1A12)BioLegend--
抗 CXCR5 抗体 (L138D7)BioLegend--
抗 CD44 抗体 (IM7)BioLegend--
抗 CD69 抗体 (H1.2F3)BioLegend--
抗 NK1.1 抗体 (PK136)BioLegend--
抗 CD95L 抗体 (MFL3)BioLegend--
抗颗粒酶 B 抗体 (QA16A02)BioLegend--
抗 CD107a 抗体 (1D4B)BioLegend--
抗 Helios 抗体 (22F6)BioLegend--
抗 Lef1 抗体 (C12A5)Cell Signaling--
抗 Foxp3 抗体 (FJK-16 s)Thermo Fisher Scientific--
抗 TCRβ 抗体 (H57-597)Thermo Fisher Scientific--
抗 CD11b 抗体 (M1/70)Thermo Fisher Scientific--
抗 CD11c 抗体 (N418)Thermo Fisher Scientific--
抗 CD206 抗体 (MR6F3)Thermo Fisher Scientific--
抗颗粒酶 A 抗体 (GzA-3G8.5)Thermo Fisher Scientific--
抗 IL-10 抗体 (JES5-16E3)Thermo Fisher Scientific--
抗 ICOS 抗体 (7E.17G7)Thermo Fisher Scientific--
死细胞染料 Ghost Violet 510Cell Signaling--
死细胞染料 Zombie YellowBioLegend--
细胞刺激混合物及蛋白转运抑制剂Thermo Fisher Scientific--
DNase IMilliporeSigma--
Liberase TLRoche--
AlbumiNZ 牛血清白蛋白-低游离脂肪酸MP Biomedicals--
TRIzol----
1-溴-3-氯丙烷MilliporeSigma--
Agencourt RNAdvance 组织 RNA 提取试剂盒Beckman Coulter--
RNA 6000 Pico 试剂盒Agilent Technologies--
RiboGreen 荧光定量Thermo Fisher Scientific--
SMART-seq mRNA LP(含 UMIs)试剂盒Takara Bio USA--
Qubit 荧光计 dsDNA 高灵敏度试剂盒Thermo Fisher Scientific--
NextSeq 2000 P3 200 循环试剂盒Illumina--
Helios 兔单克隆抗体 (D8W4X)Cell Signaling--
蛋白 A 包被磁珠 (10001D)Invitrogen10001D
BioLabs 建库试剂盒 (NEB#E7546S/L 和 NEB#E7595S/L)NEBE7546S/L, E7595S/L
EchoMRI 3-in-1 分析仪Echo Medical Systems--
Contour 血糖仪Bayer--
NanoZoomer S60 玻片扫描仪Hamamatsu Photonics--
Symphony A3 或 A5 流式细胞仪BD Biosciences--
gentleMACS 组织解离仪Miltenyi--
Agilent 2100 生物分析仪Agilent Technologies--
Tecan Spark 酶标仪Tecan--
BD FACSAria 流式分选仪BD Biosciences--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
小鼠模型建立
Ikzf2fl/fl x Foxp3YFP-Cre(KO)、Ikzf2fl/fl x Foxp3WT-RFP/Foxp3YFP-Cre 杂合雌性、β2m 缺陷 dKO、Helios-GFP x Foxp3-RFP、Ikzf2fl/fl x CD4-Cre x Foxp3-GFP 小鼠的遗传背景和构建方式
阅读提示:Animals 小节和 Fig. S1–S3 图注
代谢研究
小鼠年龄(4 周龄开始,36 周龄终点)、性别、样本量、胰岛素剂量(0.75 unit/kg i.p.)、禁食时间(2 h)、检测指标(血糖、胰岛素、瘦素、肝甘油三酯)
阅读提示:Metabolic studies 小节和 Fig. 1 图注
脂肪组织免疫表型分析
组织消化条件(Liberase TL 200 μg/ml,DNase I 20 μg/ml,20 min,37°C)、小鼠年龄(12–14 周龄)、流式抗体组合和设门策略
阅读提示:Flow cytometry analysis 小节和 Fig. 2、Fig. S2 图注
RNA-seq 分析
Treg 分选策略(dump gate 去除 CD8、NK、B 细胞)、小鼠年龄(6–7 周龄)、样本量(WT n=3,KO n=3)、测序平台(NextSeq 2000)和差异表达分析阈值
阅读提示:RNA-seq gene expression profiling 和 RNA-seq and data analysis 小节,Fig. 4 图注
ChIP-seq 分析
Helios 抗体(D8W4X)、交联条件(1% 甲醛,10 min)、超声片段大小(100–400 bp)、参考峰坐标(CistromeDB: 57122)、MACS2 峰 calling 阈值
阅读提示:ChIP, ChIP-seq, and data analysis 小节和 Fig. 5 图注