中国科大团队首次发现，肠菌代谢物可通过调节T细胞内钙离子外排，抑制T细胞抗癌活性

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《免疫》：中国科大团队首次发现，肠菌代谢物可通过调节T细胞内钙离子外排，抑制T细胞抗癌活性！) B; }5 W; G3 R! b% Z0 {! M% g9 d
来源：奇点糕 2024-03-27 10:52
. P, h" m& o$ y该研究揭示了结直肠癌通过C. scindens产生的DCA来逃避CD8阳性T细胞攻击的新机制，这也为理解肠道肿瘤、肠菌与免疫系统之间的相互作用提供了新的视角。
( c7 M4 R0 M5 S近期，中国科学技术大学生命科学与医学部朱书/潘文团队发表了一项重要研究成果，揭示了结直肠癌逃避CD8阳性T细胞攻击的新机制。# d* a8 S( v- A$ n& Q6 u7 @, E
他们发现，肠道微生物C. scindens可通过产生DCA来抑制CD8阳性T细胞的抗肿瘤免疫反应，促进肿瘤生长。
. u" E; B2 L# x4 q- q机制上，DCA可以与CD8阳性T细胞膜上的钙泵（PMCA）结合，促进了细胞内钙离子外排，抑制了细胞内钙离子-活化T细胞核因子（NFAT）2信号传导，最终影响CD8阳性T细胞的活化和效应功能。通过胆汁酸螯合，以及靶向C. scindens的噬菌体可以有效阻止小鼠结直肠癌的进展。
+ T; I8 p1 b+ b" }  r研究发表在《免疫》上[1]。4 L* E/ h2 Y) E* Y7 l# S
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论文首页截图0 F. ]# C8 A! }
CD8阳性T细胞作为一种效应淋巴细胞，是人体免疫系统的重要组成部分，在人体抗肿瘤免疫应答中扮演关键角色。2 U9 K$ ]+ F% m  q, t" D1 x
CD8阳性T细胞的活化和效应功能涉及细胞质钙离子信号转导机制，具体来说，在肿瘤发生早期，初始CD8阳性T细胞在抗原刺激下，启动T细胞受体信号转导，使细胞内钙离子浓度增加，进一步让细胞质中的NFAT2脱磷酸化，进入细胞核，通过在细胞核中启动IFN-γ和TNF等效应分子转录表达，来实现自身的的活化。
! R. {7 p1 q( C% K% Y活化后的CD8阳性T细胞通过分泌颗粒酶B、IFN-γ和TNF等效应因子来帮助身体清除肿瘤。有不少研究发现，在结直肠癌肿瘤微环境中会出现CD8阳性T细胞功能异常现象。
* z$ ?) l) V4 `+ v. x# }9 d此外，一些肠道微生物代谢产物，如DCA，已被证明可以调节CD4阳性T细胞的分化。鉴于此，研究人员猜想，CD8阳性T细胞的功能异常可能也与肠道微生物及其代谢产物有关。
& W, W6 Z2 ~" n3 {3 s" A/ G为了验证这一猜想，研究人员挑选了一个包含73种肠道微生物代谢产物的小分子化合物库，然后测试这些代谢物对CD8阳性T细胞功能的影响。
7 M) l  i& m& H4 j0 ^3 ]  N结果发现，DCA会降低细胞表面标记物CD69、CD25和CD44，以及颗粒酶B、IFN-γ、TNF等效应因子的表达，从而抑制CD8阳性T细胞的激活和效应功能。
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5 b# O1 g$ O; v) m$ V主要结果
2 H; ~, O8 M3 b/ C进一步，研究人员发现，DCA是CD8阳性T细胞的效应功能的负调节因子，即DCA对CD8阳性T细胞的效应功能的抑制呈现剂量依赖性。而其他次级胆汁酸，如石胆酸（LCA）、牛磺酸脱氧胆酸（TUDCA）则没有这样明显的免疫抑制作用。/ a( _! X8 g: X* p6 {0 y- d+ r6 e
正如上文所说，CD8阳性T细胞的活化涉及到钙离子信号通路，因此，研究人员想知道DCA是否是通过影响钙离子信号通路通路来抑制CD8阳性T细胞的效应功能。( g2 ?1 k' a6 V$ k3 j) K; V
