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绘谱导读 | 关乎免疫与健康:CD8+T细胞代谢影响肿瘤免疫,高果糖 / 饱和脂肪酸促炎症

作者:麦特绘谱生物科技(上海)有限公司 暂无发布时间 (访问量:1193)

【导读聚焦】

随着2025年诺贝尔奖揭晓,免疫研究又成为大家关注热点。近期多篇顶刊围绕免疫调控、代谢干预及神经-肿瘤互作领域展开深度探索,成果极具启发意义。

在CD8+T细胞与肿瘤免疫方向,Sci Transl Med一文发现衰老CD8+T细胞会降低早期三阴性乳腺癌抗PD1疗法疗效,补充NMN可逆转;一篇Cell Metabolism揭示葡萄糖依赖的糖鞘脂生物合成可促进CD8+T细胞功能以控制肿瘤;Immunity研究则指出琥珀酸能保留CD8+T细胞适应性、增强抗肿瘤免疫;

在免疫与炎症方面,Sci Transl MedSignal Transduction and Targeted Therapy两项研究分别发现膳食饱和脂肪酸促肺炎症、高果糖加剧T细胞介导的炎症(二甲双胍可逆转)。在代谢与疾病机制层面,Cell Metabolism一文找到线粒体功能障碍下H2S介导的突触硫化或改善自闭症社交缺陷,Aging Cell论文证实膳食柠檬酸可缓解内皮线粒体障碍与动脉粥样硬化,

此外,Nature Cancer一文揭示直肠癌细胞劫持隔核-肠神经环路促生长,为基于脑肠轴的癌症干预提供新靶点。

 

【导读目录】

1.Sci Transl Med | 衰老的CD8+T细胞降低抗PD1免疫疗法的疗效补充NMN可逆转

2.Cell Metabolism | 依赖葡萄糖的糖鞘脂生物合成促进CD8+T细胞功能与肿瘤控制

3.Cell Metabolism | 线粒体功能障碍揭示出H₂S介导的突触硫化可能是自闭症相关社交缺陷的潜在机制

4.Aging Cell | 膳食柠檬酸可改善与年龄相关的内皮细胞线粒体功能障碍并缓解动脉粥样硬化

5.Immunity | 琥珀酸保留CD8+T细胞适应性以增强抗肿瘤免疫力

6.Nature Cancer | 直肠癌细胞劫持隔核-肠多突触神经环路进而促进肿瘤生长

7.Signal Transduction and Targeted Therapy | 高果糖通过直接促进T细胞免疫加剧炎症二甲双胍可逆转

8.Sci Transl Med | 膳食饱和脂肪酸促肺巨噬细胞炎症小体激活与中性粒细胞肺炎症

 

【资源领取】

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一、Sci Transl Med | 衰老的CD8+T细胞降低抗PD1免疫疗法的疗效补充NMN可逆转

 

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三阴性乳腺癌(TNBC)早期缺乏指导免疫治疗的预测性生物标志物。本研究通过整合单细胞RNA测序、转录组学及病理学,发现一类干扰素(IFN)诱导的衰老CD8+T细胞(ISG+CD8+T细胞),其富集与免疫治疗耐药显著相关。机制上,补充烟酰胺单核苷酸(NMN)可恢复NAD+水平、逆转T细胞衰老,并增强抗PD1疗效,为改善TNBC免疫治疗提供了新策略。

 

1.首先,通过对比早期与晚期TNBC肿瘤微环境(TME)的单细胞图谱,发现早期TNBC具有更活跃的免疫表型,但常规标志物(如PD-L1和CD8)预测价值有限,提示需探索阶段特异性免疫特征。进一步通过高维单细胞数据聚类和基因签名分析,识别出一个与免疫治疗耐药相关的细胞亚群——干扰素刺激基因高表达的CD8+T细胞(ISG+CD8+T细胞)。该细胞群在非应答者中显著富集,且其基因特征在多个独立队列及蛋白水平均能有效预测抗PD1治疗反应,而在晚期TNBC或单纯化疗患者中无此预测价值。

 

