李曉鵬　胡寶光

【摘要】 乳酸作為腫瘤細胞的重要代謝產(chǎn)物，在腫瘤的發(fā)生、發(fā)展及腫瘤免疫中發(fā)揮了重要作用。近些年來，腫瘤免疫代謝成為研究熱門課題，乳酸作為重要的腫瘤代謝產(chǎn)物，乳酸與腫瘤相關免疫細胞研究隨之也成為研究熱門課題。隨著腫瘤免疫治療的深入，NK細胞已然成為了下一個免疫治療的目標對象之一，進一步了解NK細胞在腫瘤免疫中的作用顯得尤為重要，乳酸對于NK細胞的影響也是一個潛在的免疫治療方向。故本文綜述了乳酸在腫瘤微環(huán)境（TME）中對腫瘤細胞及NK細胞的影響。

【關鍵詞】 乳酸 NK細胞 腫瘤免疫 免疫逃避 腫瘤微環(huán)境

Effect of Lactic Acid on Tumor Cells and NK Cells in Tumor Microenvironment/LI Xiaopeng， HU Baoguang. //Medical Innovation of China， 2023， 20（09）： -166

[Abstract] As an important metabolite of tumor cells， lactic acid plays an important role in tumor genesis， development and tumor immunity. In recent years， tumor immune metabolism has become a hot research topic. As an important tumor metabolite， lactic acid and tumor related immune cell research has also become a hot topic of research. With the development of tumor immunotherapy， NK cells have become one of the next targets of immunotherapy. It is particularly important to further understand the role of NK cells in tumor immunity. The effect of lactic acid on NK cells is also a potential direction of immunotherapy. Therefore， this article reviews the effects of lactic acid on tumor cells and NK cells in tumor microenvironment （TME）.

[Key words] Lactic acid NK cells Tumor immunity Immune evasion Tumor microenvironment

First-author's address： Binzhou Medical University Hospital， Binzhou 256600， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2023.09.038

腫瘤代謝中，腫瘤細胞通過瓦博格效應（Warburg effect）產(chǎn)生大量乳酸，腫瘤微環(huán)境（TME）中的乳酸濃度可高達10～30 mM，而正常生理條件下的乳酸濃度為1.5～3.0 mM[1]。作為微環(huán)境的重要組成部分，乳酸的作用是多種多樣的，可以在不同的情況下發(fā)揮不同的作用，進而影響TME內的多種細胞活動[2]，包括促進病毒感染、腫瘤生長、急慢性炎癥、敗血癥和免疫抑制等[3]。研究表明，腫瘤細胞向細胞外分泌乳酸產(chǎn)生“乳酸差”，繼而形成“內堿外酸”的pH穩(wěn)態(tài)，促進腫瘤的生長與遷徙。不僅如此，最近也有研究表明，乳酸還可以通過乳酸化修飾機制影響腫瘤細胞本身的蛋白分子表達，進而影響腫瘤細胞及TME中其他細胞的功能，如自然免疫細胞和適應性免疫細胞[4]。研究已經(jīng)明確，腫瘤免疫是針對腫瘤細胞殺傷為主的細胞免疫，其中的NK細胞發(fā)揮了重要的作用[5]。由于相關研究不足，乳酸與NK細胞之間的聯(lián)系尚不清楚。本文將就TME中乳酸與NK細胞的相互影響在腫瘤免疫中的研究進展進行綜述。

