摘要：肠道屏障破坏是HIV感染的一个标志性特征，即便在接受长期有效的抗病毒治疗后，此问题依然存在。这种破坏会导致肠道内的微生物产物进入血液循环，引发全身慢性免疫激活，并显著增加感染者患糖尿病、心血管疾病等非传染性疾病的风险。
HIV感染的一个标志是肠道屏障完整性的破坏，这种情况
文章介绍
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研究背景
Background
肠道屏障破坏是HIV感染的一个标志性特征，即便在接受长期有效的抗病毒治疗后，此问题依然存在。这种破坏会导致肠道内的微生物产物进入血液循环，引发全身慢性免疫激活，并显著增加感染者患糖尿病、心血管疾病等非传染性疾病的风险。
本研究致力于阐明其背后机制。研究者发现，在HIV感染者体内，结肠中长期驻留的CD8+T记忆细胞功能异常。这些细胞下调了一个关键的脂质感应蛋白PPARγ，导致其细胞脂质代谢紊乱。
通过人源类器官模型和小鼠基因敲除模型进一步证实，PPARγ在这一病理过程中扮演着核心角色。该发现揭示了免疫细胞代谢异常直接导致肠道屏障损伤的新机制，为开发针对HIV感染者相关并发症的新疗法提供了潜在靶点。
#2
研究思路
Methods
本研究从HIV感染者存在的持续性肠道屏障损伤这一临床问题出发，首先通过患者结肠活检组织和类器官模型，证实了上皮细胞异常凋亡现象，并利用免疫细胞共培养技术锁定结肠CD8+T细胞为关键效应细胞。
随后通过流式分选和转录组测序发现，这群细胞表现为PPARγ信号通路下调及脂代谢紊乱，导致其脂肪酸氧化能力受损和细胞内脂滴耗竭。
为探究代谢异常如何引发上皮损伤，研究采用活细胞成像与膜脂质标记技术，首次揭示CD8+T细胞通过直接接触“夺取”肠上皮细胞膜脂质的非经典行为，这一过程可被PPARγ激动剂逆转。
最后通过构建CD8+T细胞特异性PPAR基因敲除小鼠并进行过继转移实验，在体内验证了PPARγ信号缺失足以独立引发肠道屏障破坏，完整揭示了从免疫细胞代谢失调到上皮损伤的因果通路，为靶向免疫代谢恢复肠道稳态提供了新思路。
#3
研究结果
Results
1. 接受ART治疗的HIV感染者的肠道屏障破坏由结肠常驻免疫细胞介导
与未感染HIV的个体相比，无论是否接受过抗逆转录病毒治疗（ART），HIV感染者血浆中的肠道脂肪酸结合蛋白（I-FABP，一种肠上皮损伤的生物标志物）水平均升高。
为了探究HIV感染者的结肠上皮损伤，对结肠组织活检样本进行了凋亡标志物cleaved caspase 3（CC3）的染色，发现与未感染HIV的个体相比，未经ART治疗和已接受ART治疗的HIV感染者的上皮细胞死亡均有所增加（图1B）。
图1
为了进一步评估HIV感染者上皮细胞凋亡的机制，利用内窥镜结肠组织活检建立了患者来源的结肠类器官模型（图1D）。直接来自接受ART治疗的HIV感染者的原代结肠类器官，比未感染HIV个体的类器官表现出更多的上皮细胞凋亡（图1E）。
图1
有趣的是，当将这些原代类器官解离并重新培养为第二代类器官后，之前在HIV感染者原代类器官中观察到的上皮细胞凋亡增加现象消失了（图1F-G）。
图1
通过流式细胞术分析细胞组成，发现第二代类器官中缺失了CD45+免疫细胞，这与HIV感染状态无关。重要的是，当将来自接受ART治疗的HIV感染者自身的结肠固有层CD45+免疫细胞（而非外周血来源的）与他们的第二代类器官共培养时，上皮细胞凋亡的增加得以恢复。
为了确定这种上皮细胞凋亡是否导致屏障完整性丧失，将FITC-葡聚糖显微注射到原代类器官的腔室内以测量泄漏情况（图1K）。与未感染HIV的个体相比，来自接受ART治疗的HIV感染者的原代类器官FITC泄漏增加。
这种泄漏现象在第二代类器官中消失，但通过添加感染者自身的结肠常驻CD45+免疫细胞（而非血液来源的CD45+细胞）可以重现该现象。
