调节性T细胞(Regulatory T cells,简称Tregs)指的是一类特异性表达转录因子Foxp3的CD4阳性T细胞亚类。它们对免疫应答起到抑制性作用,具体表现在两方面,一是促进机体对无害抗原的耐受,从而阻断一些自身免疫病(autoimmune disease)的发生发展;二是参与宿主的免疫应答和组织修复【1】。通过另外两个转录因子Helios和RORg是否表达,可以将Tregs更加细化为两个亚类,Helios+Tregs和RORg+Tregs。而RORg+Treg是肠道Tregs的主要组成成分,通常在小鼠接触细菌抗原15-20天后分化成熟【2,3】。不同种类的微生物,诱导RORg+Treg的水平的机制也不尽相同【2,4-6】。另外,RORg+Treg缺失的小鼠,肠道微生物紊乱,TH17细胞水平升高,且更加容易罹患各类肠炎【2,3,7-10】,并且,小鼠哺乳期是否产生RORg+Treg,是其抵御肠炎和结肠癌的关键因素之一【8】。高水平的RORg+Treg很有好处,但是,小鼠肠道中的RORg+Treg水平似乎处于稳定状态,即使给无菌小鼠(germ-free,简称GF)和无病原微生物小鼠(specific pathogen free,简称SPF)喂入足够多的Treg诱导菌(high inducer),RORg+Treg水平的天花板仍旧无法突破【11】。当然,维持肠道Helios+Tregs和RORg+Tregs这种平衡的具体机制,仍旧不得而知。2020年5月12日,来自美国哈佛大学的Diane Mathis和Christophe Benoist研究组在Cell上发表题为An Immunologic Mode of Multigenerational Transmission Governs a Gut Treg Setpoint的文章,发现肠道Treg平衡状态可以多代传递,并且由母体转移的IgA水平所决定。
首先,作者发现,不同种类的小鼠,肠道RORg+Treg的水平也不尽相同。B6小鼠水平最高,达到40%以上,NOD小鼠和Balb/c小鼠次之,CBA小鼠最低,只有10%左右。并且,如果将不同种类的小鼠相互杂交,子代小鼠的RORg+Treg水平,与母鼠类似,具体来说,雌性B6小鼠与雄性Balb/c小鼠杂交,子代RORg+Treg水平与B6类似;而雌性Balb/c小鼠与雄性B6小鼠杂交,子代RORg+Treg水平与Balb/c类似,而且,这一现象,至少可以传递三代。接下来,作者研究RORg+Treg水平的具体传递规律。作者发现,将不同基因背景的新生小鼠交给同一个母鼠喂养,肠道RORg+Treg水平与母鼠类似。具体来说,将B6和Balb/c新生小鼠都交给B6小鼠喂养,RORg+Treg水平与B6小鼠类似;而将二者交于Balb/c小鼠喂养,则与Balb/c小鼠类似。另外,作者还发现,这一母胎传递现象,存在一定的窗口期,B6小鼠的窗口期是3天,而Balb/c小鼠是7天。具体来说,B6小鼠出生3天以后,再交给Balb/c母鼠喂养,肠道RORg+Treg水平就不会和Balb/c类似了。再下来,作者研究RORg+Treg水平母胎传递的具体机制是什么。通过粪便移植和16S宏观基因组测试实验(16S and metagenomics profiling),作者首先排除了母胎通过微生物传递的可能性。接下来,作者通过对比亲代为B6雌鼠或Balb/c雌鼠的子代小鼠各免疫细胞水平和活化程度,发现亲代为B6雌鼠的子代,IgA+浆细胞(plasma cells)水平要低于亲代为Balb/c雌鼠的子代。另外,血清IgA水平,有IgA包裹层的肠道细菌(IgA-coating bacteria)水平,以及母乳IgA水平都有类似的规律。也就是说,肠道RORg+Treg水平与小鼠IgA水平,呈现负相关性。最后,作者进一步研究IgA水平与肠道RORg+Treg水平的关系。作者通过Kaede小鼠细胞迁移实验发现,IgA+浆细胞可以由肠道迁移到乳腺中(mammary gland),但是,不同母鼠喂养的小鼠,IgA+浆细胞迁移到乳腺的水平比较类似。另外,肠道RORg+Treg水平与小鼠有IgA包裹层的肠道细菌含量呈明显的负相关趋势,无法产生IgA的雌鼠(Balb/c.Jh-/-小鼠)喂养的子代小鼠,肠道RORg+Treg水平明显高于野生型雌鼠(Balb/c),而有IgA包裹层的肠道细菌含量则明显较低。