1 乳酸與腫瘤

1.1 乳酸與腫瘤發(fā)生、發(fā)展 腫瘤微環(huán)境中的乳酸對腫瘤的發(fā)生發(fā)展起到了重要的作用。乳酸是G蛋白偶聯(lián)受體（GPR81）的內源性配體，細胞分泌的乳酸可作為信號傳導分子可能通過自分泌和旁分泌兩個過程發(fā)揮作用[6]。同時，乳酸作為細胞代謝產(chǎn)物，與腫瘤細胞之間相互作用。Lambert等[7]的研究表明，腫瘤細胞源性乳酸可激活哺乳動物Rapamy-CIN復合物1，進而抑制TFEB及其下游靶基因編碼液泡質子泵D2組分（MTORC1）的ATP6V0D2的表達，他們發(fā)現(xiàn)ATP6V0D2基因缺陷小鼠比正常小鼠生長更快，而且分泌更多的血管內皮生長因子（VEGF），從而促進腫瘤的生長。此外，他們還發(fā)現(xiàn)ATP6V0D2的高表達與肺癌患者的術后生存率有關。Chen等[8]的研究提示，乳酸激活的巨噬細胞可通過激活GPR132基因促進乳腺癌細胞黏附、遷移和侵襲。根據(jù)Nikoobakht等[9]的研究，顱咽管瘤、星形細胞瘤及其轉移灶均比正常組織擁有更高的乳酸濃度，這可能提示乳酸濃度的增加可能與惡性程度和較高等級有關。相關研究發(fā)現(xiàn)，乳酸濃度與患者預后密切相關。如前所述，Chen等[8]研究還發(fā)現(xiàn)GPR132的低表達與乳腺癌患者更好的生存率相關，從而表明乳酸濃度與乳腺癌的預后有關，Nikoobakht等[9]研究提示乳酸濃度的增加可能是顱咽管瘤、星形細胞瘤等腫瘤惡性程度和較高等級的標志。同時，Walenta等[10]的研究發(fā)現(xiàn)在子宮頸癌中高乳酸水平可能與腫瘤轉移、復發(fā)及限制患者的生存有關。

1.2 乳酸與腫瘤免疫 在TME中，乳酸可與多種腫瘤相關免疫細胞相互影響。Wang等[1]綜述了乳酸可能對腫瘤微環(huán)境中的免疫細胞的影響：首先，乳酸會影響并損害單核細胞向樹突狀細胞（DCs）的分化，從而降低其抗原提呈功能。然后，乳酸會抑制免疫效應細胞的抗腫瘤活性，包括NK細胞和細胞毒性T細胞。最后，乳酸可促進M2巨噬細胞樣腫瘤相關巨噬細胞、N2中性粒細胞樣腫瘤相關中性粒細胞、髓源性抑制細胞和調節(jié)性T細胞等免疫抑制細胞的浸潤，從而有效抑制抗腫瘤免疫應答，促進腫瘤免疫。乳酸可通過減弱免疫細胞殺傷和增強免疫抑制兩方面發(fā)揮作用。乳酸減弱免疫細胞殺傷方面，Ping等[11]的研究發(fā)現(xiàn)，缺氧可降低miR-34a

的表達，從而導致失去了miR-34a對乳酸脫氫酶（LDHA）的調控，從而增加了胃癌腫瘤微環(huán)境中乳酸水平，從而導致輔助性T細胞1（Th1）和細胞毒性T淋巴細胞的減少，進而損害了胃癌微環(huán)境中免疫應答功能。黑色素瘤中LDHA相關的乳酸積累也可抑制T細胞和NK細胞對腫瘤的監(jiān)視[12]。乳酸改變了樹突狀細胞（也稱DC細胞）的抗原表型和功能活性，并且單獨可與腫瘤細胞因子M-CSF和IL-6組合產(chǎn)生特殊的腫瘤相關DC細胞表型，進而出現(xiàn)CD1a的低表達和IL-12的低分泌[13]。乳酸增強免疫抑制方面：乳酸可以促進Treg細胞的增殖及功能，Watson等[14]的研究表明，通過人為缺失Treg細胞中乳酸轉運蛋白MCT1，導致腫瘤生長緩慢，對免疫療法的反應增強，表明乳酸攝取對于外周Treg細胞的功能是不可缺少的。Yang等[15]提出，放療增強了胰腺癌的Warburg效應和乳酸生成，其作用可能是乳酸信號通過GPR81/雷帕霉素（mTOR）/缺氧誘導因子（HIF）-1α/STAT3通路激活髓源性抑制細胞（MDSCs），抑制免疫效應細胞的作用，從而有利于腫瘤的生長。Deng等[16]的研究發(fā)現(xiàn)乳酸進入肝細胞癌TME后，中性粒細胞向N2表型極化，且腫瘤微環(huán)境中的乳酸還可通過MCT1/NF-κB/COX-2通路誘導中性粒細胞PD-L1表達，從而抑制抗腫瘤免疫的細胞毒性。乳酸對于NK細胞的影響將在下一章節(jié)重點論述。

