撰文 | 王蕊 夏志蕊 王颖雯 朱丽君 刘爽 曹玉香

编辑 | 孟美瑶

校对 | 朱丽君

背景介绍

质膜（PM）是未酯化胆固醇的重要储藏库。PM被认为包含三个具有独特生化和生物物理特性的胆固醇池：（1） 膜完整性和细胞活力所必需的基本池;（2）由Ostreolysin A（OlyA）识别的相对不活跃的池，其中胆固醇被鞘磷脂（SM）隔绝（小编注：从分子结构上看，胆固醇没有脂肪酸长链，而其甾醇片状结构容易加入鞘磷脂分子的脂肪酸长链中，因此胆固醇和鞘磷脂分子容易自发形成紧密聚集流动性减少的有序脂分子结构域，形成一种被隔绝的状态，从而有利于胆固醇的运输和分布。OlyA 像是一个“侦查兵”，专门寻找膜上富含鞘磷脂的区域并牢牢锚定）；（3）具有活性的、可快速动员且能被炭疽溶素O的结构域4（ALOD4）检测到的可及性池。

拓展阅读：质膜上的不同胆固醇池

以上三个胆固醇池的分类定义主要来源于2014年发表在elife上的一篇名为“Three pools of plasma membrane cholesterol and their relation to cholesterol homeostasis”的文章。在这篇文章里，作者指出SM隔绝池中的胆固醇会保持相对稳定，不会被轻易消耗，只有质膜中的鞘磷脂被水解后该区域的胆固醇才会被暴露出来，而脂筏主要为胆固醇与鞘磷脂形成的紧密结构域，特征上高度相似，因此认为脂筏属于SM隔绝池；相对地，当细胞胆固醇水平变化时（主要来源于HDL/LDL的外源性摄取和细胞内质网的内源性合成，但是由于内源性合成需要消耗大量能量，因此大多数细胞会优先选择内化脂蛋白胆固醇），胆固醇会优先补充到可及性池中，进而调节全细胞的胆固醇合成与摄取。

质膜中的三种胆固醇池：可及性池（绿色）的胆固醇可以通过Aster蛋白家族转运到内质网；SM隔绝池（粉红色）的胆固醇一般不用于运输，但是在SM水解后会被释放；基本池（也称为必需池）的胆固醇被磷脂和蛋白质类隔绝，比例固定，不能用于运输，一旦被消耗可能会导致PM完整性受损。

细胞与外界信号（如脂蛋白来源胆固醇的摄取、SM降解的激活及感染）会调控可及胆固醇池的大小。细胞膜中过量的可及性胆固醇可转移至内质网（ER）进行酯化，或外流至细胞外脂蛋白受体。然而，细胞膜内可及性胆固醇的功能尚未明确，唯一的例外是初级纤毛中的刺猬（Hedgehog）信号传导，刺猬配体使Patched-1失活增加可及胆固醇，并增强Smoothened的激活。

拓展阅读：可及性胆固醇向内质网转移

在ER中，胆固醇被酰基辅酶A（ACAT）酯化，在脂滴中储存或被25-羟化酶转化为25-羟胆固醇。胆固醇也可被转运到线粒体进行进一步修饰，包括转化为27-羟基胆固醇、胆汁酸（肝脏）或类固醇激素（肾上腺、性腺）。内质网中的胆固醇和氧化固醇增强了3-羟基-3-甲基戊二酰辅酶A还原酶（HMGCR）的蛋白水解以及胰岛素诱导基因蛋白（INSIGs）与SREBP裂解激活蛋白（SCAP）的结合，从而阻止SREBP-2向细胞核移动。

Hedgehog（Hh）信号通路调控了组织的模式和形态发生，而它的信号传导依赖于初级纤毛，这是一种存在于大多数细胞中的触角状细胞器，在发育和生理中起着至关重要的作用。诸如SHH的配体在细胞外会被PTCH1（一种跨膜蛋白）所接收，从而使PTCH1失活，此时被PTCH1所抑制的Smoothened（SMO）被激活，将Hh信号传递到细胞质。由于PTCH1与SMO之间并不存在相互作用，因此可及性胆固醇充当了两者之间的第二信使。PTCH1可以将胆固醇从纤毛膜转运到蛋白受体上，或者从供体（如SMO）接收胆固醇分子将其转运到膜上，但是PTCH1更加详细的胆固醇的供体或受体目前并没有得到充分研究。在缺乏Hh配体时，PTCH1将纤毛膜中的可及性胆固醇转运出去，由于纤毛膜缺乏足够的可及性胆固醇，SMO无法激活。SHH导致的PTCH1失活会导致纤毛膜局部的可及性胆固醇增加，胆固醇分子和SMO富含半胱氨酸的结构域（CRD）的疏水槽结合，从而允许SMO活化并将Hh信号传递到细胞质内，引发下游一系列复杂的信号级联反应。

[1] Ikonen E, et al. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2023 Aug 1;15(8):a041404.

[2] Kennelly JP, et al. Cold Spring Harb Perspect Biol. 2023 Feb 1;15(2):a041263.

[3] Radhakrishnan A, et al. Nat Chem Biol. 2020 Dec;16(12):1303-1313.

非囊泡固醇转运被认为对维持细胞膜区室间的脂质合理分布至关重要。ASTER在将可及胆固醇从细胞膜转运至内质网的过程中发挥不可或缺的作用。细胞膜可及胆固醇的增加会促进ASTER的GRAM结构域招募至细胞膜，并形成细胞膜-内质网接触位点，ASTER的ASTER结构域通过该位点将过量胆固醇转运至内质网（小编注：ASTER是一类内质网（ER）驻留蛋白，定位于内质网-质膜接触位点，扮演着关键的非囊泡转运角色，主要负责将胆固醇从PM运输到ER，它们能够感知质膜胆固醇水平的变化，并将胆固醇转移到内质网，进而影响胆固醇的合成和吸收。Aster蛋白家族包括Aster-A、Aster-B和Aster-C三个成员，Aster-A（也称为GRAMD1A）在T细胞等免疫细胞中发挥着决定性作用，当T细胞受体（TCR）被激活时，Aster-A会迅速招募至质膜与内质网接触位点（MCSs），促进胆固醇从质膜向内质网的转移，这一过程对于限制TCR信号通路的过度激活至关重要）。ASTER对于膳食和脂蛋白来源胆固醇在各种代谢和类固醇生成器官中的高效内化、储存及利用是必需的。值得关注的是，Aster-A在淋巴器官中高表达，这提示非囊泡固醇转运在免疫系统中存在尚未被发现的功能。免疫细胞的胆固醇稳态如何影响组织特异性功能与全身代谢，目前仍有待探索。

