喬萬(wàn)佳綜述；劉小軍，2審閱（.蘭州大學(xué) 第一臨床醫(yī)學(xué)院，甘肅 蘭州 730000；2.甘肅省人民醫(yī)院 放療科，甘肅 蘭州 730000）

腫瘤微環(huán)境（tumor microenvironment，TME）由基質(zhì)細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、免疫細(xì)胞等組成[1]，其中免疫細(xì)胞主要包括T 細(xì)胞、B 細(xì)胞和腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞等[2]。由腫瘤細(xì)胞募集和激活的免疫細(xì)胞及相關(guān)基質(zhì)成分在腫瘤生長(zhǎng)的早期階段聚集，形成了抑制腫瘤生長(zhǎng)的炎癥性微環(huán)境。但是，隨著持續(xù)的腫瘤抗原刺激和免疫激活，TME 中的免疫效應(yīng)細(xì)胞和分子被消耗或重塑，形成了抑制性免疫微環(huán)境[3]，促進(jìn)腫瘤持續(xù)進(jìn)展。研究[3]發(fā)現(xiàn)，恢復(fù)免疫系統(tǒng)固有的抗腫瘤能力，重塑TME，有助于發(fā)現(xiàn)針對(duì)抗腫瘤治療的新策略。與正常細(xì)胞不同，腫瘤細(xì)胞能夠重新編程代謝途徑獲取能量[4]。有氧糖酵解是腫瘤細(xì)胞在發(fā)展過(guò)程中形成的突出特征[5]。免疫細(xì)胞在參與代謝調(diào)節(jié)以維持增殖和存活方面與腫瘤細(xì)胞具有相似之處[6]?；罨腡 細(xì)胞經(jīng)過(guò)代謝重編程，即使在有氧的情況下也通過(guò)糖酵解獲取能量[7]。阻斷T細(xì)胞的糖酵解會(huì)損害其產(chǎn)生IFN-γ 的能力，降低抗腫瘤免疫水平[8]。因此調(diào)整腫瘤細(xì)胞的代謝途徑，恢復(fù)T 細(xì)胞的功能，有望提高腫瘤免疫治療的療效[9-10]。

1 T細(xì)胞糖代謝重編程

代謝重編程不僅限于腫瘤細(xì)胞，還可以在免疫細(xì)胞中發(fā)生[11]。通常，幼稚的T 細(xì)胞代謝水平較低，主要依靠游離脂肪酸的線粒體氧化獲取能量。一旦T 細(xì)胞受體（TCR）識(shí)別出抗原并從抗原提呈細(xì)胞（APC）接收到共刺激信號(hào)，T細(xì)胞就會(huì)擴(kuò)增并發(fā)揮效應(yīng)細(xì)胞的功能，使得代謝途徑發(fā)生變化。激活的效應(yīng)T 細(xì)胞轉(zhuǎn)向有氧糖酵解，或同時(shí)上調(diào)氧化磷酸化和有氧糖酵解，以滿足快速增殖的能量代謝需求[12]。由于缺乏儲(chǔ)存大量糖原的能力，活化的T細(xì)胞主要通過(guò)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白1（glucose transporter 1，GLUT1）攝取葡萄糖以滿足其增加的代謝需求[13]。GLUT1在有絲分裂原刺激或TCR激活后迅速定位到細(xì)胞膜表面，成為淋巴細(xì)胞活化的主要標(biāo)志物[14]。增加的GLUT1 表達(dá)和葡萄糖攝取加速了T 細(xì)胞的增殖[15]。研究結(jié)果[16]表明，T細(xì)胞攝取葡萄糖需要共刺激信號(hào)的參與。CD28 刺激信號(hào)通過(guò)PI3K/Akt 通路促進(jìn)GLUT1 向細(xì)胞膜表面易位并增加葡萄糖攝取，進(jìn)而增加有氧糖酵解。T 細(xì)胞產(chǎn)生IFN-γ 時(shí)，需要有氧糖酵解。另外，在CD4+T 細(xì)胞中有氧糖酵解與程序性死亡蛋白-1（PD-1）的表達(dá)水平密切相關(guān)[8]，有可能影響腫瘤免疫治療的療效。

