《自然》子刊:食盐竟能激活抗癌免疫!科学家首次发现,氯化钠可以增强T细胞的抗癌能力 |
来源:网络 2024-09-08 09:20
需要提醒大家的是,虽然这两个研究都证明氯化钠可以增强抗肿瘤免疫,但是这一结论目前仍处于临床前探索阶段。由意大利Humanitas研究医院Enrico Lugli领衔的团队[1]和德国慕尼黑工业大学Christina E. Zielinski领衔的研究团队[2],在著名期刊《自然 免疫学》上背靠背发表了两篇重要研究论文。
这两项研究论文得出了同样的结论:食盐可以增强杀伤性T细胞的抗肿瘤免疫力。尤其值得一提的是,Enrico Lugli团队还在小鼠身上证实,仅通过高盐饮食就能增强T细胞的抗癌能力,抑制肿瘤的生长。
据了解,这也是科学家首次发现氯化钠可以影响CD8阳性T细胞的抗癌功能。这两项研究还从不同的角度,揭示了氯化钠助力抗癌的潜在机制,对于新型免疫治疗策略的研发,有重要价值。
▲Lugli团队论文首页截图
(这个标题,真是相当直白了)
Enrico Lugli团队和Christina E. Zielinski团队,为什么会想到研究盐对T细胞抗癌活性的影响呢?
这主要是因为,最近几年陆续有一些研究发现氯化钠(食盐)可以调节免疫。例如,高盐饮食会抑制中性粒细胞抗击细菌性感染的能力[3];高盐饮食可以通过影响肠菌调节NK细胞活性,抑制肿瘤生长[4];还有研究发现,高盐会干扰调节性T细胞的线粒体呼吸,导致调节性T细胞功能障碍[5]。
从上面三个研究中,我们不难看出,高盐似乎对抗肿瘤免疫有利(提升NK细胞的抗癌活性,抑制免疫的调节性T细胞活性被降低)。这就不免让人好奇:氯化钠对抗癌主力杀伤性T细胞有何影响?
遗憾的是,Lugli团队和Zielinski团队都没有找到相关的研究数据。显然,这还是一个未知的研究领域。于是,这两个研究团队从不同的角度开始了自己的研究。Lugli团队主要围绕高盐饮食展开,而Zielinski团队则侧重于体外高盐处理对T细胞的影响。接下来,我们就主要介绍Lugli团队的研究成果。
▲Zielinski团队论文首页截图
Lugli团队先用高盐(80mM)处理CD8阳性幼稚T细胞(同时加入anti-CD3/CD28和IL-2激活T细胞),还用尿素和甘露醇处理另一组T细胞(对T细胞影响非常小),模拟高盐带来的渗透压变化,作为对照组。
与对照组细胞相比,氯化钠处理增加了颗粒酶B(GZMB)和TIM3编码基因的表达,这说明高盐诱导出了活化的效应记忆T细胞。RNA测序结果还显示,与对照组相比,高盐诱导了转录组水平的变化,与效应或细胞毒性相关的转录本上调,如IFNG、TNF、GZMB和TBX21(编码T-bet);与干性相关的转录本也上调,如FOXO1、RUNX1、SATB1和ID3等。
▲研究过程
他们还发现,诱导T细胞代谢重编程的主调节因子MYC、糖酵解相关的PKM和LDHA,以及质膜谷氨酰胺转运体SLC1A5和SLC7A5的编码基因表达也上调。这说明,高盐还会重塑T细胞的代谢。
从细胞功能的变化来看,与对照组相比,高盐处理增加了干扰素- (IFN )和脱颗粒标志物CD107a的产生。体外细胞毒性试验结果显示,高盐处理过的T细胞杀死黑色素瘤细胞的效率要高于IL-2处理的细胞。此外,他们还注意到,T细胞受体(TCR)信号转导增强;而且高盐要发挥作用,必须得结合TCR的激活刺激。
基于以上研究结果,Lugli团队认为,高盐会促进人CD8阳性T细胞的效应分化。
▲高盐处理让T细胞变强
有了体外实验的支持,Lugli团队就想做一些大胆的探索:高盐饮食会不会影响小鼠的抗肿瘤免疫。
他们给小鼠安排了高盐饮食(食物含盐量为4%,水的含盐量为1%),让小鼠自由进食。在高盐饮食(HSD)开始两周之后,他们再给小鼠移植MC38结肠腺癌细胞。他们发现,高盐饮食会导致氯化钠在肿瘤中蓄积,而其他器官中蓄积较少,且不会影响小鼠的总体健康状况。
从抗肿瘤效果来看,与正常饮食(NSD)相比,高盐饮食能显著抑制肿瘤的生长。不过,在使用抗CD8单抗清除小鼠CD8阳性T细胞后,高盐的抗肿瘤效果就会完全消失。这说明,CD8阳性T细胞是高盐饮食表现出抗肿瘤作用的关键。
▲高盐饮食抗癌,CD8阳性T细胞是关键
在分析小鼠肿瘤中的免疫细胞变化之后,Lugli团队发现高盐饮食组的肿瘤中CD8阳性T细胞、自然杀伤细胞和CD4阳性T细胞的频率增加,是对照组的两倍有余。
具体到CD8阳性T细胞来说,与对照组相比,高盐饮食组中与终末分化和衰竭相关的转录本(如Prdm1、Eomes、Maf、Hspa1a和Gzmk)减少了,而编码细胞毒性分子的转录本(Gzmf、Gzme、Gzmd、Prf1)或与活化(Tnfrsf9、Nfkb1)和效应分化(Irf8、Csf1、Id2)相关的转录本增加了。