采用化学或间接遗传学方法的研究表明，增加细胞膜胆固醇丰度可增强T细胞受体（TCR）信号传导。同时，冷冻电镜（cryo-EM）结构研究显示，静息状态下的αβTCR核心包含两个游离胆固醇分子，可能用于维持其非活化状态（小编注：αβTCR是T淋巴细胞表面的关键分子，在适应性免疫反应中扮演着核心角色，主要通过识别主要组织相容性复合体（MHC）分子呈递的抗原肽来介导免疫应答。这种受体由α链和β链组成，每条链都包含可变区和恒定区，其中可变区负责抗原识别，而恒定区则将受体锚定在细胞膜上）。这些研究提示，免疫激活过程中细胞膜胆固醇的可及性必须受到严格调控。然而，T细胞是否存在特异性机制来监测和重新分布细胞膜胆固醇，以及质膜胆固醇动态变化如何与TCR信号级联反应整合，目前均未明确。

拓展阅读：TCR信号通路

T细胞受体（T cell receptor, TCR）信号通路是适应性免疫应答的核心机制，负责将胞外抗原识别事件转化为胞内生化级联反应，从而调控T细胞的激活、增殖、分化及效应功能。该通路始于TCR与抗原呈递细胞（APC）表面主要组织相容性复合体（MHC）-抗原肽复合物的特异性结合，并通过CD3复合物（包括γ、δ、ε和ζ链）传导初始信号。这一过程依赖于多个关键分子协同作用：首先，Src家族激酶Lck和Fyn磷酸化CD3胞内段的免疫受体酪氨酸激活基序（ITAMs），随后招募并激活Syk家族激酶Lck，促进ITAMs磷酸化。磷酸化的ITAMs会招募并激活另一个关键激酶ZAP70，ZAP70的激活是信号从膜受体向下传递的关键枢纽。活化的ZAP-70进一步磷酸化接头蛋白LAT（Linker for Activation of T cells）和SLP-76，形成多分子信号复合体，作为下游信号通路的枢纽。TCR信号转导最终目标是调节T细胞的激活与增殖、调节T细胞向不同效应亚群分化和发挥效应功能。

[1] Nel A E.  Journal of Allergy and Clinical Immunology, 2002, 109(5): 758–770

拓展阅读：非囊泡运输

非囊泡转运是指细胞内小分子物质（如脂质和离子）在不同细胞器膜之间通过非囊泡途径进行的运输过程。这种转运方式不同于囊泡运输通过囊泡融合和裂变来传递物质。非囊泡转运主要发生在膜接触位点（MCSs），这些是细胞器膜之间紧密相邻但不融合的区域，通常距离在10-30纳米之间。MCSs被认为是细胞内短距离通信的关键枢纽，对脂质转运、钙离子信号传导、脂滴生物发生和细胞器动力学等多种细胞功能至关重要。非囊泡转运主要涉及以下几个方面：通过脂质穿梭蛋白（包括Aster蛋白）、Oxysterol结合蛋白相关蛋白（ORPs）实现脂质转运；离子（特别是钙离子）转运及其他小分子物质转运。相比于囊泡转运，非囊泡转运通常速度更快，响应更及时，能够帮助细胞快速适应环境变化或信号刺激。

[1] Sandhu J, et al. [J]. Cell, 2018, 175(2): 514-529.e20.

敲黑板啦！ 

1.Aster-A是清除T细胞膜中可及胆固醇的关键非囊泡转运蛋白；

2.Aster-A缺失通过增强TCR信号介导STIM1-Ca²⁺通量，促进Th17细胞分泌IL-22；

3.中和IL-22可逆转Aster-A敲除小鼠的脂质吸收障碍与肥胖抵抗。

研究结果

1. T淋巴细胞中缺乏Aster-A的小鼠，其膳食脂肪酸吸收能力降低

首先，研究人员构建了Aster-A缺陷型小鼠，以分析这种胆固醇转运蛋白对全身代谢的潜在作用，结果观察到Aster-A全身敲除会损害小肠（SI）对脂肪酸的摄取。随后研究人员又给Aster-A缺陷型（A^–/–）小鼠或同窝对照（A^+/+）小鼠灌胃[³H]三油酸甘油酯（18:1）——一种人类和小鼠饮食中的主要脂肪酸，并检测小肠各段、血浆及组织中的放射性强度。结果显示，与A^+/+对照组相比，A^–/–小鼠在2小时后空肠中的³H计数更低、小肠总³H水平更低（图1A及补充图S1A），且血浆中³H的出现存在延迟（补充图S1B）。在肝脏特异性敲除Aster-A（Albumin^Cre）的小鼠中（A^ΔAlb）或肠上皮特异性敲除Aster-A（VillinCreERT）的小鼠中（A^ΔVil）中（补充图S1C），[³H]三油酸甘油酯的肠道摄取未发生改变（图1B-C）——这与Aster-A和Aster-C在肝脏中的冗余性（小编注：本文通讯作者在2023年发表文章，发现了肝脏中Aster-A和Aster-C的高表达，这里可能想说明Aster-A即使在肝脏中高表达，但是由于Aster-C的代偿作用，肝脏特异性敲除Aster-A不影响肠道对三油酸甘油酯的摄取。“X. Xiao, J. P. Kennelly, A. Ferrari, B. L. Clifford, E. Whang, Y. Gao, K. Qian, J. Sandhu, K. E. Jarrett, M. C. Brearley-Sholto, A. Nguyen, R. T. Nagari, M. S. Lee, S. Zhang, T. A. Weston, S. G. Young, S. J. Bensinger, C. J. Villanueva, T. Q. de Aguiar Vallim, P. Tontonoz, Hepatic nonvesicular cholesterol transport is critical for systemic lipid homeostasis. Nat. Metab. 5, 165–181 (2023). ”），以及Aster-A在小肠上皮中低表达的特点一致（补充图S1D）。因此，A^–/–小鼠的脂肪酸吸收减少并非源于肠肝组织的内在效应。

接下来研究人员进一步鉴定高表达Aster-A的细胞类型，在人类和小鼠的公共mRNA表达数据集中，次级淋巴器官（脾脏和淋巴结）中Aster-A（GRAMD1A/Gramd1a）的转录本丰度较高，而Aster-B和Aster-C（Gramd1b和Gramd1c）的转录本水平较低（补充图S1E、F）。通过ImmGen数据库对免疫细胞类型的分析显示，Aster-A在常规T细胞中高表达且具有特异性（补充图S1G）。与仅携带loxP修饰的Gramd1a等位基因（F/F）的对照小鼠相比，T细胞特异性敲除Aster-A（CD4^CreT）的小鼠（称为A^ΔCD4小鼠）中，CD4⁺和CD8⁺T细胞中的Gramd1a转录本水平降低超过100倍（小编注：在T细胞发育过程中，CD4基因在CD4+CD8+双阳性阶段就已经被激活表达，在后面的单阳性阶段才会决定T细胞是成为CD4+细胞还是CD8+细胞。因此，Cre重组酶在细胞尚未分化时就已经在所有双阳性阶段细胞及其后代中表达了，并介导了基因敲除，导致最终生成的CD4+和CD8+单阳性T细胞中的目标基因都已被删除），且Aster-A蛋白水平检测不到（补充图S2A、B）。A^ΔCD4小鼠的出生符合孟德尔定律，且发育正常，未表现出早发性免疫疾病的明显迹象（补充图S2C、D）。