2.深入的体外和体内功能实验表明,利用流式分选技术获取的ISG+CD8+T细胞表现出典型的衰老表型:端粒缩短、β-半乳糖苷酶活性升高、高表达KLRG1/CD57等衰老标志物及SASP因子,同时细胞毒性功能(如GZMB、IFN-γ、TNF-α分泌)显著受损。该类细胞在患者类器官及小鼠肿瘤模型中均杀伤能力减弱,且对抗PD1治疗不敏感。机制上,研究通过SCENIC转录因子调控网络分析和ChIP-qPCR实验证实,HLA-DR+单核细胞分泌的I型干扰素通过IRF9上调PARP8/9/10/14,导致NAD+耗竭、线粒体损伤和DNA损伤,诱导T细胞衰老。

 

3.干预研究中,发现NMN处理可恢复NAD+水平、逆转衰老表型并增强抗PD1效果。在动物模型中,NMN与抗PD1联用显著抑制了肿瘤生长,降低了肿瘤内ISG+CD8+T细胞比例,并提高了细胞毒性T细胞浸润,且该效应在CD8+T细胞缺失小鼠中消失。

 

4.最后,在一个包含87例患者的前瞻性队列中,利用患者来源类器官与自体T细胞共培养体系证实,NMN可显著增强抗PD1治疗的肿瘤杀伤效果,且该增效作用与基线ISG+CD8+T细胞富集程度呈正相关,表明其可作为预测NMN联合治疗受益的潜在生物标志物。

 

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参考文献:Fu T, Jin X, He M, et al. Interferon-induced senescent CD8+ T cells reduce anti-PD1 immunotherapy efficacy in early triple-negative breast cancer. Sci Transl Med. 2025

 

二、Cell Metabolism | 依赖葡萄糖的糖鞘脂生物合成促进CD8+T细胞功能与肿瘤控制

 

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T细胞在抗感染与抗肿瘤中起核心作用,其效应功能高度依赖糖代谢。传统观点认为葡萄糖主要通过糖酵解供能,但生理条件下CD8+效应T细胞(Teff)优先氧化非糖碳源,提示葡萄糖在体内有未被阐明的关键去向。作者推测葡萄糖可能用于合成特定生物大分子以支撑T细胞扩增和杀伤,结果发现,葡萄糖驱动的鞘糖脂合成是CD8+Teff细胞维持脂筏结构、TCR信号传导及细胞毒功能的必需代谢通路,为理解T细胞营养分配与功能调控提供了新视角。

 

1.体内13C-葡萄糖示踪(代谢流分析)显示,Teff细胞将超过20%标记碳快速导入鞘糖脂(GSL)合成通路,而非仅用于能量代谢。

 

2.敲低或抑制生成UDP-葡萄糖(UDP-Glc)的关键酶UGP2,或阻断UDP-Glc转化为GSL的UGCG、GALE,均显著削弱Lm-OVA感染后Teff扩增与肿瘤控制,但不影响ATP产生。

 

3.UGCG缺失降低质膜脂筏密度,阻断TCR交联后脂筏聚集,削弱下游PLCγ1及c-Jun磷酸化,抑制GZMB、穿孔素等杀伤分子表达。

 

4.单细胞杀伤实验证实,UGCG缺失Teff需两倍数量才能达到与对照相同的肿瘤靶细胞裂解率;过继到B16-OVA荷瘤小鼠后,其延缓肿瘤生长和延长生存的效果完全丧失。

 

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参考文献:Longo, J., DeCamp, L. M., Oswald, B. M., et al. Glucose-dependent glycosphingolipid biosynthesis fuels CD8+ T cell function and tumor control. Cell Metabolism. 2025

 

三、Cell Metabolism | 线粒体功能障碍揭示出H₂S介导的突触硫化可能是自闭症相关社交缺陷的潜在机制

 

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孤独症谱系障碍(ASD)核心症状为社会交往缺陷,现有研究多聚焦单个风险基因,缺乏跨模型共通机制。约30–80% ASD患者存在外周线粒体功能障碍,但神经元代谢异常如何转化为突触与行为缺陷仍不清楚。作者推测线粒体损伤可能通过改变代谢中间产物影响突触功能。结果发现,线粒体功能障碍→H2S过度生成→突触蛋白(关键靶点mGluR5)过硫巯化,是跨Shank3与Fmr1缺失的ASD共同机制;通过饮食或药物调控硫氨基酸-H2S轴可缓解社交缺陷,为ASD提供了可转化的新干预思路。

 

1.线粒体缺陷:Shank3b-/-Fmr1-/y两种ASD模型小鼠的前扣带回(ACC)均出现线粒体体积缩小、呼吸链复合物活性紊乱、ROS升高及最大/储备呼吸能力下降;给予野生型WT神经元呼吸链抑制剂或H2O2可复制H2S升高,而外源健康线粒体可降低突变神经元H2S,证明线粒体功能障碍为H2S升高源头。

