Apoptosis releases hydrogen sulfide to inhibit Th17 cell differentiation 凋亡釋放硫化氫抑制Th17細胞分化

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


1. 摘要核心內容


核心發現：凋亡細胞是內源性硫化氫（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（Sep15C38），促進STAT1磷酸化并抑制STAT3磷酸化，從而抑制Th17細胞分化，維持免疫穩態并改善系統性紅斑狼瘡（SLE）表型。

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


2. 研究目的


核心問題：探究凋亡過程是否參與內源性H?S生成，以及H?S如何調控免疫穩態（尤其Th17分化）和SLE疾病進展。

科學缺口：既往已知凋亡維持免疫穩態、H?S調控免疫，但二者關聯未知；Th17異常分化是SLE關鍵機制，其調控途徑不明。


3. 研究思路


采用"表型-機制-應用"三級遞進策略：


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）。


機制層：

凋亡細胞直接產生H?S（酶表達↑ + H?S釋放↑）（圖2）。


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


應用層：

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

apoVs繼承親代細胞H?S生成能力，且依賴此功能治療SLE（圖7）。



4. 關鍵數據測量及意義

（1）H?S水平與凋亡關聯


數據來源：

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

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

意義：首次證明凋亡是內源性H?S的重要來源，凋亡缺陷導致H?S缺乏。


（2）H?S與SLE表型


數據來源：

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

圖4A-D, S3：STS誘導凋亡改善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，直接關聯凋亡-H?S-免疫穩態。


（3）Th17分化調控機制


數據來源：

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

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

圖6A-I：H?S-Sep15促進STAT1磷酸化/核轉位，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信號軸是調控Th17分化的新通路。


（4）apoVs的H?S生成與治療作用


數據來源：

圖7A-D, S7：apoVs表達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是凋亡代謝產物，繼承H?S生成能力，為SLE治療提供新策略。


5. 核心結論


凋亡是內源性H?S的關鍵來源，凋亡缺陷導致H?S缺乏，引發Th17異常分化和SLE。

H?S通過硫化修飾Sep15C38，激活STAT1/抑制STAT3，負調控Th17分化。

凋亡囊泡（apoVs）可生成H?S，其治療SLE的作用依賴H?S產生能力。

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


6. Unisense微電極數據的詳細解讀

數據來源


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

圖2A-B：量化凋亡細胞上清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（野生型apoVs vs. CBS?/?/CSE?/? apoVs）。


技術原理


Unisense H?S微電極通過電化學傳感器實時檢測H?S濃度，靈敏度達nM級，可動態監測生物樣本中H?S的釋放動力學。

研究意義


直接定量證據：

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

時空動態關聯：

結合圖2E-F，發現凋亡早期（3-6 h）H?S生成峰值，與CBS酶表達高峰同步，揭示凋亡進程與H?S產生的動態偶聯。

機制驗證關鍵：

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

生理相關性：

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


結論價值


Unisense數據是貫穿研究的 "量化基石" ，從動物模型（圖1）→細胞機制（圖2）→治療應用（圖7）全程提供 直接、動態、高靈敏度 的H?S證據，使"凋亡作為H?S來源"這一創新論點具備不可辯駁的實驗支撐。


總結：本研究開創性地揭示凋亡-H?S-Th17軸，闡明Sep15硫化修飾的分子機制，為SLE等自身免疫病提供凋亡調控代謝微環境的新治療范式。Unisense微電極數據在量化H?S動態變化中發揮核心作用，是機制深化的關鍵技術保障。