为探究T细胞固有的Aster-A是否影响小肠对脂肪酸的摄取，研究人员给A^ΔCD4小鼠或同窝F/F小鼠灌胃[³H]三油酸甘油酯。结果显示，雄性和雌性A^ΔCD4小鼠的十二指肠与空肠中³H摄取峰值均更低，且2小时后肠道总³H吸收量减少（图1D、图1E及补充图S3A）；其吸收减少的幅度与A^–/–小鼠的观察结果相当（图1A）。A^ΔCD4小鼠血浆中³H降低，心脏和肝脏中的³H摄取量同样减少（图1F-H）。与放射性示踪剂数据一致，灌胃给予未标记橄榄油（三油酸甘油酯为其主要成分）后，A^ΔCD4小鼠血浆总甘油三酯水平更低（补充图S3B）。因此，T细胞特异性敲除Aster-A会降低小肠上皮对脂肪酸的摄取速率，进而减少脂肪酸进入全身循环。

饲喂普通饲料的情况下，F/F小鼠与A^ΔCD4小鼠的小肠长度、胃肠转运时间均无差异（补充图S3C、D）。组织病理学与电镜研究表明，两者空肠绒毛和隐窝形态、绒毛长度及刷状缘形态均无区别（补充图S3E、F），固有层（LP）也未观察到炎症迹象（补充图S3E）（小编注：固有层位于肠上皮基底膜下方，是由疏松结缔组织构成的微环境，富含多种免疫细胞，包括T细胞、B细胞、树突状细胞、巨噬细胞、固有淋巴样细胞（ILCs）以及浆细胞等。它是肠道黏膜免疫系统的核心执行区域，负责感知腔内抗原、调控免疫耐受与防御反应之间的平衡）。灌胃橄榄油后，F/F小鼠绒毛顶端肠上皮细胞内可见大的单房脂滴，而A^ΔCD4小鼠的脂滴体积显著更小（补充图S3E、F）。研究人员通过对经中性脂质探针染色的空肠大切片进行图像分析，量化了肠上皮细胞脂滴的大小与分布，结果显示A^ΔCD4小鼠的脂滴面积更小，且脂滴数量更少（图1I及补充图S3G），同时伴随着空肠上皮中脂滴相关基因的表达水平降低（补充图S3H）。此外，携带CD4^Cre等位基因但Aster-A flox等位基因为杂合型的小鼠（CD4-Cre;A^F/+），其[³H]三油酸甘油酯摄取量与同窝A^F/+小鼠无差异（补充图S4A-C），这证实A^ΔCD4小鼠的脂肪酸摄取减少与T细胞中Aster-A功能缺失相关，而非CD4^Cre转基因的存在所致。同时，F/F小鼠与A^ΔCD4小鼠的[¹⁴C]胆固醇摄取量相当（补充图S4D、E）。因此，T细胞中Aster-A对营养物质吸收的影响仅限于对脂肪酸摄取，与任何明显的小肠病理改变无关。

2. T淋巴细胞Aster-A缺陷小鼠对饮食诱导的肥胖具有抵抗性

为探究T细胞中Aster-A缺失的长期代谢影响，研究人员用高脂饮食（HFD）对小鼠进行干预。结果显示，与同窝F/F小鼠相比，雌性和雄性A^ΔCD4小鼠均能抵抗HFD诱导的体重增加（图1J）。经过10周HFD喂养后，A^ΔCD4小鼠的体长与F/F对照组相当，但表型上更瘦（补充图S5A）；其肝脏、附睾白色脂肪组织及腹股沟白色脂肪组织的重量均低于对照组（补充图S5B）。磁共振成像（MRI）体成分分析表明，A^ΔCD4小鼠的脂肪量更少，但瘦体重无差异（补充图S5C、D）；而饲喂普通饲料时，小鼠体成分无差异（补充图S5E）。因此，T细胞特异性缺失Aster-A可使小鼠抵抗饮食诱导的肥胖。

此外，T细胞中Aster-A的缺失削弱了肥胖特有的脂肪组织炎症性改变。组织学检查显示，HFD喂养的A^ΔCD4小鼠附睾白色脂肪组织中，脂肪细胞大小与对照组相当，但巨噬细胞浸润减少（补充图S5F）。与F/F对照组相比，A^ΔCD4小鼠能抵抗脂肪组织驻留巨噬细胞（F4/80^hiCD11b^int）的减少，且炎性巨噬细胞（F4/80^intCD11^hi）的聚集更少（补充图S5G、H）。并且A^ΔCD4小鼠的肝脏脂肪沉积减少（补充图S6A）；HFD喂养下，其糖耐量和胰岛素敏感性维持更佳，而普通饲料喂养时无此差异（补充图S6B-E）。

A^ΔCD4小鼠体内较低的脂肪含量与食物摄入量、呼吸交换率或能量消耗的差异无关（补充图S7A-C）。然而，在HFD喂养下，尽管A^ΔCD4小鼠的总粪便排出量以及未被吸收的粪便胆固醇含量与对照组相似（图1L及补充图S7D），其粪便中非酯化脂肪酸水平却显著升高（图1K）（小编注：非酯化脂肪酸是在肠腔内经胰脂肪酶作用后水解产生的主要产物之一，其正常去路是在小肠上皮细胞内重新酯化为甘油三酯，并组装成进入淋巴系统。该结果提示尽管AΔCD4小鼠整体排泄量未变，且胆固醇吸收能力保持稳定，但其对游离脂肪酸的再摄取或胞内处理过程存在选择性缺陷）。这些结果表明，除了脂肪酸摄取动力学改变外，小鼠对膳食脂肪的整体吸收也有所减少。F/F小鼠与A^ΔCD4小鼠的粪便甘油三酯含量及胰腺脂肪酶表达无差异（补充图S7E、F）。综上，研究人员得出结论：T细胞中Aster-A的缺失会降低肠道对脂肪酸的摄取，进而增强了小鼠对肥胖的抵抗力。