 

2.H2S升高:代谢组学显示两种模型ACC共有58种上调代谢物,其中硫氨基酸通路显著紊乱,半胱氨酸、同型半胱氨酸及H2S水平显著升高;CBS或3-MST表达改变支持H2S合成-清除失衡。

 

3.功能验证:在WT ACC中过表达CBS以升高H2S即可诱导树突简化、未成熟棘增多、E/I比下降、LTP受损及社交缺陷;反之,在两种ASD模型ACC中敲低CBS或杂合缺失CBS可降低H2S,恢复突触可塑性和社交行为。

 

4.机制研究: 高通量“硫巯化组”显示1986个硫巯化位点在Shank3b-/- ACC上调,其中mGluR5的C240/548/643位点硫巯化显著;构建三半胱氨酸突变mGluR5(C→S)可阻断硫巯化,恢复mGluR5-Homer1互作、LTP及社交功能。

 

5.干预策略: N-乙酰半胱氨酸(NAC)或限制含硫氨基酸(SAAR)饮食降低H2S水平与蛋白硫巯化,改善两种ASD小鼠及相应人源诱导神经元的社交表型;ASD儿童血液亦呈现半胱氨酸代谢物及H2S升高。

 

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参考文献:Xian, P., Wang, M., Xie, R., et al. Mitochondrial dysfunction reveals H₂S-mediated synaptic sulfhydration as a potential mechanism for autism-associated social defects. Cell Metabolism. 2025

 

四、Aging Cell | 膳食柠檬酸可改善与年龄相关的内皮细胞线粒体功能障碍并缓解动脉粥样硬化

 

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血管老化会增加对心脑血管疾病的易感性,例如动脉粥样硬化疾病和高血压,这是全球残疾和死亡的主要原因。膳食柠檬酸可延长黑腹果蝇和秀丽隐杆线虫的寿命,并提高因高脂饮食(HFD)损伤的小鼠记忆力。然而,其是否能缓解血管老化以及与年龄相关的血管疾病仍然未知。本文研究柠檬酸对自然衰老和HFD饮食的ApoE-/-小鼠血管老化以及年龄相关血管疾病的影响,并寻找可能的机制。

 

1.靶向代谢组检测:老年小鼠血清柠檬酸显著低于年轻小鼠,补充柠檬酸可显著提高其血清柠檬酸浓度。衰老细胞(RS)中柠檬酸浓度显著低于年轻细胞(PDL),补充柠檬酸可恢复衰老细胞中降低的柠檬酸盐水平。

 

2.动物实验:补充柠檬酸不仅缓解了老年小鼠身体功能障碍,还延长了其健康寿命。在喂食HFD的ApoE−/−小鼠中,柠檬酸缓解血管老化并改善内皮依赖性血管舒张。柠檬酸减轻动脉粥样硬化斑块形成并增强斑块稳定性。

 

3.细胞实验:补充柠檬酸延缓了人脐静脉内皮细胞衰老,例如衰老相关β-半乳糖苷酶和衰老标志物p21表达下降。柠檬酸激活了AMPK相关通路,逆转了衰老相关的线粒体功能障碍,并减少活性氧(ROS)的产生,且抑制AMPK 或升高ROS会抵消其作用。

 

 

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参考文献:Zhao Y, et al. Dietary Citrate Restores Age-Related Endothelial Cell Mitochondrial Dysfunction and Alleviates Atherosclerosis. Aging Cell. 2025

 

五、Immunity | 琥珀酸保留CD8+T细胞适应性以增强抗肿瘤免疫力

 

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琥珀酸是一种三羧酸循环中间产物,在具有琥珀酸脱氢酶(SDH)突变的肿瘤中积累。尽管琥珀酸被认为可调节CD8+T细胞的细胞毒性,但其对T细胞分化的影响仍然知之甚少。本文揭示了琥珀酸如何保护CD8+T细胞,并强调了琥珀酸增强T细胞免疫治疗功效的潜力。

 

1.与对照组相比,SDHB缺陷型MC38荷瘤小鼠表现出更好的肿瘤抑制和更高的肿瘤内PD-1+CD8+T细胞积累。补充琥珀酸会抑制B16-OVA荷瘤小鼠的肿瘤生长,且联合aPD-L1治疗会进一步增强效果。