通过利用钙离子荧光染料检测CD8阳性T细胞内钙离子流动情况，研究人员发现，经过DCA处理后，细胞内钙离子浓度减少了。由于钙离子-NFAT2是CD8阳性T细胞活化的关键，经过免疫印记分析后，研究人员发现，DCA明显抑制了NFAT2的入核以及转录活性。
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( `( h; [: o- g6 [6 B* r) m5 Q以上结果说明，DCA通过抑制钙离子-NFAT2信号通路来影响CD8阳性T细胞的效应功能。
5 k% P) E. h3 a" i, |+ W进一步，研究人员想知道，细胞质中钙离子的减少，究竟是因为钙离子从细胞质外流到细胞外了，还是从细胞质内流到细胞器中了。于是，研究人员着重关注了几个钙泵，包括细胞膜上的PMCA、内质网上的SERCAs和线粒体上的MCU。
! [7 U9 _  f+ f. k2 B通过阻断这些钙泵，研究人员发现，PMCA抑制剂可以改善经DCA处理后的CD8阳性T细胞的效应功能，而阻断SERCAs和MCU则没有效果。$ S" ^. c& [2 A/ P6 K$ R
为了确定DCA和PMCA之间的联系，研究人员又进行了免疫共沉试验，结果发现，DCA与PMCA之间存在很强的亲和力。7 D- _: J( n/ n2 p" G9 K6 _6 v0 G
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结合动力学数据) E7 n' N7 T+ w
这一结果证明，DCA可通过与细胞膜上的PMCA结合，加速了钙离子外排，进而影响了钙离子-NFAT2信号通路，最终抑制了CD8阳性T细胞的效应功能。
* n  s0 H4 v+ |! h  O. Y- G; g1 ?- s接下来，通过构建结直肠癌小鼠模型，研究人员发现，DCA对CD8阳性T细胞的影响可以在小鼠体内复现，即同样发现，DCA可通过抑制CD8阳性T细胞的抗肿瘤免疫反应来促进小鼠肿瘤的生长。
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$ k3 y9 H1 F8 ~9 q. m+ ]- G此外，研究人员也在2个月内未接受抗生素治疗的结直肠癌患者粪便中观察到，DCA浓度与CD8阳性T细胞效应因子的表达水平呈负相关。% F# ~4 i5 |9 W& v; i; N5 c
进一步，研究人员收集了51名结直肠癌患者的粪便样本和肿瘤切片，并对这些粪便样品进行了Shotgun metagenomic测序，最终筛选出了两个在粪便中富集，且与CA分解有关的菌株C. scindens和B. fragilis。4 V/ P2 I: ?; }2 c% q6 |: J4 i# t
通过构建抗生素预处理小鼠模型，研究人员发现，C. scindens菌株定植才是导致DCA浓度增加、肿瘤生长加快以及肿瘤微环境中CD8阳性T细胞出现功能异常的关键。! b$ U2 q- M3 K8 r; p. n: r& f

, g: s0 {( c) I$ K3 b& B8 u, T1 e1 i最后，研究人员观察到，通过使用胆汁酸螯合剂，以及靶向C. scindens的噬菌体可以阻止小鼠结直肠癌的进展，并改善CD8阳性T细胞的抗肿瘤功能。9 g/ r& A1 L6 ^
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研究机制图
) |* q& p, B9 g2 j3 D6 h总之，该研究揭示了结直肠癌通过C. scindens产生的DCA来逃避CD8阳性T细胞攻击的新机制，这也为理解肠道肿瘤、肠菌与免疫系统之间的相互作用提供了新的视角。
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