3. T细胞中Aster-A的缺失增强小肠中的TH17细胞特征

由于T细胞中Aster-A的缺失会影响小肠脂肪吸收，研究人员对经急性喂养橄榄油的小鼠空肠固有层中CD4⁺和CD8⁺T细胞进行了转录组分析。尽管在CD8⁺T细胞中观察到的与T细胞效应功能相关的转录变化较少（补充图S8A），但在A^ΔCD4小鼠CD4^⁺T细胞中上调并富集的基因包括Il17a、Il17f和Il22（分别编码IL-17a、IL-17f和IL-22），以及其他先前被证实与肠道辅助性T细胞17（T_H17）谱系和功能相关的基因（图2A-C）（小编注：T_H17属于CD4+T细胞亚群，以表达维甲酸相关孤核受体γt（RORγt）为特征，并大量分泌IL-17A、IL-17F、IL-21和IL-22。该亚群在防御胞外细菌和真菌感染中至关重要，尤其在黏膜屏障部位如肠道和肺部发挥保护作用）。研究人员分析了普通饲料喂养小鼠的次级淋巴器官和小肠固有层中T细胞谱系及细胞因子产生细胞的频率，发现肠系膜淋巴结（mLNs）中IL-17A⁺CD4⁺T细胞、小肠固有层中IL-22⁺CD4⁺T细胞的频率均升高（补充图S8B-E）。相反，组织驻留标志物及其他T细胞谱系的频率基本未发生改变（补充图S8F）。Aster-A转录本（Gramd1a）在小鼠的辅助性T细胞亚型T_H17细胞和调节性T细胞（T_reg）谱系，以及人类的T_H17细胞中高表达（图2D、补充图S9A、B）。在体外经IL-1β和IL-23诱导生成的T_H17细胞中，Aster-A蛋白水平最为丰富（补充图S9C），且在分化过程中持续升高（补充图S9D、E）。其次，Aster-A在T_H17细胞中的优先表达，与Gramd1a启动子区域存在T_H17谱系关键转录因子（包括JUN、STAT3、EGR2和SMAD4）的预测结合位点相一致（补充图S9F）。

4. Aster-A调控TH17细胞中的可及胆固醇池

Aster蛋白可在多种细胞类型中将细胞膜（PM）上的可及胆固醇转运至内质网（ER）。为明确Aster-A是否调控T细胞的细胞膜胆固醇水平，研究人员利用无血清限定培养基诱导F/F或A^ΔCD4小鼠的原代T_H17细胞分化，以限制细胞外胆固醇可及性（补充图S10A），并通过ALOD4探针检测细胞膜上的可及胆固醇水平（小编注：ALOD4探针作为一种高特异性的分子工具，被广泛用于检测细胞膜上可及胆固醇的动态分布与含量变化。其核心原理在于利用一种源自细菌毒素的结构域，该结构域能够以高亲和力结合未酯化的、处于游离状态的胆固醇分子，而这种形式的胆固醇正是参与细胞信号传导、膜流动性调节及脂筏形成等功能活动的关键成）。结果显示，与F/F对照组相比，A^ΔCD4来源的T_H17细胞（而非初始T细胞）的细胞膜可及胆固醇水平显著升高（图2E、F及补充图S10B）。F/F T_H17细胞的可及胆固醇集中分布于“热点区域”，而A^ΔCD4T_H17细胞的可及胆固醇则广泛分布于细胞膜上——这一特征与给予了外源性胆固醇的T细胞相似（图2G）（小编注：“热点区域”在该研究背景下特指T细胞质膜上富含可及胆固醇的功能性微结构域）。

为了验证Aster-A是否参与体内T_H17细胞谱系的膜胆固醇稳态调控，研究人员构建了混合骨髓嵌合小鼠：以F/F或A^ΔCD4小鼠为供体，野生型（WT）CD45.1⁺小鼠为竞争供体（图2H）（小编注：混合骨髓嵌合小鼠构建目的是特异性研究某个基因在T细胞谱系中的功能，同时也要排除这个基因在造血发育阶段可能产生的影响。首先将竞争小鼠提供的CD45.1骨髓细胞和供体基因修饰小鼠的CD45.2骨髓细胞按照一定比例混合，随后静脉注射到经辐射后已清空自身造血系统的CD45.1/CD45.2杂合型小鼠中，两种类型的造血干细胞会在宿主体内“竞争”定植并重建整个造血和免疫系统。在这种成功的嵌合体中，所有再生的骨髓细胞将只来源于两种供体细胞，随后再通过进一步分析比较两群细胞的表型和功能差异。CD45.2的基因敲除细胞和CD45.1的野生型细胞在同一只小鼠体内，在完全相同的微环境中发育竞争。因此，任何在成熟T细胞中观察到的缺陷或表型都可以将其归因于该基因在T细胞效应上的作用，而非基因缺陷导致的发育问题）。该模型可结合ALOD4染色与表面标志物染色，对内源Aster-A充足/缺失的小肠固有层CD4⁺T细胞的细胞膜可及胆固醇池进行直接比较（图2H）。结果显示，A^ΔCD4来源的RORγt⁺T_H17细胞的ALOD4染色水平高于CD45.1⁺竞争供体来源的细胞（图2I）；而F/F来源的T_H17细胞与竞争供体细胞之间、以及各供体基因型的RORγt⁻非T_H17细胞之间，均未观察到差异（图2I及补充图S10C）。因此，Aster-A以细胞固有方式调控小肠T_H17细胞的可及胆固醇水平。在混合骨髓嵌合模型中，Aster-A缺失对小肠固有层T细胞的RORγt⁺细胞频率无影响（补充图S10D），这与研究人员在稳态小鼠中的观察结果一致（补充图S8E）。综上，Aster-A介导的非囊泡胆固醇转运是维持体内外T_H17细胞细胞膜胆固醇稳态所必需的。

5. TCR激活产生可及质膜胆固醇并招募Aster-A

为探究调控可及的固醇的生理信号，研究人员检测了细胞在通过板包被的抗CD3和抗CD28抗体激活TCR后，其质膜的动态变化。细胞在4小时内保持了稳定的可及胆固醇水平（图3A）。而Aster-A缺陷型细胞在激活后，其ALOD4结合信号增强，且随后的胆固醇清除速率延迟（图3A）。相反，佛波酯12-肉豆蔻酸13-乙酸酯（PMA）与离子霉素介导的非TCR依赖性激活，导致两种基因型的T_H17细胞的可及胆固醇持续积累且无法恢复（图3A）（小编注：在抗CD3和抗CD28抗体刺激下，Aster-A缺陷型细胞随着刺激时间增长，ALOD4表达增加，但在4h时表达下降得到恢复；而PMA/Iono刺激下两种基因型的TH17细胞ALOD4表达增强，且在4h时没有下调，以此说明非TCR依赖性激活产生的可及胆固醇累积无法清除。生理意义：TCR激活是生理性、特异性的激活。它会触发快速、短暂的PS外翻和胆固醇动员，招募Aster-A并及时清除多余的胆固醇，从而形成一个负反馈调节回路，防止信号过度放大。而PMA/离子霉素的激活是病理性的激活（模拟严重的细菌感染或中毒性休克）。它会导致剧烈、广泛且持久的PS外翻和钙离子内流，且过度/持续地招募Aster-A，这种状况下，可能会严重破坏质膜磷脂的不对称性和微环境，干扰Aster-A的功能或胆固醇的运输路径。最终导致胆固醇清除机制无法恢复。这也说明，Aster-A是一个整合特异性信号通路（TCR-PS-Ca²⁺轴）中的调节模块。一旦信号通路被非正常方式剧烈启动，这个模块就会失控）。这一结果表明，T细胞激活会增加质膜可及胆固醇，且Aster-A是TCR激活后细胞膜胆固醇恢复正常水平所必需的。

