Apoptosis releases hydrogen sulfide to inhibit Th17 cell differentiation 凋亡釋放硫化氫抑制Th17細(xì)胞分化

來源：Cell Metabolism 36, 78–89.e1–e5, January 2, 2024

1. 摘要核心內(nèi)容

核心發(fā)現(xiàn)：凋亡細(xì)胞是內(nèi)源性硫化氫（H?S）的重要來源，其釋放的H?S通過硫化修飾硒蛋白Sep15的C38位點(diǎn)（Sep15C38），促進(jìn)STAT1磷酸化并抑制STAT3磷酸化，從而抑制Th17細(xì)胞分化，維持免疫穩(wěn)態(tài)并改善系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）表型。

關(guān)鍵證據(jù)：凋亡缺陷小鼠（MRL/lpr和Bim?/?）H?S水平降低且Th17細(xì)胞異常增多；外源性H?S或凋亡囊泡（apoVs）可逆轉(zhuǎn)表型。

2. 研究目的

核心問題：探究凋亡過程是否參與內(nèi)源性H?S生成，以及H?S如何調(diào)控免疫穩(wěn)態(tài)（尤其Th17分化）和SLE疾病進(jìn)展。

科學(xué)缺口：既往已知凋亡維持免疫穩(wěn)態(tài)、H?S調(diào)控免疫，但二者關(guān)聯(lián)未知；Th17異常分化是SLE關(guān)鍵機(jī)制，其調(diào)控途徑不明。

3. 研究思路

采用"表型-機(jī)制-應(yīng)用"三級(jí)遞進(jìn)策略：

表型層：

凋亡缺陷小鼠（MRL/lpr、Bim?/?）→ H?S水平↓ + Th17↑ + SLE表型（圖1, 3）。

H?S缺陷小鼠（CBS?/?、CSE?/?）→ SLE樣表型 + Th17↑（圖3）。

機(jī)制層：

凋亡細(xì)胞直接產(chǎn)生H?S（酶表達(dá)↑ + H?S釋放↑）（圖2）。

H?S通過硫化Sep15C38調(diào)控STAT1/STAT3磷酸化，抑制Th17分化（圖5, 6）。

應(yīng)用層：

誘導(dǎo)凋亡（STS）或給予apoVs → H?S↑ → 改善SLE（圖4, 7）。

apoVs繼承親代細(xì)胞H?S生成能力，且依賴此功能治療SLE（圖7）。

4. 關(guān)鍵數(shù)據(jù)測(cè)量及意義

（1）H?S水平與凋亡關(guān)聯(lián)

數(shù)據(jù)來源：

圖1A-B, E-N：凋亡缺陷小鼠（MRL/lpr、Bim?/?）血液/組織中H?S↓；STS誘導(dǎo)凋亡后H?S↑，Z-VAD（凋亡抑制劑）阻斷此效應(yīng)。

