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胸腺属于中枢免疫器官,是T细胞产生的场所。T细胞的产生成熟依赖于与胸腺基质细胞的相互作用。胸腺上皮细胞(thymic epithelial cells,TECs)是胸腺基质细胞中最主要的细胞类型,胸腺上皮细胞包括皮质上皮细胞(cortical thymic epithelial cells,cTECs)和髓质上皮细胞(medullarythymic epithelial cells,mTECs),分别位于胸腺的皮质区和髓质区。造血前体细胞在胸腺皮髓质交界处进入胸腺,在皮质区经历阳性选择,在髓质区经历阴性选择并最终发育为成熟的T细胞。 TECs的发育分化需要多种信号通路的调控,而关于mTOR信号通路在TECs发育分化中的作用目前仍无报道。我们的研究发现,利用雷帕霉素抑制mTOR的活性引起胸腺萎缩,mTECs减少。我们进一步利用条件性敲除技术在TECs中特异敲除mTOR基因研究其对胸腺发育的影响。结果表明,mTOR缺失以后,在小鼠的胚胎期即引起胸腺发育受阻,表现为胸腺变小,TECs、mTECs及cTECs减少,CD45-EpCAM+CD205+的TEC前体细胞减少。在出生2周的小鼠中,我们详细研究了mTOR缺失对胸腺发育的影响。我们发现,mTOR缺失后胸腺明显变小,TECs及mTECs明显减少,而且MHCⅡ high、CD80+、CD40+及Aire+的成熟mTECs大量减少,TECs中自身限制性抗原(TRAs)的表达明显降低。TECs发育缺陷后引起了胸腺细胞发育受阻滞,胸腺中CD4SP、CD8SP、DP及DN期的T细胞明显减少,胸腺细胞发育及nTreg发育受阻滞。而且胸腺功能缺陷,脾脏中的新迁出T细胞(CD4+CD62L+CD45RBint)及CD4+、CD8+T细胞减少。重要的是,mTOR在TECs中的缺失引起小鼠患有严重的自身免疫性疾病,表现为外周器官中炎性细胞的浸润及自身反应性抗体的产生。最后,我们发现mTOR通过调控β-catenin调控TECs的增殖和分化。 成纤维细胞特异蛋白1(Fibroblast specific protein1,FSP1)最初被认为是成纤维细胞的标志,后来的研究发现FSP1在其他细胞也表达。我们研究了胸腺中CD45-FSP1+细胞及FSP1基因对TECs发育分化的作用。实验结果表明胸腺CD45-FSP1+细胞属于成纤维细胞。胸腺中非造血来源的FSP1+成纤维细胞对胸腺稳态的维持及mTECs的成熟发挥重要作用。胸腺CD45-FSP1+成纤维细胞能够通过促进TECs及mTECs的增殖促进胸腺的再生。胸腺CD45-FSP1+成纤维细胞通过分泌IL-6和FGF7促进TECs的成熟和增殖。胸腺CD45-FSP+成纤维细胞还能够通过分泌FSP1蛋白直接调控TECs的增殖和成熟。 因此,TECs的发育分化既需要内源性基因mTOR的调控,又需要胸腺CD45-FSP1+成纤维细胞所提供的胸腺微环境发挥作用。