Aster蛋白可通过可及胆固醇被招募至质膜。为验证TCR激活是否足以将Aster-A招募至质膜，研究人员在EL-4小鼠T细胞系中表达在小鼠Aster-A的N端GRAM结构域融合的mCherry蛋白。在TCR同步激活后，mCherry信号迅速从核周内质网向细胞表面TCR迁移（图3B及补充视频S1），表明Aster-A被招募至质膜；离子霉素进一步诱导mCherry信号同步定位于细胞膜（图3B及补充视频S1）。

为进一步解析动力学过程，研究人员采用依赖二聚化的荧光蛋白（ddFP）系统——该系统由高灵敏度GRAM结构域（B-GRAM-H）和融合在分裂荧光蛋白上的细胞膜锚定位点组成，可同时检测可及胆固醇的生成及质膜对GRAM结构域的招募（图3C）（小编注：在典型的ddFP系统中，分裂荧光蛋白（如YFP或GFP）被分割为两个非功能性的片段：一个较小的片段（如YFP15）被融合至细胞膜锚定位点，而另一个较大的片段（如YFP1-10）则与待研究的目标蛋白（如B-GRAM-H探针）共表达于胞质中。当目标蛋白因特定刺激（如T细胞受体激活）而被招募至细胞膜时，两个分裂片段在空间上接近，驱动荧光蛋白的正确折叠并恢复发光能力。因此，荧光信号的增强直接反映了目标分子向膜的转位过程及其动力学特征）。研究人员在EL-4 T细胞系和人Jurkat T细胞系中表达B-GRAM-H-ddFP（图S11A），并通过流式细胞术检测ddFP二聚化(小编注：EL-4T细胞系与人Jurkat T细胞系作为两种广泛应用于免疫学和肿瘤生物学研究的T淋巴细胞模型，分别代表了小鼠来源的胸腺瘤细胞与人类T细胞白血病细胞，二者在基础研究中发挥着不可替代的作用)。结果显示，仅Jurkat细胞（而非EL-4细胞）在细胞膜胆固醇加载后ddFP信号升高，因此被用于后续实验（补充图S11B）。Jurkat细胞经TCR交联激活后，ddFP信号在激活3分钟后升高（图3D），并持续升高长达1小时（图3E）；离子霉素处理导致ddFP信号增幅更大（图3F），这与TCR激活相比，离子霉处理使得质膜可及胆固醇积累更多的现象一致（图3A）。这些观察结果促使研究人员探究在TCR依赖性与非依赖性激活过程中，是否存在共同机制改变细胞膜胆固醇分布。

       通过改变跨膜磷脂不对称性，如磷脂酰丝氨酸（PS）的翻转，可以触发胆固醇从质膜的外叶到内叶的重新分配，从而使其被Asters蛋白感知和转运。TCR介导的激活会触发非凋亡性、低水平且可逆的PS外翻至细胞膜外叶；而离子霉素则会引发持续性、广泛性的PS外翻。研究人员在原代T_H17细胞、Jurkat细胞及EL-4细胞中利用膜联蛋白V（Annexin-V）检测外叶PS，验证了上述发现（小编注：Annexin V是一种存在于人体内的天然钙离子依赖型磷脂结合蛋白，它对带负电的PS具有极高的亲和力和特异性。通常Annexin-V用于检测凋亡细胞，在正常细胞膜上，PS主要严格分布在细胞膜脂双层的内叶，面向细胞质；在细胞凋亡早期，PS会从膜的内叶快速、不可逆地翻转到外叶，暴露在细胞外环境中，在这一过程中细胞膜仍然完整、细胞形态未发生显著变化，而外翻的PS信号被识别后清除，而Annexin V能够识别外翻的PS信号，区分活细胞和凋亡细胞）（图S12A）。研究人员进一步验证TCR激活或离子霉素诱导的GRAM结构域招募是否依赖于TMEM16F（一种主要的Ca²⁺依赖性PS翻转酶）抑制剂。1PBC是一种特征明确的TMEM16F抑制剂，它消除了离子霉素诱导的Annexin-V高表达群，但TCR激活和离子霉素诱导的Annexin-V低表达群不依赖于TMEM16F（小编注：1PBC能够抑制PS向质膜外叶翻转，使得Annexin-V不能够识别和结合反转到外叶的PS上，进而离子霉素诱导的Annexin-V高表达群被抑制）（图S12B、C）。因此，1PBC可显著抑制离子霉素诱导的GRAM结构域募集，但对TCR诱导的募集无明显影响（图S12D-G）。因此，TCR依赖性与非依赖性T细胞激活均可产生可及胆固醇并将Aster蛋白招募至细胞膜；而离子霉素处理下，TMEM16F介导的PS外翻参与了这一过程。