 

2.代谢组学:琥珀酸处理使得CD8+T细胞能量代谢途径增强,包括葡萄糖、葡萄糖-6-磷酸、琥珀酸、富马酸、苹果酸、谷氨酰胺等含量增加。

 

3.NA测序:HIF-1α信号通路富集,且抗PD-L1治疗会诱导琥珀酸处理的CD8+T细胞表达更多的细胞毒性相关基因(如 GZMB、IFNG)。

 

4.CUT&Tag测序:琥珀酸处理的CD8+T细胞的干细胞样分化基因(Tcf7、Id3、Ccr7、Batf3)的启动子区域H3K4me3修饰增加、H3K27me3修饰减少,染色质可及性升高,而细胞效应功能基因(Klrc1、Ifng、Gzma)的H3K4me3修饰减少。

 

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参考文献:Ma K, et al. Succinate preserves CD8+T cell fitness to augment antitumor immunity. Immunity. 2025

 

六、Nature Cancer | 直肠癌细胞劫持隔核-肠多突触神经环路进而促进肿瘤生长

 

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大脑与外周肿瘤之间的双向交互作用至关重要,但人们对其了解甚少。本研究发现,与情绪调节密切相关的关键脑区——侧隔区的γ-氨基丁'酸(GABA)能神经元通过多突触回路与肠胆碱能神经元相连,肠胆碱能神经将神经纤维送入肿瘤微环境,随后被结直肠癌细胞劫持,从而促进小鼠肿瘤的生长。功能研究显示,这条侧隔区-肠多突触回路会促使肠胆碱能神经元释放GABA,进而激活肿瘤细胞上的含ε亚基的γ-氨基丁'酸A型受体。总之,该研究为靶向脑-肿瘤相互作用的癌症治疗提供了新方向。

 

1.将表达mRFP的假狂犬病毒(PRV)注射到小鼠直肠肿瘤后,1周内外侧隔核(LS)、下丘脑外侧区(LH)以及骶髓脊髓中均检测到 mRFP+神经元。将编码eGFP的单纯疱疹病毒(HSV)注射到小鼠LS(外侧隔核) 后,48 小时内直肠肿瘤中eGFP+神经纤维与胆碱能标记tdTomato共定位。

 

2.通过HPLC (高效液相色谱)检测肿瘤中GABA浓度,发现激活LS GABA能神经元后,肿瘤内GABA浓度显著升高 ,乙酰胆碱(ACh)浓度降低。通过转录组分析发现,BMI(GABA受体拮抗剂)处理后Tspan1表达下调,脂质组证实肠道神经元释放GABA依赖囊泡途径。

 

3.对103例结直肠癌患者与健康人进行18F-FDG PET/CT检测,发现患者隔区18F-FDG 摄取(SUVR)显著升高,且隔区SUVR与肿瘤体积正相关。

 

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参考文献:Li Y, Yu H, Li ZM, et al. Colorectal cancer cells hijack a brain-gut polysynaptic circuit from the lateral septum to enteric neurons to sustain tumor growth. Nature Cancer. 2025

 

七、Signal Transduction and Targeted Therapy | 高果糖通过直接促进T细胞免疫加剧炎症二甲双胍可逆转

 

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过量摄入糖已被证实与肿瘤和炎症性疾病有关,其中果糖可以直接介导先天免疫反应,然而其是否能直接调节T细胞免疫仍不清楚。本研究表明果糖可通过谷氨酰胺代谢途径激活雷帕霉素复合物1(mTORC1)来促进Th1和Th17细胞的分化,且活性氧(ROS)诱导的转化生长因子-β(TGF-β)激活也参与了果糖诱导的Th17细胞生成。此外,二甲双胍可以通过抑制mTORC1激活和减少ROS介导的TGF-β激活来逆转果糖诱导的Th1和Th17细胞的生成,为逆转因长期高果糖摄入导致的T细胞免疫失衡提供了潜在的治疗剂。

 

1.对小鼠进行2个月的高果糖(Fru组)喂养后发现,Fru组在结肠、脾脏、肠系膜淋巴结和肝脏中Th1细胞频率显著升高,结肠中Tc1细胞及脾脏中Th17细胞频率也显著增加。通过构建小鼠模型进一步发现,高果糖摄入促进了Th17细胞的生成,加剧了结肠炎的严重程度。

 