这些发现表明，来自接受ART治疗的HIV感染者的结肠常驻CD45+免疫细胞，介导了上皮细胞凋亡和屏障完整性的破坏。
图1
2. 接受ART治疗的HIV感染者结肠CD8+T细胞通过非经典功能诱导上皮细胞凋亡
为确定具体哪种CD45+免疫细胞亚群介导了上皮细胞凋亡，研究者将来自接受ART治疗的HIV感染者的第二代结肠类器官，分别与其自体的结肠CD4+T细胞、CD8+T细胞及非T免疫细胞进行共培养。结果发现，只有CD8+T细胞能够重现原代类器官中观察到的上皮损伤。
进一步通过共聚焦显微镜观察结肠组织中CD8+T细胞相对于上皮层的定位，发现与未感染HIV的个体相比，接受ART治疗的HIV感染者的结肠CD8+T细胞更靠近或直接位于上皮层内（图2B）。
图2
为探究CD8+T细胞诱导凋亡的机制，设计了Transwell间隔培养、直接共培养及仅使用T细胞培养上清液的实验。结果表明，上皮细胞凋亡主要依赖于CD8+T细胞与上皮细胞的直接接触，可溶性因子可能起部分作用。这些发现说明，CD8+T细胞与上皮的紧密邻近是诱导凋亡的必要条件。
鉴于结肠中的组织驻留记忆性CD8+T细胞在抗感染和抗肿瘤中扮演关键角色，研究者分析了其记忆性与组织驻留亚群，观察到在接受ART治疗的HIV感染者中，CD103+TRM CD8+T细胞的比例高于未感染个体。应用MHC-I blocker证实，该凋亡过程不依赖于MHC-I分子。
以上研究证明，来自接受ART治疗的HIV感染者的TRM CD8+T细胞，通过一种接触依赖的、非经典的机制介导了上皮细胞凋亡。
3. 接受ART治疗的HIV感染者结肠CD8+T细胞表现出脂代谢功能受损
研究者发现接受抗逆转录病毒治疗的HIV感染者其结肠记忆性CD8+T细胞存在显著的脂代谢紊乱。与未感染者相比，这些细胞中多个脂代谢相关基因和通路表达下调。
其中，脂质感应关键因子PPARγ的表达下降尤为明显，同时，其下游多个关键基因的表达也显著降低，包括负责长链脂肪酸摄取的膜蛋白CD36、甘油三酯合成的关键酶Dgat2、参与调控细胞内脂滴的Pnpla7，以及通过调控二酰甘油在脂滴形成中起核心作用的DGKa/DGKg。
进一步在蛋白水平证实，接受ART治疗的HIV感染者其结肠TRM CD8+T细胞中PPARγ蛋白表达确实下调（图S3B）。由于PPAR是关键的脂肪酸感应器，这些变化凸显了HIV感染者结肠TRM CD8+T细胞脂代谢通路的广泛紊乱。
鉴于上述转录调控异常，研究者探究了这些细胞的代谢需求。研究发现，未感染HIV个体的结肠TRM CD8+T细胞高度依赖脂肪酸利用——当使用CPT1A抑制剂埃托莫西阻断脂肪酸进入线粒体进行氧化时，其线粒体氧化代谢显著降低。
为进一步研究脂肪酸氧化（FAO）的作用，采用氚标记的棕榈酸进行检测。结果发现，与未感染个体相比，HIV感染者的TRM CD8+T细胞其FAO活性降低。
图S3B
4. PPARγ激动剂治疗可恢复接受ART治疗的HIV感染者结肠CD8+ T细胞脂质稳态
鉴于脂质感应器PPARγ及其下游靶点的表达下调，研究者进一步探究了细胞内脂滴是否作为结肠TRM CD8+T细胞脂肪酸氧化的脂质来源。分别抑制脂滴生物合成和脂解的关键酶DGAT和ATGL，发现这确实会降低健康人结肠TRM CD8+T细胞的脂肪酸氧化水平，表明这些细胞通过动员自身脂滴中的脂肪酸来供能。
进一步观察发现，与未感染者相比，接受ART治疗的HIV感染者其结肠TRM CD8+T细胞内的脂滴显著耗竭（图4C）。与线粒体代谢无法被外源脂肪酸恢复的情况一致，补充棕榈酸并不能逆转这种脂滴耗竭状态。然而，使用PPARγ激动剂罗格列酮处理则能有效恢复细胞内的脂滴储备，这与PPARγ在调控脂滴生物合成中的关键作用相符。
在功能上，罗格列酮治疗提升了HIV感染者TRM CD8+T细胞的脂肪酸氧化能力；相反，使用PPARγ拮抗剂GW9662则会显著降低健康人来源细胞的脂肪酸氧化水平。