6. Aster-A抑制TCR纳米簇形成并减弱TCR近端信号

     细胞膜胆固醇组成被认为可通过影响TCR纳米簇形成来调控膜上TCR的活性与亲和力（小编注：TCR纳米簇是指T细胞受体（TCR）在细胞膜上形成的纳米尺度的聚集体。它们并非随机分布，而是以这些微小的簇状结构存在。通常形成的TCR纳米簇会聚集在细胞膜的脂筏中，在脂筏中才能更好地传递信号；而细胞膜胆固醇也是脂筏的重要结构成分，细胞膜胆固醇的含量和分布会影响膜的流动性、厚度以及脂筏的形成，进而影响TCR纳米簇的形成及聚集）。研究人员分别利用ALOD4和OlyA探针以检测Aster-A缺失是否对可及胆固醇池与鞘磷脂（SM）封存型胆固醇池产生影响（小编注：OlyA探针，是一种对富含胆固醇和鞘磷脂（SM）的膜微区具有高度选择性的探针。它主要结合的是与SM形成紧密复合物的“封存型胆固醇”，这部分胆固醇通常位于有序膜结构中，流动性较低，不直接参与快速的信号响应。ALOD4和OlyA探针具有不同的结合特异性。ALOD4由细菌胆固醇依赖型细胞溶素 Anthrolysin O 的第四结构域改造而成，表面有一个疏水凹槽，专门用于识别胆固醇分子暴露在膜-水界面处的3-β羟基和甾环结构， ALOD4更倾向于结合在膜系统中有序排列的游离胆固醇，通常用于检测活细胞膜上的胆固醇丰度与分布。OlyA探针是一种基于细菌毒素结构域改造的基因编码荧光生物探针，OlyA探针不结合游离胆固醇，高度特异性地与氧化固醇衍生物结合，能够识别胆固醇B环上的氧化修饰位点，OlyA更倾向于标记无序膜区域中发生脂质过氧化的氧化固醇。SM封存的胆固醇通常就是指与鞘磷脂紧密结合的胆固醇，就只能够被OlyA探针识别）。与F/FT_H17细胞相比，A^ΔCD4T_H17细胞的细胞膜在稳态时与ALOD4和OlyA的结合能力增强；且在TCR激活后，两类胆固醇池均进一步扩大（图3G）。这些数据表明，Aster-A缺陷型细胞中过量的细胞膜可及胆固醇会进入SM封存的结构域。研究人员进一步探A^ΔCD4T_H17细胞中质膜可及胆固醇与SM封存胆固醇的积累是否改变了TCR纳米簇形成或信号传导。通过皂苷（saponin）和Brij97对分离的T_H17细胞膜进行连续抽提，可将纳米簇复合物与单体TCR分离（小编注：皂苷是一种温和的非离子去污剂，它主要通过与细胞膜中的胆固醇结合，在膜上形成小孔或破坏膜的完整性，从而使细胞透化。在较低浓度下通常能够选择性地溶解膜中非脂筏区域的蛋白质和脂质，而对脂筏结构（富含胆固醇和鞘磷脂的膜微区）的破坏相对较小。因此，它倾向于溶解那些以单体形式存在于非脂筏区域的TCR单体。TCR纳米簇通常被锚定在脂筏结构上，Brij97是一种亲水-亲脂平衡值较高的非离子去垢剂。它不依赖于特异性结合胆固醇，而是通过其疏水尾部插入并打乱脂质双层的包装来发挥作用，能更有效地破坏由紧密脂质包装（SM/胆固醇复合物）构成的脂筏结构。在皂苷抽提之后，使用Brij97进行第二次抽提，可以溶解那些存在于脂筏中、形成纳米簇复合物的TCR分子）。对各组分中CD3ζ链丰度的定量分析显示，Aster-A缺失增加了TCR纳米簇与单体的比例（图4A、B）。相应地，与对照组T_H17细胞相比，A^ΔCD4T_H17细胞再激活后，表现出增强的 TCR近端信号（小编注：TCR近端信号是指T细胞受体（TCR）与抗原呈递细胞（APC）上的MHC-肽复合物结合后，在TCR复合体（包括CD3γδε和CD3ζζ链）内部以及紧邻TCR-CD3复合体发生的最初一系列生化事件，包括蛋白磷酸化、脂质修饰、分子招募和复合物组装等事件。远端信号是指在近端信号事件之后，时间上发生较晚，空间上发生较远的信号，主要包括转录因子激活、基因表达和代谢重编程等决定细胞功能和状态的事件，发挥信号整合、命运决定与功能执行等功能），以及升高的S6和ERK磷酸化水平（图4C；定量分析见补充图S13A）。最终，A^ΔCD4T_H17细胞中IL-17A和IL-22效应细胞因子产生及基因表达水平增加，Foxp3表达降低（图4D、E），增殖能力也出现适度提升（图S13B）。因此研究人员得出结论，Aster-A通过移除质膜胆固醇，发挥抑制Th17细胞中TCR纳米簇形成和信号传导的功能。

        为验证该通路是否在体内发挥作用，研究人员给小鼠腹腔注射CD3ε特异性抗体（图4F），可诱导肠系膜淋巴结（mLN）及肠道相关T_H17细胞的激活与扩增（图S13C）。注射抗CD3ε抗体后，F/F mLN T细胞ALOD4染色显示，8小时可及胆固醇水平无变化，24小时出现适度升高（图4G）。相比之下，A^ΔCD4 mLN T细胞的质膜可及胆固醇在注射后在8到24小时显著积累（图4G）。此外，CD3ε抗体处理使A^ΔCD4小鼠mLN中RORγt⁺CD4⁺T细胞在24小时时显著扩增，这与研究人员“Aster-A可抑制T_H17细胞再激活”的发现一致（图4H）。这些数据表明：TCR激活会导致质膜可及胆固醇增加，需要Aster-A及时清除这些胆固醇，从而限制T_H17细胞的激活与扩增。

7. T细胞中Aster-A与STIM1的空间关联

为进一步阐明Aster-A调控T细胞功能的机制，研究人员利用融合于Aster-A N端的TurboID蛋白，对Aster-A的邻近互作蛋白进行了探究（补充图S14A）。该融合蛋白可在胆固醇负载或TCR激活导致Aster-A被招募至质膜后，鉴定与其邻近的蛋白（图5A）。过量的质膜胆固醇会诱导Aster-A自身生物素化（图5B和图S14B），这与已报道的Aster-A在细胞膜-内质网接触位点发生寡聚化一致。研究人员的筛选结果显示，基质相互作用分子1（STIM1）——钙池操纵性钙内流（SOCE）机制的核心组分以及已知的细胞膜-内质网接触位点蛋白——位于Aster-A近端。在胆固醇负荷（图5B和图S14B）和TCR激活后（图5C第3泳道），Aster-A与STIM1的互相作用均增强；这一相互作用被Ca²⁺螯合剂增强，促进了 STIM1在细胞膜近内质网的定位（图5C第4泳道）。尽管Aster-A仅能共沉淀一小部分内源性或过表达的STIM1，但两者的免疫共沉淀在胆固醇负载后仍增加（图S14C、D）。这些数据表明，Aster-A与STIM1发生的是短暂的相互作用，不是形成稳定的复合物（小编注：如果两个蛋白能够形成稳定的复合物，那么通过免疫共沉淀（Co-IP）实验，通常可以捕获到大部分或显著比例的内源性或过表达的相互作用蛋白，并且在多种生理条件下都能保持结合，或者其结合/解离受特定、明确的调节，通常在细胞内表现出高度一致的共定位，并且这种共定位在较长时间内保持稳定。本文中Aster-A仅能共沉淀一小部分内源性或过表达的STIM1，胆固醇负荷、TCR激活和Ca²⁺螯合剂都能增强这种相互作用，说明它不是一个恒定的结合，而是受细胞状态调控的。在静息状态下，两者主要位于核周内质网；但在刺激条件下，Aster-A迁移到细胞膜，并“靠近”STIM1形成的结构，而不是完全整合到STIM1的结构中，这种刺激诱导的招募和空间邻近性，而非恒定的共定位，说明Aster-A与STIM1发生的是短暂的相互作用）。相反，细胞内TCR信号组分LCK和CD3ε与Aster-A没有表现出显著相互作用（图5C），这提示Aster-A缺乏条件下TCR 的纳米簇主要是由于预先存在的质膜胆固醇积累所致（图4A）。

对Aster-B感知和转运质膜胆固醇所必需的已鉴定的氨基酸残基，在Aster-A中高度保守（图S15A）。Aster-A中的同源突变会导致其响应胆固醇负载时的细胞膜定位模式发生相应改变（图S15B）。Aster-A R186W突变体（GRAM结构域功能性缺失突变，Arg¹⁸⁶→Trp）的胆固醇感知能力下降，无法响应胆固醇从而定位到细胞膜（图S15B）；与野生型Aster-A相比，STIM1与Aster-A R186W的免疫共沉淀量减少（图S14D）。大量内质网驻留蛋白钙粘蛋白不与野生型Aster-A发生免疫共沉淀，表明尽管Aster-A和STIM1都是内质网锚定蛋白，但两者的互作发生需要二者被招募至细胞膜（图S14C）。为了可视化Aster-A相对于STIM1的定位，研究人员用血凝素（HA）标签的Aster-A对A^ΔCD4TH17细胞进行重构（图5D及补充图S14E）。静息状态下，STIM1与Aster-A均主要定位于核周内质网（图5D第1行）。为了响应TCR同步激活，野生型Aster-A迁移至细胞膜，并靠近STIM1形成的“环”或“帽”状结构（图5D第2行）。Aster-A R186W无法转运至细胞膜，但不影响STIM1的定位（图5D第3行）。因此，当T细胞膜上存在可及胆固醇时，Aster-A由于其与STIM1在细胞膜-内质网接触位点的共定位而增加了两者的空间邻近性。