2.非靶向代谢组学显示,果糖处理的T细胞中谷氨酰胺水平升高,进一步用谷氨酰胺酶抑制剂CB839处理或CRISPR/Cas9敲除谷氨酰胺酶基因(Gls),均能逆转果糖诱导的Th1和Th17细胞分化。

 

3.mTORC1抑制剂雷帕霉素处理显著抑制了果糖诱导的Th1细胞(IFN-γ+)和Th17细胞(RORγt+)的RNA及蛋白水平升高。

 

4.果糖和葡萄糖能够产生相同水平的ROS,且高浓度的果糖可诱导更多的Th17细胞分化。用抗TGF-β抗体或TGF-β受体抑制剂SB431542阻断TGF-β信号,可完全抑制果糖诱导的Th17细胞分化,ROS清除剂NAC也能逆转该效应。

 

5.通过体外实验进一步发现,二甲双胍可以缓解高果糖诱导的T细胞炎症及结肠炎。

 

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参考文献:Ma X, Chen J, Wang F, et al. High fructose consumption aggravates inflammation by promoting effector T cell generation via inducing metabolic reprogramming. Signal Transduction Targeted Therapy. 2025

 

八、Sci Transl Med | 膳食饱和脂肪酸促肺巨噬细胞炎症小体激活与中性粒细胞肺炎症

 

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组织驻留巨噬细胞和单核细胞(RTMs)是一类异质性的先天免疫细胞群体, 越来越多的证据表明,肥胖相关的肺RTM活化可能加剧多种肺部疾病。本研究系统揭示膳食中特定饱和脂肪可诱导RTM的脂质积累,从而加剧中性粒细胞主导的肺部炎症,进一步明确了该过程依赖于IRE1α内切酶活性,并验证了其在人类肥胖哮喘样本中的相关性,为靶向脂质—IRE1α—IL-1β轴治疗代谢相关肺病提供了新策略。

 

1.首先通过流式细胞术与脂质组学分析,发现HF饮食组小鼠的肺中单核细胞、CD9+间质巨噬细胞和中性粒细胞数量增加,细胞内饱和长链脂肪酸积累,IL-1β表达上升,表明HF饮食可激活肺髓系细胞并改变其脂质组成。

 

2.接下来分析饱和脂肪酸激活炎症小体的机制,体外实验用硬脂酸(SA)和棕榈酸(PA)或油酸(OA)处理骨髓来源巨噬细胞(BMDMs),发现SA和PA可诱导NLRP3和Il1b基因表达及IL-1β分泌,并促进IRE1α依赖的Xbp1剪接;而OA无此效应。药理抑制IRE1α或胆碱磷酸胞苷酰转移酶α(CCTα)可阻断SA诱导的炎症小体活化和IL-1β释放,遗传缺失Ern1(编码IRE1α)或Pcyt1a(编码CCTα)也得到一致结果,证实SA通过CCTα–IRE1α轴促进炎症小体启动与活化。

 

3.随后验证膳食SA在体内的作用,饲喂小鼠高SA饮食(不含其他代谢干扰),发现即便无体重增加,仍可重现HF饮食的肺炎症表型,Scd1缺失小鼠(内源性SA积累)也显示类似炎症增强。相反,高OA饮食则减轻炎症细胞浸润与IL-1β释放,表明饱和与不饱和脂肪酸对肺炎症有相反调控作用。

 

4.为明确细胞与分子机制,利用基因敲除小鼠模型,发现SA诱导的肺中性粒细胞增多依赖于Ccr2介导的单核细胞招募及NLRP3/caspase-1炎症小体活化;髓系特异性缺失caspase-1或全身性缺失Nlrp3均能抑制该效应,中和IL-1β可显著减轻SA饮食小鼠的气道高反应性和炎症细胞浸润。

 

5.最后建立HDM+LPS诱导的中性粒细胞性气道炎症模型,发现SA饮食加重气道阻力、炎症细胞聚集及细胞因子产生,而OA饮食则起保护作用。药理抑制IRE1α内切酶活性可显著缓解SA饮食小鼠的肺部炎症与IL-1β产生。人类支气管肺泡灌洗液样本分析则证实小鼠研究结果的临床相关性。

 

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参考文献:McCright SJ, Harding O, Chini J, et al. Dietary saturated fatty acids promote lung myeloid cell inflammasome activation and IL-1β-mediated inflammation in mice and humans. Sci Transl Med. 2025

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