1.3 乳酸影響腫瘤的其他方面 除了上述方面，乳酸目前被認為是一種多效性信號分子，能夠調節(jié)免疫炎癥反應、血管生成和纖維化等方面[17]。乳酸既能影響傳統(tǒng)的血管形成，也可促進血管擬態(tài)（一種由腫瘤細胞EMT轉換為內皮細胞，繼而形成類似血管結構，允許血液通過）的形成[18]。Liu等[19]的研究發(fā)現(xiàn)沉默HBXIP基因可降低了膀胱癌細胞的葡萄糖攝取和乳酸生成，繼而影響到了血管擬態(tài)的形成，之后他們用葡萄糖和乳酸刺激與HBXIP沉默的膀胱癌細胞共培養(yǎng)的人臍靜脈內皮細胞（HUVECs），HUVECs的細胞活力、遷移和管形成等能力得到了逆轉，實驗證明葡萄糖刺激證實HBXIP通過調節(jié)腫瘤細胞的葡萄糖攝取進一步促進糖酵解，而乳酸刺激證明糖酵解進一步促進血管生成。De Saedeleer等[20]的研究表明，乳酸驅動的HIF-1α在巨噬細胞中的穩(wěn)定與腫瘤血管生成和生長有關。

2 TME中的乳酸對NK細胞的影響

2.1 乳酸影響NK細胞的活性及細胞死亡 乳酸在TME中的積累主要是由于腫瘤細胞及腫瘤相關成纖維細胞產(chǎn)生與腫瘤細胞利用的差值所致，腫瘤細胞主要利用葡萄糖進行糖酵解代謝，而NK細胞的主要能量來源是TME中的葡萄糖，這種由缺氧和癌基因等多種因素誘導的癌細胞加速糖酵解可能是NK細胞活性的一個不利環(huán)境，因為它不僅導致乳酸積累，而且降低了TME中葡萄糖的可利用性，從而使NK細胞的活性下降[21]。純化的人NK細胞在乳酸存在下培養(yǎng)72 h，對K562細胞進行溶細胞活性測定，發(fā)現(xiàn)其細胞毒活性明顯降低，Husain等[22]的研究表明，TME局部pH從6.8降低到6.0會導致NK細胞活性的顯著降低，細胞外環(huán)境中高水平的乳酸可降低MTORC信號活性，不利于NKT細胞的存活，但有利于CD4+T細胞的存活。此外，NKT細胞減少IL-4和IL-17的產(chǎn)生，但不減少γ干擾素（IFN-γ）的產(chǎn)生，這提示了IFN-γ的表達更能抵抗高乳酸引起的細胞應激[23]。由于腫瘤細胞的快速生長，高乳酸常是伴隨著缺氧等條件產(chǎn)生的，繼而產(chǎn)生各種因素導致的細胞死亡，Long等[24]的研究提示下調MCT4會使pH值升高和細胞外乳酸濃度降低，且對NK細胞的關鍵作用可能是通過誘導自噬作為一種代償性代謝機制發(fā)揮的作用。乳酸濃度大于20 mM可導致NK細胞凋亡，這可能是乳酸濃度較高的腫瘤中T細胞和NK細胞比例較小的原因之一[12]。乳酸也可通過調節(jié)細胞內外PH來調節(jié)NK細胞的活性及細胞死亡，Harmon等[25]的研究表明，結直腸肝轉移腫瘤可產(chǎn)生乳酸，從而降低腫瘤微環(huán)境的pH值，導致向腫瘤遷移的肝內NK細胞不能調節(jié)細胞內pH值，導致其線粒體應激及凋亡。