这些结果表明，结肠TRM CD8+T细胞依赖脂滴维持代谢稳态，但在HIV感染者体内出现脂滴耗竭和脂肪酸氧化受损；重要的是，这一代谢缺陷可通过PPARγ激动剂干预得到有效逆转。
图4
5. 接受ART治疗的HIV感染者结肠TRM CD8+T细胞通过PPARγ依赖性脂质摄取介导上皮细胞凋亡
接受ART治疗的HIV感染者其结肠TRM CD8+T细胞存在脂代谢异常。为探究这一代谢紊乱如何导致上皮细胞凋亡，研究者通过活细胞成像观察了TRM CD8+T细胞与结肠类器官的相互作用。
实验显示，与未感染HIV的个体相比，HIV感染者的TRM CD8+T细胞与上皮细胞的接触频率显著增加（图5A），并且从上皮细胞向CD8+T细胞的脂质转移也更活跃。
图5
这种脂质转移可被肌动蛋白聚合抑制剂Latrunculin A或PI3K抑制剂Wortmannin阻断，这两种抑制剂同样能显著减少上皮细胞凋亡。通过使用模拟细胞膜的Cy5-PE标记脂质体纳米颗粒，进一步证实了CD8+T细胞具有快速摄取膜脂质的能力。
接下来验证了PPARγ信号通路在这一过程中的核心作用。当使用PPARγ激动剂罗格列酮处理HIV感染者的结肠CD8+T细胞时，不仅减少了上皮细胞死亡，还显著降低了CD8+T细胞与上皮细胞的接触频率（图S5B）以及脂质转移水平。
相反，用PPARγ拮抗剂GW9662处理健康人来源的结肠CD8+T细胞，则能使其获得诱导上皮细胞凋亡的能力，并增加与上皮细胞的接触（图S5E）及脂质摄取。
这些结果表明，HIV感染者结肠TRM CD8+T细胞中PPARγ信号通路的下调，导致其通过增加与上皮细胞的接触来获取脂质，这一过程最终诱发上皮细胞凋亡。这一病理过程可通过PPARγ激动剂干预得到有效逆转。
6. 结肠CD8+T细胞PPAR信号通路在小鼠模型中维持肠道屏障完整性的关键作用
为验证PPAR信号在结肠CD8+T细胞中对维持肠道屏障完整性的关键作用，研究者构建了CD8+T细胞特异性缺失PPARα/β/γ的小鼠模型。实验结果显示，这些基因敲除小鼠的结肠CD8+T细胞出现脂滴耗竭现象，这与PPAR在脂滴生物合成中的核心功能相符。
当将来自PPAR敲除小鼠肠系膜淋巴结的CD8+T细胞过继转移至免疫缺陷的Rag2 KO小鼠体内后，研究者观察到受体小鼠结肠上皮细胞凋亡显著增加（图6D）。
体外共培养实验进一步证实，与野生型CD8+T细胞相比，PPAR敲除的CD8+T细胞能诱导更严重的小鼠结肠类器官上皮细胞凋亡。通过FITC-葡聚糖灌肠实验评估肠道屏障功能，接受PPAR敲除CD8+T细胞的小鼠表现出更严重的肠道屏障破坏。
这些结果共同证实，结肠CD8+T细胞中PPAR信号通路的缺失会通过异型细胞间相互作用导致肠上皮细胞凋亡和肠道屏障完整性破坏。
图6
小结
本研究揭示了在接受抗逆转录病毒治疗的HIV感染者中，结肠组织驻留记忆性CD8+T细胞通过一种新型免疫代谢机制导致肠道屏障损伤。这些细胞表现出PPARγ信号通路下调，引发细胞内脂滴耗竭和脂肪酸氧化代谢受损。为弥补自身脂质储备不足，CD8+T细胞通过直接接触方式从肠上皮细胞膜上获取脂质，这一过程导致上皮细胞凋亡和肠道屏障完整性破坏。
重要的是，使用PPARγ激动剂罗格列酮可恢复CD8+T细胞的脂代谢稳态，减轻上皮细胞损伤。这些发现不仅阐明了HIV感染者持续肠道屏障功能障碍的新机制，也为开发针对HIV相关并发症及其他肠道屏障受损疾病的治疗策略提供了新方向。
参考文献
Das Adhikari U, Froehle LM, Pipkin AN, et al. Immunometabolic defects of CD8+ T cells disrupt gut barrier integrity in people with HIV. Cell. 2025;188(20):5666-5679.e19. doi:10.1016/j.cell.2025.08.024
来源：培养盒守护者