在免疫系統復雜的交響曲中，輔助性T細胞17（Th17細胞）扮演著亦正亦邪的角色。它們本是抵御細胞外病原體的忠誠衛士，但一旦失控，又會“倒戈相向”，成為推動類風濕性關節炎、多發性硬化癥等一系列自身免疫性疾病發生發展的“元兇”之一。是什么在幕后操縱著Th17細胞的命運，讓其從保護者變為破壞者？近年來，微量元素硒（Selenium, Se）因其對免疫穩態的關鍵作用而備受關注。硒在體內主要通過硒蛋白發揮功能，其中，谷胱甘肽過氧化物酶3（Glutathione Peroxidase 3， GPX3）是唯一分泌型的抗氧化酶。已知硒缺乏會損害免疫器官（如脾臟）的功能，并與自身免疫病風險增加相關，但硒缺乏是否以及如何通過GPX3來影響Th17細胞的分化，其背后的分子機制卻如一團迷霧，亟待揭開。

為了回答這一系列問題，由東北農業大學動物醫學院徐世文教授團隊領導的研究小組，在《Journal of Advanced Research》上發表了一項開創性研究。他們巧妙地利用在體和離體實驗相結合的策略，首次描繪出一條從“營養缺乏”到“免疫失衡”的清晰路徑：硒缺乏通過下調GPX3，進而抑制其下游靶點p53誘導基因3（p53-inducible gene 3, PIG3），引發細胞內“烽煙四起”（氧化應激）和“能量工廠”故障（線粒體功能障礙），最終導致“細胞垃圾清理系統”（線粒體自噬）癱瘓，使得受損的線粒體遺傳物質（mtDNA）大量泄漏，從而“點燃”了異常Th17細胞分化的導火索。這一發現不僅為理解硒的免疫調節功能提供了全新視角，也為干預硒缺乏相關免疫紊亂及Th17介導的自身免疫病指明了潛在的干預靶點。

研究人員為開展這項研究，綜合運用了多種關鍵的技術方法。他們首先建立了膳食硒缺乏的豬脾臟體內模型以及體外培養的豬脾淋巴細胞硒缺乏模型，作為研究基礎。在分子機制探索上，他們采用了分子對接和免疫共沉淀（Co-IP）技術，驗證了GPX3與PIG3之間的直接相互作用。為了評估細胞狀態，研究團隊系統檢測了氧化應激指標（如活性氧ROS、過氧化氫H₂O₂、抗氧化酶活性）、線粒體功能（ATP含量、ATP酶活性、線粒體復合物蛋白表達）和線粒體動力學（融合/分裂相關基因表達）。通過透射電子顯微鏡（TEM）觀察了線粒體超微結構的變化。利用mCherry-GFP-LC3B雙標腺病毒感染技術，直觀追蹤了線粒體自噬流（mitophagic flux）的完整性。此外，他們還通過PicoGreen染色和激光共聚焦成像，檢測了mtDNA的胞質泄漏情況，并通過定量實時PCR（qRT-PCR）和蛋白質印跡（Western blot, WB）分析了Th17細胞標志物、線粒體自噬相關蛋白以及cGAS-STING信號通路關鍵分子的表達變化。

研究人員首先成功構建了硒缺乏豬模型，并通過RNA測序（RNA-seq）分析發現，與對照組相比，硒缺乏組脾臟中有1521個基因表達發生顯著變化�；�因富集分析顯示，這些差異表達基因顯著富集于免疫反應、IL-17信號通路等與Th17細胞分化密切相關的通路。在眾多硒蛋白中，GPX3的表達變化最為顯著，提示它可能是硒缺乏影響免疫的關鍵分子。

體內外實驗一致證實，硒缺乏或特異性敲低GPX3，均能顯著促進豬脾淋巴細胞向Th17方向異常分化。具體表現為Th17細胞特征性細胞因子IL-17A及其受體IL-23R、關鍵轉錄因子RORγt和趨化因子受體CCR6的表達水平顯著上調，而Th1和Th2型細胞因子的表達受到抑制。

深入機制研究發現，硒缺乏在脾臟組織中降低了GPX3的蛋白水平（盡管其mRNA有所上升），并顯著下調了PIG3的mRNA和蛋白表達。在細胞實驗中，敲低GPX3同樣降低了PIG3的表達。通過分子對接預測和免疫共沉淀實驗，研究人員證實了GPX3與PIG3蛋白之間存在直接的相互作用。而過表達PIG3可以逆轉由GPX3敲低引起的PIG3表達下降。這些結果確立了GPX3對PIG3的靶向調控關系。