拓展阅读：钙库操纵性钙内流（SOCE）分子机制

基质相互作用分子1（STIM1）与钙释放激活钙调节蛋白1（ORAI1）的耦联是SOCE的核心分子机制，这一过程在免疫细胞尤其是Th17细胞的功能调控中具有决定性作用。当TCR被抗原激活后，下游磷脂酶C-γ1（PLC-γ1）催化产生三磷酸肌醇（IP3），进而触发内质网中的钙离子释放，导致ER腔内钙库耗竭。此时，定位于ER膜上的钙感应蛋白STIM1通过其N端EF-hand结构域感知Ca²⁺浓度下降，发生构象改变并寡聚化，随后向ER-质膜接触位点（MCSs）迁移，并在此处与质膜上的Orai1通道直接相互作用，形成功能性CRAC（Ca²⁺ release-activated Ca²⁺）通道复合物，从而介导大量Ca²⁺从胞外进入细胞质。

STIM1与Orai1之间的物理耦联受到多层次精细调控。首先，STIM1在其激活状态下形成多聚体，并通过其C端的SOCE相关调节因子（SARAF）基序与Orai1的N端及环状结构域结合，诱导ORAI1六聚体通道开放。其次，多种辅助蛋白参与调节这一过程的动力学特性。SARAF作为负反馈调节因子，在Ca²⁺内流启动后迅速与STIM1结合，促进其失活，防止Ca²⁺超载引发细胞毒。Sigma1受体（σ1R）也被证实可通过直接结合STIM1，抑制其与Orai1的偶联效率，从而下调SOCE幅度。另一方面，正向调控因子如CaMKII则可通过磷酸化STIM1增强其聚集能力，进一步放大钙信号输出。磷脂酰肌醇-4,5-二磷酸水平对ORAI1通道的稳定性和STIM1的定位至关重要，其局部水解可动态调节SOCE的时空分布。

在Th17细胞中，持续而适度的Ca²⁺内流对于维持其效应功能至关重要。该钙信号不仅驱动NFAT、NF-κB等关键转录因子的核转位，还直接调控Th17细胞分化所需的关键基因表达谱。STIM1- ORAI1介导的SOCE能够激活钙调磷酸酶，去磷酸化NFAT蛋白，促使其转入细胞核并与RORγt协同作用，启动IL-17A、IL-17F和IL-22等特征性细胞因子的转录程序。此外，该通路还参与调节Th17细胞的代谢重编程，例如增强糖酵解活性以支持其快速增殖和炎症功能。T细胞激活后会激活钙离子流入细胞，TCR激活后，内质网中的钙离子感受器STIM1会寡聚并转移到与质膜接触的区域。STIM1随后会募集并激活质膜上的钙离子通道ORAI1，从而导致细胞外钙离子通过ORAI1通道大量流入细胞内。

[1]Lu Q, Ding Y, Zhang Y, Liu S. Pharmacol Res. 2025;218:107846.

8. Aster-A与可及胆固醇调控TCR诱导的Ca²⁺级联效应

STIM1与质膜Ca²⁺通道ORAI1（钙释放激活钙调节蛋白1）的耦联是 SOCE及Th17细胞效应功能不可或缺的环节。Aster-A与STIM1的相互作用提示Aster-A可能调控Th17细胞的SOCE过程。通过流式细胞术和基于成像的分析，研究人员发现A^ΔCD4Th17细胞的TCR依赖性及离子霉素诱导的Ca²⁺内流均增加，且不影响STIM1的表达（图5E和图S16A、B）。相比之下，Aster-A缺失对初始T细胞的SOCE无影响（图S16B、C）。

研究人员探究了Aster-A对胆固醇感知或转运功能是否为调控SOCE所必需。除Aster-A R186W外，研究人员还构建并验证了另外两个同源突变体：G184L（Gly¹⁸⁴→Leu，功能获得性GRAM结构域突变，可增强Aster-A的细胞膜定位），5P突变体（I431P（Ile⁴³¹→Pro）、S⁴³²P（Ser⁴³²→Pro）、N433P（Asn⁴³³→Pro）、Q434P（Gln⁴³⁴→Pro）、L435P（Leu⁴³⁵→Pro），功能缺失性ASTER结构域突变，丧失胆固醇转运能力），并将5P作为重组后无功能的对照（图S15A、B）。用野生型Aster-A或G184L重组原代A^ΔCD4 T_H17细胞后，细胞膜可利及胆固醇水平和Ca²⁺通量均降低（图5F和图S16D、E）；相反，用GRAM结构域（R186W）或ASTER结构域（5P）功能缺失突变体重组后，细胞膜可及胆固醇水平和Ca²⁺流出水平均升高（图5F和图S16D、E）。因此，Ca²⁺流入的调控需要Aster-A被招募至质膜和胆固醇转运能力。这些数据表明，Aster-A对T_H17细胞中TCR诱导的SOCE发挥负向调控作用。

用甲基-β-环糊精-胆固醇或低密度脂蛋白（LDL）处理T_H17细胞以增加细胞膜胆固醇，可促进TCR依赖性SOCE，而用2-羟丙基-β-环糊精去除细胞膜胆固醇则会抑制SOCE（图S16F、G）。为明确可及胆固醇池在STIM1依赖的Ca²⁺流入中的特异性作用，研究人员用ALOD4处理野生型T_H17细胞，封闭并固定细胞膜外叶的可及胆固醇（小编注：ALOD4与胆固醇结合，它会形成稳定的复合物，从而“封闭”这些胆固醇分子，使它们不再能够参与正常的膜动态或信号传导过程。同时，这种结合也可能在一定程度上“固定”了这些胆固醇，限制了它们的侧向移动）。结果显示，与未结合突变体组相比，ALOD4显著抑制了TCR诱导的Ca²⁺流入量，而离子霉素诱导的最大流量不受影响（图5H）。据此研究人员提出模型，TCR激活产生的可及胆固醇支持SOCE，而Aster-A被招募至STIM1邻近区域后，通过调节细胞膜胆固醇组成来抑制Ca²⁺内流。

