文章题目:Human gut M cells resemble dendritic cells and present gluten antigen
研究团队:类器官技术由Hans Clevers团队主导;免疫学与CeD模型由格罗宁根大学与中外制药支持;超微结构分析由马斯特里赫特大学电镜团队完成;生信分析由AMOLF/Delft团队贡献
期刊:Nature
影响因子(2024 JCR):48.5
发表时间:10 December 2025
DOI:10.1038/s41586-025-09829-8
文献链接:https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12872457/
人类肠道M细胞(Microfold cell)是分布在肠道“派尔集合淋巴结”(Peyer's patch)表面的一种稀有、特殊的上皮细胞。
过去我们认为:M细胞只是把肠道里的抗原“吞进去”,交给下面的免疫细胞去处理。
但这篇研究发现:人类的M细胞自己就能“处理并呈递抗原”,像树突细胞一样直接激活T细胞。
表达 MHC-II(抗原呈递的关键分子)(图1)。
图1:人类 M 细胞表达包括 MHC-II 在内的树突状细胞标记物
表达 CD74、CIITA 等抗原呈递相关基因 (图1、2)。
图2:人类M细胞含有用于抗原加工和装载的MIIC结构,并表达与病原体识别、抗原摄取和蛋白质消化相关的基因
拥有MIIC结构(MHC-II compartment),这是抗原处理+加载的“车间” (图2)。
研究人员用乳糜泻(CeD)作为模型,因为它是人类最明确的抗原呈递相关疾病。
M细胞能
1. 摄取谷蛋白(gliadin)(图3);
图3:人类 M 细胞呈递谷蛋白抗原以激活 T 细胞
2. 通过TGM2将其脱酰胺(Q→E):TGM2敲除后,M细胞无法将天然麸质肽(Q型)转化为致病肽(E型),T细胞激活丧失(图3);
3. 加载到HLA-DQ2.5上(图4);
图4:M细胞来源的TGM2将麦醇溶蛋白肽转化为致病性CeD抗原
这也是为什么以前的小鼠模型看不到M细胞的抗原呈递功能。
图5:人 M 细胞和肠上皮细胞中 MHC-II 表达的分析
图6:小鼠 M 细胞和肠上皮细胞中 MHC-II 表达的分析
构建了 人类肠道类器官(organoid) 模型,诱导出M细胞(图7);
图7:含有M细胞的人类肠道类器官模型
使用 SPIB报告基因、FACS分选、scRNA-seq、免疫电镜 等(图7);
用 TCR过表达T细胞 和 患者来源的CD4+ T细胞 验证功能(图3、4);
用最前沿的类器官+单细胞技术,解开了M细胞的“真面目”。
理论突破:M细胞从“抗原转运细胞”升级为“非造血来源的专业APC”。
疾病机制:揭示M细胞可能是乳糜泻的起始抗原呈递位点,为早期干预提供新靶点。
实验意义:
✅️重塑M细胞认知:从“抗原转运细胞”提升为“非造血来源的专业抗原呈递细胞”;
✅️揭示乳糜泻新机制:M细胞可能是CeD的起始抗原呈递位点,为早期干预提供新靶点;
✅️人与小鼠差异关键:为人类肠道免疫研究提供更准确的类器官模型;
应用前景:
✅️ 疾病建模:可用于CeD、食物过敏、IBD等MHC-II相关肠道疾病研究;
✅️ 疫苗递送:利用M细胞的抗原摄取与呈递能力,开发口服疫苗或免疫调节策略;
✅️药物筛选:靶向M细胞中CSF2-RUNX2-TGM2轴,探索CeD治疗新药(如TGM2抑制剂ZED1227已验证有效);
RANKL(核心诱导因子):
✅️ IL-13是诱导M细胞分化的必须因子;
✅️ 机制:激活NF-κB通路,上调SPIB、RUNX2、RELB等DC相关转录因子;
✅️ 实验证据:去除RANKL后GP2⁺细胞几乎消失;
CSF2(GM-CSF):
✅️ 显著促进M细胞成熟(GP2⁺细胞增加4倍以上);
✅️ 表达特征:CSF2受体(CSF2RA/B)在人M细胞高表达,但在小鼠M细胞中几乎不表达;
✅️ 意义:首次证明CSF2是人M细胞成熟的关键因子,揭示了人与小鼠M细胞的关键差异;
TNF + 视黄酸(RA):
✅️ 协同RANKL增强M细胞分化,但与CSF2作用机制不同;
✅️ RA受体RARG在M细胞中上调,提示RA通过核受体调控转录;
IFNγ(对比研究):
✅️ 对普通肠上皮:可诱导MHC-II表达,但无DC相关基因,抗原呈递效率低;
✅️ 对M细胞:不依赖IFNγ,已组成性表达MHC-II,且IFNγ可进一步上调共刺激分子(CD80/CD86),增强T细胞激活能力;