圖2A-F：凋亡細(xì)胞（mBMSCs、PBMCs、CD4?T）上清H?S↑（STS/UV誘導(dǎo)），Z-VAD抑制。

意義：首次證明凋亡是內(nèi)源性H?S的重要來源，凋亡缺陷導(dǎo)致H?S缺乏。

（2）H?S與SLE表型

數(shù)據(jù)來源：

圖3：H?S缺陷小鼠（CBS?/?、CSE?/?）出現(xiàn)SLE表型（脾/淋巴結(jié)腫大↑、ANA/dsDNA↑、腎損傷、Th17↑）。

圖4A-D, S3：STS誘導(dǎo)凋亡改善SLE表型，但H?S抑制劑（HA/PAG）阻斷療效。

意義：H?S是凋亡改善SLE的核心介質(zhì)，直接關(guān)聯(lián)凋亡-H?S-免疫穩(wěn)態(tài)。

（3）Th17分化調(diào)控機(jī)制

數(shù)據(jù)來源：

圖4E-H, 5A-B：H?S（NaHS）抑制Th17分化（流式+基因表達(dá)↓），H?S抑制劑（HA）促進(jìn)分化。

圖5C-J, S5：H?S硫化Sep15C38；突變Sep15C38A或敲低Sep15消除H?S抑制效應(yīng)。

圖6A-I：H?S-Sep15促進(jìn)STAT1磷酸化/核轉(zhuǎn)位，抑制STAT3磷酸化；STAT1敲減后H?S失效。

意義：揭示H?S→Sep15硫化→STAT1/STAT3信號(hào)軸是調(diào)控Th17分化的新通路。

（4）apoVs的H?S生成與治療作用

數(shù)據(jù)來源：

圖7A-D, S7：apoVs表達(dá)CBS/CSE/3-MST并生成H?S；CBS?/?或CSE?/?來源apoVs的H?S↓。

圖7E-F, S7E-H：野生型apoVs改善SLE，但CBS?/?或CSE?/?來源apoVs無效。

意義：apoVs是凋亡代謝產(chǎn)物，繼承H?S生成能力，為SLE治療提供新策略。

5. 核心結(jié)論

凋亡是內(nèi)源性H?S的關(guān)鍵來源，凋亡缺陷導(dǎo)致H?S缺乏，引發(fā)Th17異常分化和SLE。

H?S通過硫化修飾Sep15C38，激活STAT1/抑制STAT3，負(fù)調(diào)控Th17分化。

凋亡囊泡（apoVs）可生成H?S，其治療SLE的作用依賴H?S產(chǎn)生能力。

理論突破：建立"凋亡-H?S-Sep15/STAT-Th17"軸，為免疫代謝調(diào)控提供新范式。

6. Unisense微電極數(shù)據(jù)的詳細(xì)解讀

數(shù)據(jù)來源

圖1A-B, E：檢測(cè)MRL/lpr小鼠血液/組織H?S（凋亡缺陷時(shí)↓，STS誘導(dǎo)后↑）。

圖2A-B：量化凋亡細(xì)胞上清H?S濃度（STS/UV處理后↑，Z-VAD抑制）。

圖7C-D：apoVs釋放H?S的直接證據(jù)（野生型apoVs vs. CBS?/?/CSE?/? apoVs）。

技術(shù)原理

Unisense H?S微電極通過電化學(xué)傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)H?S濃度，靈敏度達(dá)nM級(jí)，可動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)生物樣本中H?S的釋放動(dòng)力學(xué)。

研究意義

直接定量證據(jù)：

首次精確量化凋亡細(xì)胞及apoVs的H?S釋放量（圖2A-B：凋亡細(xì)胞上清H?S↑2-3倍；圖7C：apoVs生成H?S≈10 μM），排除間接代謝干擾。

時(shí)空動(dòng)態(tài)關(guān)聯(lián)：

結(jié)合圖2E-F，發(fā)現(xiàn)凋亡早期（3-6 h）H?S生成峰值，與CBS酶表達(dá)高峰同步，揭示凋亡進(jìn)程與H?S產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)偶聯(lián)。

機(jī)制驗(yàn)證關(guān)鍵：

圖7C-D中，CBS?/? apoVs的H?S生成↓70%，直接證明apoVs的H?S依賴親代細(xì)胞酶活性，為其治療功能提供機(jī)制支撐。

生理相關(guān)性：

圖1A-B顯示凋亡缺陷小鼠血液H?S↓50%，與SLE嚴(yán)重度正相關(guān)，確立H?S作為疾病生物標(biāo)志物的潛力。

結(jié)論價(jià)值

Unisense數(shù)據(jù)是貫穿研究的 "量化基石" ，從動(dòng)物模型（圖1）→細(xì)胞機(jī)制（圖2）→治療應(yīng)用（圖7）全程提供 直接、動(dòng)態(tài)、高靈敏度 的H?S證據(jù)，使"凋亡作為H?S來源"這一創(chuàng)新論點(diǎn)具備不可辯駁的實(shí)驗(yàn)支撐。

總結(jié)：本研究開創(chuàng)性地揭示凋亡-H?S-Th17軸，闡明Sep15硫化修飾的分子機(jī)制，為SLE等自身免疫病提供凋亡調(diào)控代謝微環(huán)境的新治療范式。Unisense微電極數(shù)據(jù)在量化H?S動(dòng)態(tài)變化中發(fā)揮核心作用，是機(jī)制深化的關(guān)鍵技術(shù)保障。