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！" V" c* O: ?9 N6 i  y5 a
来源：奇点糕 2024-03-27 10:52
1 N3 D' I0 X% b) i' h, c* H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。
% r3 C  G7 @) Z: ]6 O# @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。" T- u8 k6 F4 ]; U) f9 x
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。
$ e7 [6 W/ y- M: P7 e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。
% |; s2 m2 {+ E0 _% m研究发表在《免疫》上[1]。
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7 w' ?2 X7 _* W0 f论文首页截图, S2 G8 Q# c1 b, F+ ~: |; f
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。
' X8 i' S) d( \% R, b. KCD8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。
2 H( }( D! V' l, Z- y: s9 Q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。
# T; l8 J3 Z$ s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。' |- z  h" r3 u7 z
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。4 u# F- S* E, ^8 X9 c
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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& N; m3 |) N! o% D- v% {1 q3 K7 ~! t6 f主要结果
+ N1 }( W& ^( \( @9 z, y% f0 ?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。
. W& ]' K$ y* [& t' S  g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。. f7 D) [) t6 {4 s
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。6 ]. d. Q) ?$ o1 r, O

5 Z! o- b$ L! l' c8 ~8 [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。
9 b- ?( j3 S. i: A- [; p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。' {2 Y5 }0 U- h& v
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。5 }7 D5 ^2 u. p: k8 p/ w- _
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。
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结合动力学数据
$ P: ^  ^: _! \8 b+ e3 T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。* {  s% R, a) Q, |9 r. v, g
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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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。+ P& j1 d* q* x4 |6 i" g( Y
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。
! Q6 \6 z9 H* [2 ^1 {1 B6 C* b" l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。6 u: k$ Q8 b5 ?

; v/ d3 [- O# T( N/ R  q! W; N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。
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7 }3 @+ N; {2 R2 b9 x5 l- X研究机制图0 V4 ~3 ^8 q; d( W" I# V$ r  j
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。; F. p! ]! R+ O( o+ P
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