肠道内组成物理屏障的肠上皮细胞（IEC）不仅执行着吸收营养物质的功能，而且还通过分泌各种蛋白与免疫系统一起抵抗病原体的入侵。分泌蛋白在成熟和分泌过程中需要在内质网中完成折叠和修饰，因此，维持内质网中蛋白质的稳态对于上皮细胞发挥正常的功能非常重要。当内质网中错误折叠蛋白或者未折叠蛋白增多时，便会引起内质网应激（ER stress）, 激活包括未折叠蛋白反应（unfolded protein response, UPR）在内的一系列信号，从而促进细胞恢复蛋白质稳态。前期的研究已经发现，上皮细胞内质网应激不仅影响上皮细胞自身功能，而且影响免疫系统中B细胞的功能，从而促进或阻止肠炎[1, 2]。然而，IEC ER stress对T细胞的影响却依然不是很清楚。

Th17 细胞是2005年董晨实验室和Casey Weaver实验室发现是一种独立于Th1和Th2细胞的CD4⁺细胞亚群[3, 4]，也是存在于肠道内，维护其功能的重要的T细胞亚群。著名免疫学家Dan Littman实验室的工作发现，肠道内Th17细胞发育依赖于肠道菌群[5]。随后， Kenya Honda实验室的研究进一步发现，肠道菌群必须具有接触肠道上皮细胞的能力才能诱导Th17细胞的产生[6]。然而，肠道上皮细胞是如何将菌群的信号传递给免疫细胞，从而促进Th17细胞发育的，仍然是一个未解之谜。阐明了肠道上皮细胞通过上调内质网应激（ER stress），进而促进活性氧（ROS）产生和激活嘌呤代谢增加黄嘌呤的产生，从而促进Th17细胞分化的机理。

首先，研究人员检查特异性肠上皮细胞上调ER stress的小鼠（Xbp1^ΔIEC）肠道内的CD4细胞亚型的含量时，发现Th17细胞的数量明和比例显增加（Figure 1A-D）。随后研究者们在新构建的肠上皮细胞上调ER stress小鼠（SubA_A272^IEC）的小肠内观察到了同样的现象（Figure 1H）。另人惊讶的是，即使在去除大部分共生菌或无菌环境下，这些小鼠肠道内的Th17细胞数量仍然增加（Figure 2A-2B）。这些结果表明肠道上皮细胞ER stress参与更广泛的Th17细胞分化。

Figure 1 在SPF环境下，多个小鼠模型中IEC ER stress 促进Th17细胞的分化。

（图源：Duan et al., Immunity, 2023）

Figure 2 在抗生素处理和无菌环境下，小鼠模型中IEC ER stress 促进Th17细胞的分化

（图源：Duan et al., Immunity, 2023）

在机制方面，研究者在检测所有已知的能够促进Th17细胞分化的基因后，发现IEC ER stress上调Duoxa2和Duox2基因的表达，增加活性氧（ROS）的含量（Figure 3A-D）。并且敲除Duoxa 或Duox2基因的小鼠Duoxa^-/-Xbp1^ΔIEC 或Duox2^ΔIECXbp1^ΔIEC 肠道内Th17细胞比Xbp1^ΔIEC小鼠减少了。从而证明肠上皮细胞内质网应激通过上调 Duoxa2和Duox2基因表达促进Th17细胞的分化（Figure 4G-H）。

Figure 3 IEC ER stress 促进Th17细胞的分化依赖于Duox2/Duoxa2产生的ROS

（图源：Duan et al., Immunity, 2023）

随后,通过质谱分析代谢物的变化，研究者发现在Xbp1^ΔIEC小鼠的血清和肠道中，嘌呤代谢物的含量明显增加（Figure 4A and 4C）。研究者通过利用allopurinol处理Xbp1^ΔIEC小鼠，抑制肠道内黄嘌呤的产生，发现同样减少了Xbp1^ΔIEC小鼠肠道内Th17细胞的产生（Figure 4E and 4F）。研究者们进一步发现，和Xbp1^ΔIEC 相比，Duox2^ΔIECXbp1^ΔIEC 小鼠没有产生更多的黄嘌呤（Figure 4 J）。这些结果表明IEC ER stress，能够促进活性氧（ROS）产生和增加黄嘌呤的产生，从而产生更多Th17细胞。

Figure 4 IEC ER stress 促进Th17细胞的分化依赖于嘌呤代谢

（图源：Duan et al., Immunity, 2023）

此外，研究者通过将含有促进Th17细胞的共生菌或致病菌的小鼠与不含这些菌的小鼠（无菌小鼠或Jackson lab小鼠）进行比较，发现前者肠道内ER stress增加，并且ER stress抑制剂4-苯基丁酸（4-PBA）处理小鼠可以抑制其肠道内的Th17细胞产生（Figure 5）。

Figure 5 IEC ER stress 参与共生菌和病原菌诱导Th17细胞分化的过程

（图源：Duan et al., Immunity, 2023）

Figure 6 文章总结图：肠道上皮细胞通过上调内质网应激，进而促进活性氧（ROS）产生和激活嘌呤代谢增加黄嘌呤的产生，从而促进Th17细胞分化

（图源：Duan et al., Immunity, 2023）