不难看出,高盐饮食在促进免疫激活的同时还消除了免疫抑制。值得注意的是,Lugli团队还发现高盐饮食诱导的CD8阳性T细胞变化,与PD-1抑制剂诱导的相似。
▲高盐饮食改变肿瘤免疫微环境
接下来,Lugli团队探索了高盐饮食重塑CD8阳性T细胞的机制。
简单来说,这是一个谷氨酰胺依赖过程。高盐处理CD8阳性T细胞之后,谷氨酰胺转运体的编码基因表达上调,促进谷氨酰胺的摄入;谷氨酰胺经代谢后产生 KG,而 KG会激活TET酶和JMJD3酶等去甲基化酶的活性,提升CD8阳性T细胞特定基因位点(例如效应分子IFNG和GZMB的编码基因等)的染色质可及性。
简单来说,高盐饮食通过促进CD8阳性T细胞对谷氨酰胺的摄入,从表观遗传的层面实现对T细胞的重编程,增强T细胞的抗肿瘤活性。
▲Lugli团队发现的机制
Zielinski团队的主要结论跟Lugli团队类似,他们也发现氯化钠能增强人CD8阳性T细胞的活化状态和效应功能,而且这些变化与代谢能力增强有关。
只不过在背后的机制上,Zielinski团队有了不同的发现。他们认为高水平的氯化钠会诱导CD8阳性T细胞的Na+/K+-ATP酶活性上调,促进细胞膜电位超极化,增加Ca2+流向胞内,放大TCR信号,促进T细胞活化和代谢重编程。
▲Zielinski团队发现的机制
虽然Zielinski团队发现的机制与Lugli团队不同,但是它们之间并不冲突,应该是互补关系。将二者合在一起,有助于我们更深入地理解氯化钠增强抗肿瘤免疫的机制。
需要提醒大家的是,虽然这两个研究都证明氯化钠可以增强抗肿瘤免疫,但是这一结论目前仍处于临床前探索阶段。因此,我们不能基于这两个研究得出高盐饮食能抗癌甚至是防癌的结论,更不能尝试实验提及的方法。
且不说高盐饮食在临床上是否有抗癌作用,单单长期高盐饮食对人体的多种危害,就足以让大家对高盐饮食敬而远之。
那么这个研究在短期内是不是就没有临床价值了呢?
当然不是。
在这两个研究中,研究人员都做了非常有临床意义的探索:氯化钠处理T细胞,可以增强T细胞治疗在小鼠身上的抗癌效果。这一发现意味着,CAR-T和TCR-T等基于T细胞的细胞免疫疗法的疗效,有望通过简单的处理进步一增强。
▲氯化钠增强过继性T细胞疗法(ACT)和CAR-T疗法的效果
这一发现是非常有希望快速转化到临床应用中去的。
参考文献:
[1].Scirgolea, C., Sottile, R., De Luca, M. et al. NaCl enhances CD8+ T cell effector functions in cancer immunotherapy. Nat Immunol. 2024. doi:10.1038/s41590-024-01923-9
[2].Soll, D., Chu, CF., Sun, S. et al. Sodium chloride in the tumor microenvironment enhances T cell metabolic fitness and cytotoxicity. Nat Immunol. 2024. doi:10.1038/s41590-024-01918-6
[3].Jobin K, Stumpf NE, Schwab S, et al. A high-salt diet compromises antibacterial neutrophil responses through hormonal perturbation. Sci Transl Med. 2020;12(536):eaay3850. doi:10.1126/scitranslmed.aay3850
[4].Rizvi ZA, Dalal R, Sadhu S, et al. High-salt diet mediates interplay between NK cells and gut microbiota to induce potent tumor immunity. Sci Adv. 2021;7(37):eabg5016. doi:10.1126/sciadv.abg5016
[5].C rte-Real BF, Hamad I, Arroyo Hornero R, et al. Sodium perturbs mitochondrial respiration and induces dysfunctional Tregs. Cell Metab. 2023;35(2):299-315.e8. doi:10.1016/j.cmet.2023.01.009
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