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乳酸在炎症和肿瘤微环境中的免疫调节作用 [复制链接]

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肿瘤微环境可抑制肿瘤免疫、促肿瘤发生;慢性炎症组织的微环境则促进炎症、延缓炎症消退。尽管这两种环境的免疫学状态大相径庭,然而其代谢状态却相似:两者均为低氧状态,乳酸和其他代谢副产物的水平升高,营养物质含量低。年,Certo,M等人在《Naturereviews.Immunology》上发表了一篇题为《Lactatemodulationofimmuneresponsesininflammatoryversustumourmicroenvironments》的综述,描述了与正常组织相比,乳酸在肿瘤和炎症微环境中生物活性的不同,从而有助于疾病中特定免疫状态的建立。现简单介绍如下:

癌症和免疫介导的炎性疾病(IMIDs),如类风湿性关节炎和多发性硬化症,具有相似的代谢微环境,但两者免疫状态不同。肿瘤微环境(TME)中肿瘤细胞和癌症相关成纤维细胞代谢加速共同形成促进肿瘤生长的免疫环境。肿瘤组织耗尽了局部的能量,迫使邻近免疫细胞在缺乏营养的情况下处理乳酸等高浓度的代谢物,导致免疫抑制和肿瘤生长。与TME相比,以关节炎滑膜为例的炎性疾病微环境具有高水平的炎性细胞亚群,例如TH1细胞、TH17细胞、炎性巨噬细胞,以及功能受损的CD4+CD25+Treg细胞,炎症细胞维持IMID的病理过程持续存在。在IMIDs,乳酸由间质成纤维细胞和代谢活跃的浸润性免疫细胞产生,是炎症组织微环境的关键驱动因素。现代观点认为乳酸是细胞代谢的重要碳源和信号分子。TME和IMID微环境中细胞对乳酸的反应截然不同,因此在这一背景下的新研究具有多种临床应用潜力。

乳酸控制免疫反应

下面介绍一些由高乳酸水平调节的代谢途径,其与慢性炎症性疾病和癌症的发生和发展有关。

乳酸脱氢酶

乳酸脱氢酶以两种不同的异构体LDHA和LDHB存在,可以以五种不同的组合方式组装成同四聚体或异四聚体。LDHA将丙酮酸转化为乳酸和NAD+,而LDHB将乳酸转化为丙酮酸,促进氧化代谢。

LDHA通过增加干扰素-γ(IFNG)的乙酰化和转录来促进T细胞效应功能,在炎症中发挥关键作用。细胞*性T细胞等效应T细胞的增殖和细胞因子的产生高度依赖于糖酵解,因此在低葡萄糖水平和高乳酸浓度条件下变得不活跃。Treg细胞较少依赖糖酵解,而是依赖氧化磷酸化产生能量。因此,乳酸治疗降低效应T细胞功能而不影响Treg细胞功能。抑制LDH后,即使有乳酸存在,也能恢复效应T细胞的功能,这表明乳酸对这些免疫细胞的影响高度依赖LDH。

抑制剂FX11抑制巨噬细胞LDHA活性,可通过抑制丝裂原活化蛋白(MAP)激酶磷酸化下调促炎性细胞因子,诱导型一氧化氮合酶(iNOS)和环氧化酶2(COX2),从而起到抗炎作用。同样的LDH抑制剂可以降低ATP水平,诱导癌症中的氧化应激和细胞死亡。一些研究支持乳酸和LDHA在肿瘤进展中的作用。胰腺癌细胞Pan02在敲除LDHA后,在C57BL/6小鼠成瘤作用受到抑制;在同一模型中,LDHA耗尽的肿瘤组织自然杀伤(NK)细胞显示出更高的杀伤活性,表明LDH活性的增加通过抑制免疫细胞的功能导致肿瘤免疫逃逸。

LDH是一种细胞质酶,但也可以在细胞核中与mRNA结合,这表明LDH在基因表达的转录后修饰中起作用。例如,LDH与编码粒细胞巨噬细胞集落刺激因子(GM-CSF)的RNA富含AU元素结合。因此,LDH可以通过其酶促作用或基因调节功能促进肿瘤的生长。

PKM2

丙酮酸激酶(PK)是一种糖酵解酶,催化磷酸烯醇式丙酮酸不可逆脱磷酸成丙酮酸,产生ATP。在PK的各种同工型中,PKM2因其在免疫细胞和癌细胞中的多种功能而受到特别

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