2.2 乳酸在TME中調節(jié)NK細胞表面分子及其配體的表達 NK細胞表面存在著大量的免疫分子，按照生物學分類可分為：人類白細胞抗原（HLA）類特異性受體和非HLA類特異性受體，按照功能可分為激活性受體和抑制性受體兩個類別[26]。激活性的受體包括：KIRs、NKG2D、NKo30、NKp44、NKp46、2B4、NKG2C、DNAM-1、NTBA等，抑制性的受體包括：KIRs、CTLA-4、TIGIT、PD-1、TIM-3、LAG-3、NKG2A、CD96等[27]，在腫瘤細胞表面相應有著對應的配體。對于腫瘤，NK和記憶性NK（NKM）細胞的功能失調不僅導致腫瘤細胞的增殖，而且導致腫瘤轉移灶的形成。研究結果表明，NK細胞對NK受體配體（如NKG2D）表達的腫瘤細胞所產(chǎn)生的重復作用可能導致NK細胞功能紊亂，從而導致NK細胞不能發(fā)揮相應的效應反應[28]。Husain等[29]的研究表明，當乳酸水平較高時，乳酸可通過下調NK細胞表面NKp46、CD107，從而下調穿孔素/顆粒酶B的表達，使NK細胞失活繼而產(chǎn)生免疫抑制的作用。Long等[24]的研究提示，在乳腺癌中通過阻斷單羧酸轉運蛋白-4（MCT4）從而減少乳酸的交換而降低pH值，進而促進NKG2D和H60的表達，最終提高NK細胞抑制腫瘤生長的能力。Brand等[12]研究表明，病理生理濃度的乳酸可以阻止活化T細胞核因子（NFAT）在T和NK細胞中的上調，導致IFN-γ的產(chǎn)生減少，從而抑制T細胞和NK細胞的激活，從而產(chǎn)生免疫抑制的效果。在膠質母細胞瘤細胞中分泌酶活性的人乳酸脫氫酶5

（LDH-5）（該同工酶催化丙酮酸轉化為乳酸的效率最高）可誘導髓系細胞上NKG2D配體的表達，尤其是健康單核細胞中的MICB和ULBP-1 mRNA，顛覆抗腫瘤免疫反應[30]。綜上，乳酸在TME中可調節(jié)NK細胞表面分子及其配體，從而發(fā)揮調節(jié)腫瘤免疫的作用。

3 展望

TME中的乳酸一直被認為是代謝廢物，但是最近的研究表明乳酸在免疫微環(huán)境中起到了極其重要的作用。腫瘤細胞和腫瘤組織中的癌相關成纖維細胞（CAF）的糖酵解產(chǎn)生乳酸可以通過MCT4輸出到細胞外環(huán)境，細胞外乳酸可通過MCT1被需氧腫瘤細胞吸收，并通過Krebs循環(huán)和氧化磷酸化產(chǎn)生腺苷三磷酸（ATP）[31]。正如上文中綜述的那樣，乳酸在促進腫瘤的發(fā)生、發(fā)展有著不可替代的作用，并且在腫瘤免疫中乳酸的作用更是極其重要。乳酸促進腫瘤相關免疫細胞的免疫逃避方面的功能是近幾年的研究熱點，NK細胞作為腫瘤免疫中重要的一環(huán)，隨著免疫治療的蓬勃發(fā)展，NK細胞成為了繼T細胞免疫治療的另一“寵兒”，Xie等[32]的綜述指出，與CAR-T細胞相比，CAR-NK細胞可以提供一些顯著的優(yōu)勢，包括：（1）安全性更高，如在自體環(huán)境中缺乏或極少發(fā)生細胞因子釋放綜合征和神經(jīng)毒性，在異體環(huán)境中少有存在移植物抗宿主??；（2）多種機制可激活細胞毒性活性；（3）工程細胞嵌合的高可行性。腫瘤微環(huán)境中的乳酸與NK細胞之間的研究在近幾年更是免疫代謝中的熱門課題，在不久的將來乳酸調節(jié)NK細胞相關的靶點可能成為免疫治療的一強有力的工具。

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（收稿日期：2023-01-04） （本文編輯：占匯娟）