在肺癌的肿瘤微环境(TME)中,不仅存在细胞间的空间竞争,更上演着一场激烈的“营养争夺战”。快速增殖的癌细胞通过重编程自身代谢并贪婪地消耗营养物质,创造了一个对免疫细胞(尤其是T细胞)功能极其不利的代谢环境,这是肿瘤实现免疫逃逸的关键机制。
TME中的营养耗竭与代谢废物堆积
1. 葡萄糖竞争:
· 现象:癌细胞和T细胞都大量需要葡萄糖作为能量和生物合成原料。但癌细胞的“沃伯格效应”(即使在有氧条件下也进行高速糖酵解)使其成为葡萄糖的“贪婪消费者”,导致TME中葡萄糖浓度极低。
· 对T细胞的影响:T细胞的活化、增殖和效应功能(如分泌细胞因子、释放细胞毒性颗粒)是高度耗能的过程,严重依赖糖酵解。葡萄糖匮乏直接导致T细胞功能受损,无法有效杀伤肿瘤,甚至走向耗竭(Exhaustion) 或失能(Anergy)。
2. 氨基酸剥夺:
· 色氨酸:癌细胞和髓源性抑制细胞(MDSCs)高表达吲哚胺2,3-双加氧酶(IDO1),它能降解T细胞必需的氨基酸——色氨酸。色氨酸耗竭会激活应激感应激酶GCN2,抑制T细胞增殖并促进Tregs分化。同时,代谢产物犬尿氨酸本身也具有免疫抑制性。
· 精氨酸:癌细胞和MDSCs高表达精氨酸酶I(ARG1),消耗T细胞复制和功能所必需的精氨酸。精氨酸匮乏会抑制T细胞受体(TCR)CD3ζ链的表达,并阻碍细胞周期进程。
3. 乳酸堆积:
· 来源:癌细胞高速糖酵解的终产物。
· 影响:乳酸导致TME酸化(低pH)。酸性环境直接抑制T细胞和NK细胞的细胞毒功能和细胞因子产生。乳酸还能通过抑制mTOR信号、干扰代谢重编程,直接抑制T细胞功能,并促进Tregs的生成。
靶向代谢竞争以增强免疫治疗
逆转TME中的代谢抑制,是让免疫细胞“吃饱饭、打好仗”的关键。
1. 补充代谢底物:
· 提供精氨酸前体(如瓜氨酸)或使用ARG1抑制剂。
· 使用IDO1抑制剂(如Epacadostat),虽然单药效果不佳,但与其他疗法联用仍在探索中。
2. 改善葡萄糖利用:
· 使用PI3Kγ抑制剂:肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)中的PI3Kγ信号通路会促进免疫抑制并抑制T细胞浸润。抑制PI3Kγ可重塑巨噬细胞,并增加TME中的葡萄糖可用性,从而增强T细胞功能。
· 抗血管生成药物:通过“血管正常化”改善血流和营养物质(包括葡萄糖)的输送。
3. 中和乳酸:
· 探索乳酸转运蛋白(MCT)抑制剂,阻止乳酸外排,从而“毒害”癌细胞本身,但同时需评估对肌肉等正常组织的影响。
· 使用药物缓冲TME的pH值。
4. 代谢检查点抑制剂:
· 靶向T细胞表面的免疫抑制性受体,如CD39/CD73-腺苷轴。CD39和CD73将细胞外ATP/ADP代谢为免疫抑制分子腺苷。抑制CD73或腺苷受体(如A2AR),可以解除这一重要的代谢检查点。
结论
肺癌TME中的代谢竞争,为免疫治疗抵抗提供了一个全新的解释。未来的免疫联合策略,必将包含“代谢干预”这一重要维度。通过改善免疫细胞的“饮食”和“居住环境”,我们有望打破肿瘤建立的代谢壁垒,释放免疫系统的全部潜能,让更多的患者从免疫治疗中获益。
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