許多關(guān)鍵因子可以介導(dǎo)T 細(xì)胞亞群的功能和代謝。這些代謝檢查點(diǎn)包括轉(zhuǎn)錄因子，如c-Myc和缺氧誘導(dǎo)因子1α（hypoxia-inducible factor-1α，HIF-1α）等。c-Myc 已被證明是T 細(xì)胞激活后代謝重編程的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子[17]。c-Myc 在TCR 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的下游發(fā)揮作用，促進(jìn)有氧糖酵解的發(fā)生和谷氨酰胺的分解，并調(diào)控這些代謝途徑與脂質(zhì)、氨基酸和核酸相互作用。c-Myc 誘導(dǎo)轉(zhuǎn)錄因子AP4，后者維持由c-Myc 啟動(dòng)的糖酵解轉(zhuǎn)錄程序，支持T細(xì)胞的擴(kuò)增[18]。HIF-1α是一種對(duì)氧敏感的轉(zhuǎn)錄因子，也通過(guò)糖酵解增加葡萄糖攝取和分解代謝[19]。敲除負(fù)性調(diào)節(jié)因子Von Hippel-Lindau（VHL），可增強(qiáng)HIF-1α 介導(dǎo)的CD8+T 細(xì)胞的糖酵解[20]。另外，HIF-1α 在提高Th17 細(xì)胞的糖酵解中起著重要作用[21]。HIF-1α 通過(guò)與IL-17 啟動(dòng)子的直接相互作用促進(jìn)Th17細(xì)胞分化，并調(diào)節(jié)Th17細(xì)胞相關(guān)基因的表達(dá)[22]。HIF-1α缺失可抑制Th17細(xì)胞分化，并增強(qiáng)調(diào)節(jié)性T（Treg）細(xì)胞活性，促進(jìn)免疫耐受的發(fā)生[22]。

2 T細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞糖代謝的相互作用

腫瘤細(xì)胞增強(qiáng)的有氧糖酵解作用消耗或降低了腫瘤細(xì)胞外的葡萄糖含量。T 細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞競(jìng)爭(zhēng)葡萄糖的攝取，導(dǎo)致T 細(xì)胞攝取葡萄糖減少，這種代謝失衡會(huì)削弱效應(yīng)T 細(xì)胞的功能。T 細(xì)胞葡萄糖攝取的減少限制了其功能的發(fā)揮，損害哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶點(diǎn)（mTOR）通路的活性、糖酵解能力和IFN-γ產(chǎn)生，并促進(jìn)腫瘤進(jìn)展[23]。據(jù)報(bào)道[24]，由于TME 內(nèi)葡萄糖缺乏，腫瘤浸潤(rùn)T 淋巴細(xì)胞（TIL）通過(guò)增加磷酸烯醇丙酮酸水平，重新調(diào)整其代謝活性。此外，炎癥性CD4+T 細(xì)胞依賴于糖酵解，而Treg 細(xì)胞依賴于線粒體電子傳遞[25]。Treg細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄因子Foxp3調(diào)節(jié)T細(xì)胞代謝，抑制Myc信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和糖酵解，增強(qiáng)氧化磷酸化和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸再生[26]。然而，效應(yīng)T細(xì)胞和M1 巨噬細(xì)胞的激活依賴有氧糖酵解功能[27]。腫瘤細(xì)胞對(duì)葡萄糖的利用超過(guò)了免疫細(xì)胞，導(dǎo)致免疫細(xì)胞IFN-γ生成減少，Ca2+依賴性途徑下調(diào)，T細(xì)胞運(yùn)動(dòng)性和細(xì)胞毒性功能下降，并導(dǎo)致巨噬細(xì)胞的促炎功能降低[23,28-29]。

腫瘤細(xì)胞采用不同的機(jī)制來(lái)獲取更多的葡萄糖。糖酵解關(guān)鍵酶己糖激酶2表達(dá)增加，使腫瘤細(xì)胞糖酵解增加，減少T細(xì)胞的葡萄糖攝取和IFN-γ的產(chǎn)生[24]。細(xì)胞內(nèi)葡萄糖缺乏誘導(dǎo)T細(xì)胞中PD-1的持續(xù)表達(dá)，介導(dǎo)免疫耐受的發(fā)生[8]。T 細(xì)胞葡萄糖的缺乏還可能通過(guò)減少TCR 生成和下調(diào)mTOR 和PI3K 信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，并激活脂肪酸β氧化（fatty acid beta-oxidation，F(xiàn)AO）等，募集更多的CD4+Treg細(xì)胞[30-31]。T細(xì)胞PD-1和腫瘤細(xì)胞PD-1 配體-1（PD-L1）的結(jié)合直接抑制T細(xì)胞的糖酵解，并促進(jìn)T細(xì)胞的FAO生成，進(jìn)而抑制T 細(xì)胞的抗腫瘤功能[30]。研究結(jié)果[10,23]表明，針對(duì)細(xì)胞毒性T 淋巴細(xì)胞相關(guān)抗原4（CTLA-4）、PD-1 和PD-L1 的免疫檢查點(diǎn)抑制劑可恢復(fù)T 細(xì)胞糖酵解的發(fā)生和IFN-γ的產(chǎn)生，逆轉(zhuǎn)免疫耐受。

