Th2细胞极化是过敏性气道炎症发生的关键病理过程，树突状细胞（DC）对于Th2细胞极化的启动和维持至关重要[1]。表达T细胞免疫球蛋白结构域分子-4（TIM4）的DCs能够将抗原信息传递给CD4+T细胞，启动CD4+T细胞与B细胞接触，诱导浆细胞产生抗原特异性IgE，从而引发相关的免疫反应。TIM4主要由DCs产生，在过敏反应的启动中起着关键作用[2-4]，然而调控TIM4在DCs上表达的因素尚不明确。X-盒结合蛋白1（XBP1）作为一种位于内质网的转录因子及内质网应激的传感器，能够调节DC的活性[5]，其参与的内质网应激也可破坏DC的稳态，然而XBP1是否在DC中调节TIM4的活性以促进过敏反应的发生尚不清楚。在此背景下，研究者提出假设：DC中的XBP1-TIM4轴可能参与了过敏性气道炎症中Th2细胞极化反应。
1. TIM4在气道DC上的表达需要XBP1
为了验证XBP1与TIM4是否存在正向调控关系，研究者使用重组尘螨变应原蛋白（Derf1）与环境污染物PM2.5分别刺激DC特异性XBP1敲除小鼠（Xbp1ΔDC mice）与XBP1条件性敲除小鼠（Xbp1f/fCd11c-Cremice）发现，Xbp1f/f组小鼠的气道TIM4+ DC数量明显高于Xbp1ΔDC组小鼠。同时，作者还检测了两组小鼠中气道DC的TIM4 mRNA及蛋白表达量，发现Xbp1f/f组小鼠显著高于Xbp1ΔDC组。因此得出结论，TIM4在气道DC上的表达依赖于XBP1。
图1 TIM4在气道DC上的表达需要XBP1
2. TIM4在DC上表达需要经由IL-2-XBP1通路的信号传导
由于在既往的研究中发现XBP1的表达可以被IL-15、IL-12和IL-2诱导，且XBP1对于DC的活性具有调节作用，研究人员评估了这些细胞因子对DC中XBP1表达的调节作用。发现，在培养液中添加IL-2可显著增加小鼠骨髓源性DCs (BMDCs)中的XBP1 mRNA和蛋白的丰度，而使用IL-15或IL-12孵育仅能少量增加XBP1 mRNA和蛋白的丰度。同时， IL-2刺激下的BMDCs中的XBP1和TIM4 mRNA丰度呈浓度依赖性增加。为了进一步明确在体内IL-2是否具有同样的功能，研究者使用IL-2对naïve小鼠进行滴鼻，发现从气道组织分离的DC中的XBP1和TIM4的表达呈剂量依赖的方式增加。另外，使用Derf1与PM2.5滴鼻发现PM2.5组和Derf1+ PM2.5组中气道DCs的IL-2、XBP1和TIM4的mRNA水平明显增高。因此认为IL-2-XBP1通路可以上调TIM4在DCs上表达。
图2 TIM4在DC上表达需要经由IL-2-XBP1通路的信号传导
3. XBP1-TIM4轴参与了Derf1/ PM2.5诱导的Th2细胞应答
为了明确XBP1-TIM4轴是否参与了Derf1/ PM2.5诱导Th2细胞极化，研究者分别使用Derf1、PM2.5、Derf1/ PM2.5对naïve、Il2rbΔDC、Xbp1ΔDC、Tim4ΔDC四组小鼠滴鼻，发现在Derf1/ PM2.5共刺激下的naïve组小鼠肺泡灌洗液中的IL-4、IL-5、IL-13、EPX及MCPT1较其他组显著增高，血清IgE也显著上调，且该组的小鼠气道组织中CD4+T细胞和Derf1特异性Th2细胞的百分比均显著增加。结果显示，Derf1/ PM2.5经由XBP1-TIM4轴诱导的Th2细胞极化。
图3 XBP1-TIM4轴参与了Derf1/ PM2.5诱导的Th2细胞应答
4. XBP1在诱导DC中TIM4的表达中起关键作用
接下来，作者评估了XBP1对于DC中TIM4表达的作用。使用IL-2培养BMDCs 48小时后收获细胞，并将核蛋白提取物进行染色质免疫沉淀（ChIP）测定，发现XBP1蛋白和TIM4启动子在BMDCs中共定位。然而在表达His-Xbp1的质粒转染人胚胎肾(HEK) 293细胞的核提取物中ChIP分析并没有发现His-Xbp1和TIM4启动子之间的结合，由此推断可能有一个额外的因子介导XBP1和TIM4启动子之间的结合。随后提取核蛋白并用抗XBP1抗体沉淀并使用质谱（MS）分析免疫沉淀产物，检测出SOS1可能介导XBP1和TIM4启动子之间的结合。为了验证这一结果，使用His-Xbp1及Flag-SOS1质粒转染HEK293细胞，在免疫沉淀产物中检测到His-XBP1和Flag-SOS1复合物，该复合物也能够与TIM4启动子结合，并导致TIM4的表达上调。因此，XBP1对于DC中TIM4的表达具有直接正向调控作用。
图4 XBP1在诱导DC中TIM4的表达中起关键作用
5. SOS1-RAS相互作用促进DC中XBP1的产生
在上述实验中，抗XBP1抗体免疫沉淀的产物里除XBP1和SOS1外，还鉴定出KRAS，并在Derf1/ pm2.5处理的小鼠DC中发现了XBP1、SOS1和KRAS三方复合体。为了进一步证明三者间的关系，使用Derf1/ PM2.5分别刺激Xbp1ΔDC与Xbp1f/f小鼠，发现Xbp1ΔDC组KRAS-SOS1表达显著减少。同时，在His-XBP1、Flag-SOS1和HA-KRAS质粒共转染的HEK293细胞中发现了相同的趋势。使用法尼基硫代水杨酸（FTS，一种RAS泛抑制剂）能够降低Derf1/ PM2.5刺激下的小鼠DC中XBP1 mRNA和蛋白的表达。因此SOS1-RAS能够上调DC中XBP1的表达。
图5 XBP1在诱导DC中TIM4的表达中起关键作用
6. 在DC中靶向XBP1-TIM4通路可预防和减轻异常Th2细胞反应与气道过敏
研究者使用Derf1/PM2.5刺激C57/BL6、Wildtype、Xbp1ΔDC、Tim4ΔDC 与Il2rbΔDC五组小鼠发现，在基因敲除的三组小鼠中鼻痒程度与打喷嚏次数显著减轻，同时检测肺、鼻灌洗液发现这三组的IL-4、IL-5、IL-13、EPX及MCPT1显著减少，血清IgE也呈明显下降趋势。因此认为，靶向XBP1-TIM4通路对于气道过敏的改善具有显著作用。
图6 在DC中靶向XBP1-TIM4通路可预防和减轻异常Th2细胞反应与气道过敏
在本研究中作者发现，暴露于Derf1/PM2.5的小鼠诱导气道组织产生IL-2，IL-2诱导DCs产生XBP1, XBP1与SOS1和RAS形成复合物，这是增强TIM4在DCs中的表达所必需的，而TIM4在Th2细胞谱系诱导Th2细胞极化和过敏性疾病中起关键作用，通过阻断XBP1-SOS1-TIM4信号通路可以预防或减轻实验性气道过敏，在治疗过敏性疾病方面具有积极意义。
