突破！肿瘤细胞通过“一箭双雕”之举，躲避免疫攻击|乳酸|亚群|免疫|细胞|肿瘤细胞

撰文 | Qi

调节性T（Treg）细胞，也称为抑制性T细胞，虽然对免疫稳态至关重要，但也是抗癌免疫的主要障碍。肿瘤细胞往往表现出不受控的代谢过程，促成一个代谢物耗竭、缺氧和酸性的肿瘤微环境（tumour microenvironment,TME），进而使得效应T细胞难以发挥其杀伤性功能。与此同时，TME中富集的Treg细胞对效应T细胞也有很强的抑制作用，鉴于先前研究报道的Treg细胞具有不同于效应T细胞的代谢形式，那么是否可以假设TME中代谢格局的改变、肿瘤内Treg细胞活性的增加以及对效应T细胞的失活之间存在一定的相关性呢？

近日，来自美国匹兹堡大学的Greg M. Delgoffe团队在Nature杂志上发表了一篇题为Metabolic support of tumour-infiltrating regulatory T cells by lactic acid的文章，这项研究表明“机智”的肿瘤细胞不仅可以通过剥夺效应T细胞的营养来避免被杀死，还可以通过给友军——Treg细胞供给食物来抗衡效应T细胞的杀伤作用。

基于先前报道的肿瘤细胞代谢、Treg细胞和效应T细胞功能改变的相关研究结果，作者通过分析Foxp3报告小鼠的肿瘤细胞及瘤内Treg细胞，发现肿瘤细胞的糖酵解能力与Treg细胞的抑制功能存在相关性。有趣的是，与效应T细胞相反，Treg细胞在肿瘤中不仅没有代谢抑制，反而增殖活跃，可以推测Treg可能以一种不依赖于葡萄糖的方式完成代谢。作者观察到与常规T细胞相比，Treg对荧光葡萄糖示踪剂2NBDG的摄取显著减少，进一步印证了上述猜想。

那么对葡萄糖亲和力不同的Treg亚群，其功能是否具有差异？作者发现，无论是何组织，2NBDGlow-Treg细胞相比，2NBDGhigh-Treg细胞（嗜糖性）的抑制能力显著降低，且对浸润淋巴结和B16黑色素瘤的2NBDGlow-Treg和2NBDGhigh-Treg进行测序发现，2NBDGhigh-Treg中Foxp3等Treg信号基因表达减少。

接下来，作者进一步研究了两种细胞类型的转录组，以确定可能支持其功能的代谢途径。这两种亚群均表达糖酵解途径的上游酶，然而，2NBDGlow-Treg亚群显示参与糖酵解终末步骤酶的丰富表达，特别是乳酸脱氢酶（由Ldha编码）和单羧酸转运体MCT1（由Slc16a1编码），其中，MCT1介导乳酸的摄取，并被LDH转化为丙酮酸，也就是说2NBDGlow-Treg细胞中参与乳酸代谢途径的基因发生上调。

已知乳酸富集于肿瘤微环境中，且能抑制常规T细胞的功能，然而结合上述结果，作者发现Treg对乳酸具有抗性且似乎在Treg中乳酸代谢途径能够得到激活。为了验证Treg是否可以消耗乳酸，作者将从Foxp3YFP-cre报告小鼠获取的淋巴细胞通过装载细胞内pH指示剂染料并与乳酸孵育，并观察到Treg可以摄取乳酸且在不同组织中具有异质性。那么Treg细胞是如何使用乳酸的呢？作者对用[U13C]L-乳酸（pH 6.9）脉冲处理的活化Treg和Tconv细胞进行了高分辨率质谱分析，Treg细胞将13C乳酸转化为丙酮酸，随后转化为柠檬酸和苹果酸，表明线粒体导入并进入三羧酸（TCA）循环，进一步的分析显示，当苹果酸离开线粒体并转化为草酰乙酸时，Treg细胞还将乳酸衍生的碳掺入磷酸烯醇丙酮酸（PEPCK）形成的磷酸烯醇丙酮酸（PEP）中。PEP可促进细胞增殖所必需的上游糖酵解中间产物，这些结果提示乳酸可作为糖异生燃料源，减少Treg细胞对葡萄糖的需要。

为了确定Treg细胞在体内使用乳酸的意义，作者构建了一个组成性的Treg特异性的MCT1缺失（Slc16a1f/f Foxp3cre）小鼠，Slc16a1的缺失导致乳酸摄取的丧失。通过观察发现，MCT1缺失似乎对Treg细胞的生存和功能是可有可无的，但可能在富含乳酸的肿瘤组织中产生影响。对Slc16a1f/f Foxp3cre小鼠接种B16黑色素瘤，会导致肿瘤生长减慢且小鼠生存期延长，来自肿瘤内的Treg细胞在体外的抑制功能降低。因此可以推断，Treg细胞中乳酸摄取能力的丧失可能产生了有利于免疫治疗的环境。为了证实这点，作者在Treg细胞中触发MCT1缺失与抗PD-1的协同治疗，这一操作导致37.5%的B16荷瘤小鼠（通常对抗PD-1治疗不敏感）的肿瘤完全消退。