3 靶向糖代謝提高腫瘤免疫療法的療效

代謝靶向劑是以代謝物為靶點(diǎn)的分子靶向藥物，主要利用腫瘤細(xì)胞對(duì)葡萄糖的依賴性，恢復(fù)正常能量代謝。然而，由于T細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞代謝的相似性，代謝靶向劑可能會(huì)損害T 細(xì)胞的功能。因此，理想的代謝靶向劑應(yīng)限制腫瘤細(xì)胞的糖酵解活性，同時(shí)促進(jìn)T細(xì)胞糖酵解，使代謝平衡偏向于有利于腫瘤清除的方向，并增加腫瘤特異性免疫反應(yīng)。

糖酵解是效應(yīng)T細(xì)胞功能所必需。因此，尋找一種策略用以阻斷腫瘤細(xì)胞的能量代謝，同時(shí)改善T細(xì)胞的營(yíng)養(yǎng)攝取，具有較大的挑戰(zhàn)性。腫瘤細(xì)胞PD-L1通過(guò)PI3K/Akt 和mTOR 途徑增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞的糖酵解[23]。PD-1結(jié)合PD-L1后，活化的T細(xì)胞改變了能量代謝的類型，抑制了糖酵解，增加FAO 反應(yīng)[30,32]。PD-1/PD-L1檢查點(diǎn)抑制劑也有可能通過(guò)調(diào)節(jié)T細(xì)胞代謝，促進(jìn)T細(xì)胞的細(xì)胞毒作用[23]。一些研究強(qiáng)調(diào)了使用細(xì)胞因子調(diào)節(jié)T細(xì)胞代謝的潛力。例如，IL-2通過(guò)誘導(dǎo)PI3K/Akt 途徑促進(jìn)T 細(xì)胞的糖酵解[33]。重組IL-2 免疫細(xì)胞因子可增加腫瘤浸潤(rùn)細(xì)胞毒性T 淋巴細(xì)胞的數(shù)量，并增強(qiáng)其抗腫瘤作用[34]。2-脫氧葡萄糖（2-deoxyglucose，2-DG）在結(jié)構(gòu)上與葡萄糖相似，但會(huì)抑制己糖激酶的活性，從而抑制糖酵解，使腫瘤細(xì)胞的代謝中斷，包括ATP 消耗、生物合成途徑受損等[35]。2-DG與化療藥物聯(lián)合應(yīng)用時(shí)可將通常的腫瘤細(xì)胞死亡刺激轉(zhuǎn)化為抗腫瘤免疫反應(yīng)水平的提高[36]。2-DG 還被證明在CD8+T 細(xì)胞活化時(shí)，增加了記憶性T 細(xì)胞的生成和抗腫瘤功能[37]。TME 中高乳酸濃度會(huì)阻止T細(xì)胞中乳酸排出，干擾T細(xì)胞的代謝和功能。抑制乳酸脫氫酶（lactate dehydrogenase，LDH）可以使增殖的T 細(xì)胞免受高乳酸干擾，從而增強(qiáng)抗腫瘤免疫反應(yīng)[38]。

丙酮酸激酶M2（pyruvate kinase M2,PKM2）是丙酮酸激酶的同工酶，促使腫瘤細(xì)胞代謝重新編程[39]。研究結(jié)果[40]表明，PKM2 的小分子抑制劑具有抗腫瘤作用。PKM2 小分子激活劑TEPP-46 可以誘導(dǎo)PKM2四聚體化并阻止其核易位，從而抑制T細(xì)胞活化、限制Th17 和Th1 細(xì)胞發(fā)育[41]。然而，PKM2 可以調(diào)控腫瘤細(xì)胞中PD-L1的表達(dá)，TEPP-46則可抑制PD-L1 在腫瘤細(xì)胞中的表達(dá)[42]。因此，PKM2 在調(diào)控抗腫瘤免疫應(yīng)答中具有重要作用。

二氯乙酸鹽（dichloroacetate，DCA）是靶向抑制丙酮酸脫氫酶激酶的藥物。DCA促進(jìn)腫瘤細(xì)胞代謝類型從糖酵解到氧化磷酸化的轉(zhuǎn)化，抑制腫瘤細(xì)胞的增殖[43]。然而，DCA 用作抗腫瘤藥卻會(huì)誘導(dǎo)Treg細(xì)胞分化，并可能導(dǎo)致免疫監(jiān)視功能下降[44]。有趣的是，一種靶向線粒體、含有DCA前藥的納米顆粒可以改變TME，提高抗腫瘤免疫反應(yīng)，發(fā)揮抗腫瘤作用[45]。當(dāng)含有DCA前藥的納米顆粒與免疫檢查點(diǎn)抑制劑聯(lián)合應(yīng)用時(shí)，TIL細(xì)胞數(shù)量顯著增多[45]。