硒缺乏或GPX3敲低導致了嚴重的氧化應激，表現為活性氧（ROS）、4-羥基壬烯醛（4-HNE）和過氧化氫（H₂O₂）水平升高，而抗氧化酶（如過氧化氫酶CAT、谷胱甘肽過氧化物酶GSH-Px）活性和總抗氧化能力（T-AOC）下降。同時，線粒體功能受損，ATP合成減少，電子傳遞鏈（ETC）關鍵復合物亞基（如NDUFB8， SDHB， UQCRC2， MTCO1， ATP5A1）的表達下調。重要的是，過表達PIG3能夠有效緩解這些氧化損傷和線粒體功能障礙。

透射電鏡觀察發現，硒缺乏導致脾臟細胞內線粒體數量增多，并出現分裂和自噬體。分子水平上，硒缺乏或GPX3敲低打破了線粒體融合與分裂的平衡，表現為融合蛋白（OPA1， Mfn1， Mfn2）下調，而分裂蛋白（Drp1， Mff， Fis1）上調。盡管自噬標志物LC3II和p62的積累增加，暗示自噬啟動，但mCherry-GFP-LC3B雙熒光示蹤實驗揭示，GPX3敲低導致綠色熒光（GFP-LC3B）信號增強而紅色熒光（mCherry-LC3B）信號減弱，這表明自噬體與溶酶體的融合步驟被阻斷，即線粒體自噬流（mitophagic flux）不通。過表達PIG3可以部分恢復自噬流。

線粒體自噬是清除受損線粒體及其DNA（mtDNA）的重要機制。當自噬流被阻斷時，受損的mtDNA無法被有效降解。研究發現，GPX3敲低導致線粒體轉錄因子A（TFAM）熒光信號增強，與mtDNA復制、穩定性相關的基因（如TWNK， 12S rRNA， 16S rRNA）表達上調。更重要的是，PicoGreen染色直接顯示，GPX3敲低后，DNA熒光（綠色）與線粒體熒光（紅色）的重疊減少，表明mtDNA泄漏到了細胞質中。同時，胞質DNA傳感器cGAS及其下游信號分子STING、TBK1、IRF3被激活。過表達PIG3能有效減少mtDNA泄漏并抑制cGAS-STING通路的激活。

機制驗證表明，GPX3敲低促進了Th17細胞分化，而過表達PIG3可以抑制這一過程。這直接證明了GPX3/PIG3軸在調控Th17分化中的核心作用。

為了最終確認“線粒體自噬阻斷-mtDNA泄漏”是連接GPX3/PIG3軸與Th17分化的關鍵環節，研究人員使用了特異性的自噬流抑制劑Bafilomycin A1（Baf-A1）。實驗發現，即使在GPX3敲低并過表達PIG3的細胞中，加入Baf-A1也會重新阻斷線粒體自噬流，加劇mtDNA泄漏，再次激活cGAS-STING通路，并最終逆轉PIG3對異常Th17分化的抑制作用。這確鑿地證明，完整的線粒體自噬流對于GPX3/PIG3軸抑制Th17分化至關重要。

綜合以上結果，本研究的結論清晰而有力：硒缺乏通過下調GPX3，進而抑制其相互作用蛋白PIG3的表達，這一過程打破了細胞內的氧化還原平衡，誘導線粒體功能障礙和動力學失衡，特別是導致了線粒體自噬流的阻塞。受損的線粒體無法被及時清除，其內部DNA（mtDNA）因此泄漏到細胞質中，作為危險信號激活了cGAS-STING炎癥通路，最終驅動了脾臟淋巴細胞的異常Th17分化。這項研究首次揭示了GPX3與PIG3之間存在直接的蛋白互作，并構建了一條完整的“營養代謝（硒）-線粒體質量控（GPX3/PIG3軸）-適應性免疫應答（Th17）”調控軸線。

在討論部分，作者強調了該研究的深遠意義。它不僅從分子層面闡明了硒缺乏引發免疫紊亂的關鍵機制，將微量元素缺乏、氧化應激、線粒體穩態和自身免疫聯系在了一起，而且為臨床干預提供了新的思路：GPX3/PIG3信號軸有望成為治療硒缺乏相關免疫疾病及Th17驅動型自身免疫�。ㄈ珙愶L濕關節炎、多發性硬化癥等）的潛在新靶點。盡管研究主要基于豬模型，且GPX3和PIG3在人與豬之間的氨基酸序列相似性分別達到81.28%和88.76%，暗示該通路可能在物種間保守，但作者也坦率指出了研究的局限性，例如未涉及其他免疫細胞（如巨噬細胞）在該通路中的作用，以及不同代謝狀態和性別因素可能產生的影響。這些都為未來的深入研究指明了方向。總而言之，這項工作為我們理解營養如何精細調控免疫系統打開了一扇新的窗戶，并為相關疾病的防治策略開發奠定了重要的理論基礎。