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Th17细胞是一群重要的辅助T细胞亚群,在抵抗胞外细菌和真菌感染过程中发挥重要的作用。在机体稳态情况下,Th17细胞主要驻留在机体黏膜屏障部位来维持黏膜屏障完整性和抵抗病原菌感染。例如,肠道黏膜的Th17细胞,一方面能够促进肠道上皮细胞分泌抗菌肽来维持宿主与共生菌的稳态;另一方面能够募集巨噬细胞和中性粒细胞等免疫细胞清除病原微生物。但是,Th17细胞的异常调控也会导致自身免疫性疾病的发生。研究表明,Th17细胞与多种自身免疫性疾病密切相关,包括炎症性肠病（Inflammatory bowel disease,IBD）和多发性硬化症（Multiple sclerosis,MS）等。当机体稳态被破坏时,组织中存在大量的炎性细胞因子会促进致病性Th17细胞的分化,进而促进自身免疫性疾病的发生。目前,关于致病性Th17细胞参与的自身免疫性疾病缺乏有效的治疗手段。深入探究Th17细胞分化及其效应功能的调控机制对于相关疾病的治疗具有重要的意义。细胞的代谢方式对Th17细胞的分化和功能起关键性的作用。研究表明,与初始CD4T细胞相比,体外分化的Th17细胞更加依赖于糖酵解途径进行能量供给。增加细胞葡萄糖摄取和提高细胞糖酵解水平可以促进Th1 7细胞分化及炎性细胞因子的表达。而当糖酵解通路相关分子缺失或阻断时,会显著抑制Th17细胞的分化和效应功能。同时,在Th17细胞分化过程中,除了会增加细胞对葡萄糖的利用之外,还会增加对谷氨酰胺的摄取,通过谷氨酰胺分解途径来维持细胞能量供给。此外,线粒体氧化磷酸化对于Th17细胞的分化也十分重要。抑制细胞的氧化磷酸化会影响糖酵解基因的表达,进而抑制Th17细胞的分化和相关自身免疫性疾病的发生发展。在体内,有研究指出由肠道共生菌所诱导的肠道Th17细胞具有记忆CD4 T细胞的代谢特征,即主要依赖于线粒体氧化磷酸化来维持自我更新,而由病原菌所诱导的肠道Th17细胞则以糖酵解代谢为主。这些体内外研究均表明细胞内代谢网络的精密调控对于Th17细胞分化和效应功能具有决定性作用,靶向Th17细胞代谢方式可能作为调节Th17细胞致病性功能的潜在靶点。许多自身免疫性疾病的发生都受到环境和遗传因素的调控。同样地,环境因素的改变也会影响Th17细胞的分化和效应功能。饮食是重要的环境因素参与自身免疫性疾病发生发展的调控。目前的研究已经证实西方饮食,如高糖、高盐和高脂等饮食方式,会促进Th17细胞分化进而加剧自身免疫性疾病的发生。这提示我们饮食结构的改变可能是影响Th17细胞分化及相关疾病进展的潜在因素。但是,饮食来源的一些物质,如微量元素、膳食纤维等,对于维持机体稳态是必不可少的。这些物质一方面可以直接被机体摄取来维持细胞正常运转,另一方面作为底物被肠道菌群代谢产生新的物质以维持机体稳态,如短链脂肪酸等。本文研究的目的主要是通过筛选影响Th17细胞分化的肠道化合物,包括饮食来源化合物及肠道细菌代谢产物,来寻找潜在治疗Th17细胞相关自身免疫性疾病的靶点。我们利用IL-17A-GFP荧光报告小鼠进行代谢物筛选和小鼠疾病模型验证,取得了以下结果:1.维生素B5及其下游代谢产物辅酶A抑制Th17细胞体外分化利用IL-17A-GFP荧光报告小鼠对一百多种肠道代谢物进行筛选,我们发现维生素B5显著抑制Th17细胞的分化。同时,我们检测了维生素B5对于T细胞存活、激活和增殖的影响。结果表明,维生素B5抑制Th17细胞的分化,而不影响T细胞的存活、激活和增殖。接下来,我们探究维生素B5的下游代谢物辅酶A对Th 17细胞分化的影响,结果表明辅酶A具有与维生素B5相同的抑制Th1 7细胞分化的功能。2.维生素B5缓解小鼠实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）的发生我们探究了维生素B5在Th17细胞参与的EAE中的功能。在小鼠EAE模型中,提前两周在小鼠饮用水中添加维生素B5可以显著缓解小鼠EAE的发病,减轻小鼠脊髓脱髓鞘和淋巴细胞的浸润,减少炎症部位浸润的Th17细胞比例和数目。而当使用缺乏维生素B5的食物饲喂小鼠时,小鼠的EAE发病显著加重,炎症部位浸润的Th17细胞比例和数目显著升高。3.维生素B5缓解小鼠肠炎的发生我们接下来探究了维生素B5在Th17细胞参与的肠炎中的功能。在CD45RBhi CD4 T细胞过继转输诱导的肠炎模型中,我们发现补充维生素B5显著减轻小鼠肠道部位的炎症,显著减少结肠中炎性Th17细胞的浸润。而当使用维生素B5缺乏的食物饲喂小鼠时,小鼠肠炎明显加重,结肠中有大量的炎性Th17细胞浸润。4.维生素B5及其下游代谢产物辅酶A抑制Th17细胞葡萄糖代谢通过RNA测序技术,我们发现维生素B5处理显著抑制Th17细胞葡萄糖代谢相关基因的表达。进一步,通过seahorse实验和代谢组学质谱检测,我们发现维生素B5及其下游代谢物辅酶A显著抑制Th17细胞的糖酵解和氧化磷酸化。5.辅酶A结合PKM2抑制其入核通过体外免疫共沉淀实验,我们发现辅酶A与M2型丙酮酸激酶（Pyruvate kinase M2,PKM2）特异性结合。进一步研究表明,维生素B5和辅酶A抑制了PKM2的磷酸化,促进其四聚体的形成,抑制其入核,进而抑制了 PKM2入核后对下游STAT3的磷酸化和糖酵解基因的调控。6.维生素B5抑制人Th17细胞体外分化,并在IBD和MS病人的血清中显著降低最后,我们探究了维生素B5在人自身免疫性疾病中的功能。在人Th17细胞体外分化过程中,我们发现维生素B5和辅酶A能够抑制PKM2的磷酸化,促进其四聚体的形成,抑制PKM2入核,进而显著抑制了人Th17细胞葡萄糖代谢及体外分化。进一步检测病人与正常人血清维生素B5水平,我们发现维生素B5在IBD和MS病人的血清中显著降低。综上所述,我们的研究首次发现了维生素B5可以显著抑制Th17细胞的体外分化,在Th17细胞所参与的自身免疫性疾病中发挥重要的保护作用。具体的机制是,我们发现维生素B5下游代谢产物辅酶A可以结合PKM2,影响其磷酸化和入核,进而影响PKM2调控的下游糖酵解和STAT3的磷酸化。同时,我们发现维生素B5在IBD和MS病人的血清中显著降低,提示维生素B5对于这些自身免疫性疾病的治疗具有潜在的临床应用价值。