此外，雖然增強(qiáng)的糖酵解可以促進(jìn)效應(yīng)T細(xì)胞的功能及其終末分化，但抑制糖酵解會(huì)誘導(dǎo)記憶性CD8+T 細(xì)胞的生成，這些細(xì)胞具有持久的抗腫瘤功能[37]。研究結(jié)果[46]表明，mTOR 復(fù)合物1（mTORC1）可影響CD8+T 細(xì)胞的細(xì)胞毒功能，而mTORC2 活性則可調(diào)控CD8+T 細(xì)胞的記憶功能，而記憶細(xì)胞更依賴于FAO。因此，提高T細(xì)胞的糖酵解可以增強(qiáng)T細(xì)胞的細(xì)胞毒作用，有利于產(chǎn)生快速的抗腫瘤效應(yīng)，然而抑制T 細(xì)胞的糖酵解卻有助于誘導(dǎo)記憶T 細(xì)胞的產(chǎn)生，后者對(duì)于控制腫瘤復(fù)發(fā)至關(guān)重要。

過(guò)繼細(xì)胞療法（adoptive cellular therapy，ACT）是一種利用腫瘤反應(yīng)性T 細(xì)胞清除腫瘤細(xì)胞的免疫療法[47]。然而，缺乏葡萄糖的TME 限制了T 細(xì)胞的有氧糖酵解，抑制了T細(xì)胞的殺瘤功能，使ACT的療效受到限制。研究結(jié)果[48]發(fā)現(xiàn)，在ACT 治療無(wú)效的黑色素瘤患者中，腫瘤細(xì)胞的糖酵解活性明顯升高，這表明腫瘤細(xì)胞糖酵解會(huì)競(jìng)爭(zhēng)性抑制過(guò)繼性T 細(xì)胞的功能。使用LDH-A抑制劑抑制腫瘤糖酵解可增加黑色素瘤細(xì)胞對(duì)T 細(xì)胞殺傷的敏感性，并提高對(duì)ACT的反應(yīng)。另外，嵌合抗原受體-T（CAR-T）細(xì)胞中的共刺激結(jié)構(gòu)域?qū)τ赥細(xì)胞的糖代謝也具有重要影響[49]。CAR 結(jié)構(gòu)中CD28 信號(hào)的引入可促進(jìn)T 細(xì)胞的葡萄糖攝取，增加GLUT1 表達(dá)，使得CAR-T 細(xì)胞糖酵解活性增強(qiáng)，能夠發(fā)揮效應(yīng)T細(xì)胞的早期優(yōu)勢(shì)[50]。上述研究結(jié)果支持靶向腫瘤糖酵解有望作為克服免疫抵抗的治療策略。

4 結(jié)語(yǔ)

本文綜述了T 細(xì)胞代謝重編程及其與腫瘤細(xì)胞之間的相互作用。和腫瘤細(xì)胞類似，TME 中T 細(xì)胞也會(huì)發(fā)生代謝重編程，且與腫瘤細(xì)胞糖代謝具有重要的相互作用。腫瘤細(xì)胞中過(guò)量葡萄糖的攝入，會(huì)導(dǎo)致T 細(xì)胞葡萄糖攝取減少。腫瘤細(xì)胞可通過(guò)糖酵解誘導(dǎo)TME 形成酸性微環(huán)境，從而抑制T 細(xì)胞的抗腫瘤功能。T細(xì)胞PD-1通路的激活可改變糖代謝的類型，免疫檢查點(diǎn)抑制劑對(duì)T細(xì)胞糖酵解具有促進(jìn)作用，TME內(nèi)腫瘤細(xì)胞和免疫細(xì)胞糖酵解的平衡利用，以及針對(duì)腫瘤細(xì)胞或免疫細(xì)胞代謝特征采取的藥物干預(yù)措施，可能與當(dāng)前的腫瘤免疫和靶向療法產(chǎn)生協(xié)同作用，進(jìn)一步增強(qiáng)抗腫瘤效應(yīng)。因此，免疫細(xì)胞代謝研究成為抗腫瘤免疫反應(yīng)和免疫治療中一個(gè)重點(diǎn)內(nèi)容，可進(jìn)一步研究糖酵解抑制劑對(duì)不同類型腫瘤及不同發(fā)展階段的T 細(xì)胞功能的影響?？紤]到糖酵解抑制劑不僅抑制腫瘤細(xì)胞的糖酵解，還可能干擾T細(xì)胞代謝，因而尤其需要關(guān)注靶向代謝劑與免疫療法的相互作用，并在具有免疫活性的動(dòng)物模型中評(píng)估其靶向代謝劑的長(zhǎng)期作用。靶向糖代謝不僅可以提高腫瘤免疫療法的療效，還可作為克服免疫抵抗的新的治療策略。