Apoptosis releases hydrogen sulfide to inhibit Th17 cell differentiation 凋亡释放硫化氢抑制Th17细胞分化

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


1. 摘要核心内容


核心发现：凋亡细胞是内源性硫化氢（H₂S）的重要来源，其释放的H₂S通过硫化修饰硒蛋白Sep15的C38位点（Sep15C38），促进STAT1磷酸化并抑制STAT3磷酸化，从而抑制Th17细胞分化，维持免疫稳态并改善系统性红斑狼疮（SLE）表型。

关键证据：凋亡缺陷小鼠（MRL/lpr和Bim⁻/⁻）H₂S水平降低且Th17细胞异常增多；外源性H₂S或凋亡囊泡（apoVs）可逆转表型。


2. 研究目的


核心问题：探究凋亡过程是否参与内源性H₂S生成，以及H₂S如何调控免疫稳态（尤其Th17分化）和SLE疾病进展。

科学缺口：既往已知凋亡维持免疫稳态、H₂S调控免疫，但二者关联未知；Th17异常分化是SLE关键机制，其调控途径不明。


3. 研究思路


采用"表型-机制-应用"三级递进策略：


表型层：

凋亡缺陷小鼠（MRL/lpr、Bim⁻/⁻）→ H₂S水平↓ + Th17↑ + SLE表型（图1, 3）。

H₂S缺陷小鼠（CBS⁻/⁻、CSE⁻/⁻）→ SLE样表型 + Th17↑（图3）。


机制层：

凋亡细胞直接产生H₂S（酶表达↑ + H₂S释放↑）（图2）。


H₂S通过硫化Sep15C38调控STAT1/STAT3磷酸化，抑制Th17分化（图5, 6）。


应用层：

诱导凋亡（STS）或给予apoVs → H₂S↑ → 改善SLE（图4, 7）。

apoVs继承亲代细胞H₂S生成能力，且依赖此功能治疗SLE（图7）。



4. 关键数据测量及意义

（1）H₂S水平与凋亡关联


数据来源：

图1A-B, E-N：凋亡缺陷小鼠（MRL/lpr、Bim⁻/⁻）血液/组织中H₂S↓；STS诱导凋亡后H₂S↑，Z-VAD（凋亡抑制剂）阻断此效应。

图2A-F：凋亡细胞（mBMSCs、PBMCs、CD4⁺T）上清H₂S↑（STS/UV诱导），Z-VAD抑制。

意义：首次证明凋亡是内源性H₂S的重要来源，凋亡缺陷导致H₂S缺乏。


（2）H₂S与SLE表型


数据来源：

图3：H₂S缺陷小鼠（CBS⁻/⁻、CSE⁻/⁻）出现SLE表型（脾/淋巴结肿大↑、ANA/dsDNA↑、肾损伤、Th17↑）。

图4A-D, S3：STS诱导凋亡改善SLE表型，但H₂S抑制剂（HA/PAG）阻断疗效。

意义：H₂S是凋亡改善SLE的核心介质，直接关联凋亡-H₂S-免疫稳态。


（3）Th17分化调控机制


数据来源：

图4E-H, 5A-B：H₂S（NaHS）抑制Th17分化（流式+基因表达↓），H₂S抑制剂（HA）促进分化。

图5C-J, S5：H₂S硫化Sep15C38；突变Sep15C38A或敲低Sep15消除H₂S抑制效应。

图6A-I：H₂S-Sep15促进STAT1磷酸化/核转位，抑制STAT3磷酸化；STAT1敲减后H₂S失效。

意义：揭示H₂S→Sep15硫化→STAT1/STAT3信号轴是调控Th17分化的新通路。


（4）apoVs的H₂S生成与治疗作用


数据来源：

图7A-D, S7：apoVs表达CBS/CSE/3-MST并生成H₂S；CBS⁻/⁻或CSE⁻/⁻来源apoVs的H₂S↓。

图7E-F, S7E-H：野生型apoVs改善SLE，但CBS⁻/⁻或CSE⁻/⁻来源apoVs无效。

意义：apoVs是凋亡代谢产物，继承H₂S生成能力，为SLE治疗提供新策略。


5. 核心结论


凋亡是内源性H₂S的关键来源，凋亡缺陷导致H₂S缺乏，引发Th17异常分化和SLE。

H₂S通过硫化修饰Sep15C38，激活STAT1/抑制STAT3，负调控Th17分化。

凋亡囊泡（apoVs）可生成H₂S，其治疗SLE的作用依赖H₂S产生能力。

理论突破：建立"凋亡-H₂S-Sep15/STAT-Th17"轴，为免疫代谢调控提供新范式。


6. Unisense微电极数据的详细解读

数据来源


图1A-B, E：检测MRL/lpr小鼠血液/组织H₂S（凋亡缺陷时↓，STS诱导后↑）。

图2A-B：量化凋亡细胞上清H₂S浓度（STS/UV处理后↑，Z-VAD抑制）。

图7C-D：apoVs释放H₂S的直接证据（野生型apoVs vs. CBS⁻/⁻/CSE⁻/⁻ apoVs）。


技术原理


Unisense H₂S微电极通过电化学传感器实时检测H₂S浓度，灵敏度达nM级，可动态监测生物样本中H₂S的释放动力学。

研究意义


直接定量证据：

首次精确量化凋亡细胞及apoVs的H₂S释放量（图2A-B：凋亡细胞上清H₂S↑2-3倍；图7C：apoVs生成H₂S≈10 μM），排除间接代谢干扰。

时空动态关联：

结合图2E-F，发现凋亡早期（3-6 h）H₂S生成峰值，与CBS酶表达高峰同步，揭示凋亡进程与H₂S产生的动态偶联。

机制验证关键：

图7C-D中，CBS⁻/⁻ apoVs的H₂S生成↓70%，直接证明apoVs的H₂S依赖亲代细胞酶活性，为其治疗功能提供机制支撑。

生理相关性：

图1A-B显示凋亡缺陷小鼠血液H₂S↓50%，与SLE严重度正相关，确立H₂S作为疾病生物标志物的潜力。


结论价值


Unisense数据是贯穿研究的 "量化基石" ，从动物模型（图1）→细胞机制（图2）→治疗应用（图7）全程提供 直接、动态、高灵敏度 的H₂S证据，使"凋亡作为H₂S来源"这一创新论点具备不可辩驳的实验支撑。


总结：本研究开创性地揭示凋亡-H₂S-Th17轴，阐明Sep15硫化修饰的分子机制，为SLE等自身免疫病提供凋亡调控代谢微环境的新治疗范式。Unisense微电极数据在量化H₂S动态变化中发挥核心作用，是机制深化的关键技术保障。