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肿瘤微环境-树突状细胞的激活(二)

瘦素 HK2 肿瘤

树突状细胞的激活(二)


DC的激活受到多种因素的影响,且方式各不相同。本篇文章主要描述几种DC细胞激活的影响因素及其影响机制。



瘦素

瘦素是一种脂肪细胞衍生的激素/细胞因子,在代谢和免疫中都起着重要作用,对于DC激活和完全成熟至关重要:

瘦素可通过增加葡萄糖消耗、乳酸生成、激活信号传导及转录激活蛋白3通路上调己糖激酶2(Hexokinase 2,HK2)表达量,从而提高DC的糖酵解能力,进而增强DC的免疫功能。糖酵解抑制剂2-脱氧-d-葡萄糖(2-DG)可抑制瘦素刺激的DC活化;STAT3抑制剂可抑制瘦素增强的HK2表达。
  • 瘦素上调IL-1β、IL-6、IL-12、TNF-α和MIP-1α的表达,可有效促使未成熟DCs(immature DCs,im-DCs)分化为成熟DCs(mature DCs,mDCs),进而刺激效应T细胞发挥免疫功能(图1)。
  • 瘦素下调DC产生的IL-10及TGF-β,可抑制im-DCs分化为免疫耐受型DCs,并驱动幼稚T细胞向Th1表型分化。
  • 瘦素通过激活核因子κB(NF-κB)、bcl-2及bcl-XL的表达上调,抑制DCs自发或经UVB诱导的细胞凋亡。



图1 单核细胞衍生的活化树突状细胞与耐受性树突状细胞的分化

图片来源:PMID:31736936


瘦素缺乏可导致:
  • mDCs大量减少,DCs成熟标志物的表达降低;
  • IL-12、TNF-α和IL-6的表达量降低,im-DCs难以分化为mDCs;
  • IL-10及TGF-β的表达量升高,im-DCs易分化为免疫耐受型DCs;
  • DC诱导CD4+T细胞增殖的能力降低。

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LKB1

DC中LKB1信号通路在DC的代谢发挥重要作用,可通过限制调节性T细胞(Treg cell)的过度增殖及其导致的癌变和Th17细胞应答,促进保护性抗肿瘤免疫并维持适当的免疫稳态。当LKB1缺失时,DCs mTOR信号通路被激活并发生代谢紊乱、成熟异常、细胞因子和免疫调节分子表达异常。阻断LKB1缺陷DC中mTOR信号通路后,可以部分纠正LKB1缺失引起的DC成熟异常和Treg细胞过度增殖。

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TSC1

结节性硬化症蛋白复合物亚基1(tuberous sclerosis complex subunit 1,TSC1)是一种维持机体免疫稳态的重要蛋白质复合体,可通过下游的Rheb分子下调mTORC1活性,进而保障DCs正常的生长发育过程,具有优异的抗癌作用。反之,TSC1缺失会使mTORC1活性增强,促使DC祖细胞倾向于分化为其他谱系的细胞,抑制DC的发育和分化,并削弱了DC介导的效应性1型辅助性T细胞(type 1 helper T cell, Th1)应答(图2)。


图2 阐明稳态DC中代谢和表观遗传学相互调节的工作模型

图片来源:PMID:31433805


由于缺乏PAMP和炎症,稳态DC仅接收来自环境的紧张信号,从而通过TSC1/TSC2调节mTOR激活和脂肪酸合成,确保MHC-I和IL-7的充分表达。在缺乏TSC1的情况下,mTOR变得过度活化,从而抑制DC生长发育,降低机体免疫功能。

α-KG,α-酮戊二酸;ACC1,乙酰辅酶A羧化酶1;acetyl-CoA,乙酰辅酶A;Acly,ATP柠檬酸裂解酶;DC,树突状细胞;FA,脂肪酸;FAO,脂肪酸氧化;Fasn,脂肪酸合成酶;Glut1,葡萄糖转运蛋白1;IL,白细胞介素;malonyl-CoA,丙二酰辅酶A;MHC,主要组织相容性复合体;mTOR,雷帕霉素机制靶标;p-AKT、磷酸化AKT;PAMP,病原体相关分子模式;TCA,三羧酸,TSC1,结节性硬化复合物亚基1;TSC2,结节性硬化复合物亚基2

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TAK1

TAK1在DC生长发育、发挥功能,延长生存等方面发挥重要作用:

TAK1可通过诱导DC前体细胞的产生促进DC的分化与增殖。
  • TAK1能够整合来自TLR、CD40和RANK的信号,进而活化下游NF-kB和AKT-Foxo通路以维持DC存活。
  • 缺失TAK1的DCs会加速凋亡,尤其是淋巴组织中CD8+ DCs和非淋巴组织中CD103+ DCs,进而导致DC显著减少。
  • DC缺失TAK1后使髓样增殖性异常,进而打破T细胞稳态并且抑制效应T细胞启动及其免疫功能的发挥。


目前大多数有关DC生长发育及活化的相关研究还停留在体外培养的DCs,因此常忽略了DC所处的原位微环境对其代谢的复杂性影响。随着单细胞测序技术和质谱技术的广泛应用,DC发育以及DC分化和功能的转录调控研究得到了极大的促进。期待以后能有更多DCs相关的研究,为各种相关疾病的诊断与治疗提供更为清晰明了的思路,以期提高治疗预后水平。

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参考文献

[1]Bai Z, Ye Y, Ye X, et al. Leptin promotes glycolytic metabolism to induce dendritic cells activation via STAT3-HK2 pathway[J]. Immunol Lett. 2021, 239:88-95.
[2]Fucikova J, Palova-Jelinkova L, Bartunkova J, et al. Induction of Tolerance and Immunity by Dendritic Cells: Mechanisms and Clinical Applications[J]. Front Immunol. 2019, 10:2393.
[3]Shi L, Chen X, Zang A, et al. TSC1/mTOR-controlled metabolic-epigenetic cross talk underpins DC control of CD8+ T-cell homeostasis[J]. PLoS Biol. 2019, 17(8):e3000420.
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本文转载自科医联创。

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