Aster蛋白在哺乳动物中高度保守。研究人员通过CRISPR-Cas9构建了Aster-A缺陷型Jurkat T细胞克隆，随后用人类Aster-A或空载体对其进行重组（图S16H）。与空载体转染的细胞相比，稳定表达人类Aster-A可有效降低TCR和离子霉素触发的Ca²⁺内流（图5H），这与研究人员在小鼠T_H17细胞中的观察结果一致（图5E）。这些数据证实，在功能上保守的可及胆固醇-Aster-A/STIM1轴，调控T细胞中的Ca²⁺响应。

9. IL-22驱动T细胞Aster-A缺失引起的吸收障碍

接下来研究人员探究了A^ΔCD4小鼠膳食脂质吸收障碍的具体机制，对小肠固有层（SI-LP）单核细胞进行了单细胞RNA测序（scRNA-seq）。随后提取CD90⁺（基于Thy1基因表达，编码CD90的基因）细胞簇并进一步聚类，得到23个不同的淋巴细胞亚群，包括常规T细胞亚型、γδ T细胞、固有淋巴细胞及自然杀伤T细胞（图6A及图S17A）。鉴定出四个高表达RORγt（Rorc）的细胞群，分别为Th17细胞（簇8）、RORγt⁺ T_reg细胞（簇7）、γδT-17细胞（簇14）及3型固有淋巴细胞（ILC3，簇15）（图6B及图S17A）。对簇8的分析显示，A^ΔCD4小鼠SI-LP Th17细胞的Il22表达水平显著升高，而Rorc和Il17a的表达变化微弱（图6C及图S17B）。小肠Th17细胞产生的其他经典细胞因子，如IL-17f、IL-21及γ干扰素的表达低于检测水平，或在两种基因型小鼠中无差异（图S17B）。其他与黏膜Th17细胞效应或调节功能相关的标志物未发生显著改变（图S17C、D）。

IL-22是小鼠黏膜Th17细胞相关的细胞因子，它通过促进抗菌肽生成和上皮再生来维持肠道稳态与黏膜防御。与研究人员的RNA-seq结果一致（图2A和图6C），流式细胞术显示A^ΔCD4SI-LP CD4⁺T细胞中IL-22⁺细胞的比例升高，并且通常与IL-17A共表达（图6D）。研究人员构建了携带IL-22-GFP报告基因（GFP为绿色荧光蛋白）的F/F和A^ΔCD4小鼠。结果显示，A^ΔCD4 SI-LP CD4⁺T细胞的GFP⁺比例高于对照组小鼠（图6E），而在非CD4⁺T细胞与固有淋巴细胞的GFP⁺比例在组间无差异（图S18A）。实验小鼠肠道Th17细胞及IL-22⁺细胞群的诱导依赖于分节丝状菌（SFB）的定植。相应地，A^ΔCD4小鼠中IL-22的升高主要归因于TCR Vβ14⁺T细胞对SFB抗原的主要克隆应答反应（图6E）。因此，Th17细胞中非囊泡胆固醇转运的缺失，会导致SI-LP中产生IL-22的细胞增多。

IL-22的慢性过表达或缺失会改变营养物质代谢。研究人员探究外源性IL-22是否能抑制三油酸甘油酯的吸收。在[³H]三油酸甘油酯灌胃前1小时单次注射IL-22，显著降低小肠全长对放射性标记物的摄取，以及后续放射性标记物在血液循环中的出现（图6F、G图S18B）。为明确A^ΔCD4 Th17细胞产生的IL-22增加是否影响小肠上皮稳态，研究人员检测了IL-22受体下游的信号及转录组分。无论是空腹还是油饲状态下，A^ΔCD4小鼠空肠上皮刮取物的STAT3磷酸化水平均高于对照组（图6H），证实IL-22信号会向空肠上皮（空肠是膳食脂肪酸的主要吸收部位）传递。此外，A^ΔCD4小鼠远端回肠中IL-22应答性抗菌肽——再生胰岛衍生蛋白（Reg）3β和Reg3γ的表达水平升高（图S18C）。因此，A^ΔCD4Th17细胞产生的IL-22增加所带来的效应，在整个小肠中均有体现。

为直接验证IL-22升高导致A^ΔCD4小鼠脂肪酸摄取减少的假说，研究人员用中和抗体暂时阻断IL-22的作用（图6I）。与注射对照同型免疫球蛋白G（IgG）的小鼠相比，IL-22中和可有效降低A^ΔCD4小鼠的Reg3b和Reg3g表达（图S18C）。阻断IL-22还能逆转A^ΔCD4小鼠的脂肪酸吸收障碍（图6J）。为进一步明确T细胞来源的IL-22对A^ΔCD4小鼠饮食诱导肥胖的作用，研究人员构建了Il22^F/FA^F/FCD4^Cre小鼠和Il22^F/FA^F/F小鼠（图S19A）。高脂饮食条件下，两种小鼠的体重增长无差异（图S19B）。两种基因型小鼠的小肠[³H]三油酸甘油酯摄取水平保持一致（图S19C），这表明T细胞中IL-22与Aster-A存在上位性关系。以上数据表明T细胞中Aster-A的缺失通过IL-22降低脂肪酸吸收，进而抑制饮食诱导的肥胖。

肠道驻留免疫细胞和IL-22影响微生物群组成，可能独立影响机体对饮食的反应。但高脂饮食饲喂的F/F和A^ΔCD4小鼠粪便菌群组成相似（图S20A）。使用广谱抗生素清除肠道细菌和真菌有效降低了小肠及肠系膜淋巴结中的Il22转录本（图S20B-D），相应恢复了A^ΔCD4小鼠的脂肪酸摄取（图S20E-F）。此外，将同窝F/F和A^ΔCD4小鼠单独饲养或合笼饲养以差异化或均一化微生物群，在高脂饮食条件下诱导的体重增加和脂肪质量差异仍保持一致（补充图S20G-H）。因此，肠道微生物群是IL-22诱导所必需的，但其本身并不直接导致A^ΔCD4小鼠脂肪酸吸收受损。研究人员推断T细胞特异性敲除Aster-A的效应是通过IL-22介导的T细胞-肠上皮细胞直接通讯来改变脂肪酸吸收。

总结 

本研究发现，非囊泡胆固醇转运蛋白Aster-A可将CD4⁺T细胞的细胞膜胆固醇可及性与全身代谢关联起来。在TCR激活过程中，Aster-A会被招募至细胞膜，并协助清除质膜可及胆固醇。Aster-A缺失会导致细胞膜胆固醇积累增加，进而增强TCR纳米簇的形成与信号传导。此外，Aster-A与STIM1结合，通过阻止STIM1在内质网钙耗尽时正确地寡聚或迁移到质膜接触点，进而抑制CRAC通道的激活，从而减少细胞外Ca²⁺的内流。对Ca²内流发挥负向调控作用。Aster-A缺失会促使CD4⁺ T细胞向T_H17表型分化，并促进IL-22的产生，最终减少肠道脂肪吸收，使小鼠获得饮食诱导肥胖的抵抗能力。以上发现进一步阐明了免疫细胞膜稳态与全身生理功能之间的重要关联。

原文链接：https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41066556/