《食品迷信》：营养调控对于免疫细胞代谢重编程的争论掘起

免疫细胞遍布免疫器官乃至全身，具有维持结构器官稳态、抵御病原体侵袭等作用。 一般情况下免疫细胞处于相对安静状态，但当肌体受到习惯、创伤等各种因素的美商凯丽困扰时，免疫细胞可能会匆忙活化，发挥一系列免疫效应以维持肌体的Calerie相对稳定性。 在免疫细胞的激活过程中，需要较大的能量和代谢中间物满足生物降解，进而完成增殖、凋亡及效应功能的实施。 同时，分支类别免疫细胞在其激活、凋亡和增殖过程中，与代谢途径在静息状态时存在明显分支，即出现“代谢重编程”征象，代谢途径改革进入调控免疫细胞表型和功能的过程。

江南大学食品迷信与本领国家中心试验室、江南大学食品学院的潘晓花、孙嘉*等总结了免疫细胞代谢与营养所需的特征、营养物质水平和营养合作对免疫细胞凋亡与功能的作用，从营养调控的角度揭示了实施免疫细胞凋亡效应功能的深层体制，以调节或慎重供应免疫系统相关疾病

1、免疫细胞代谢路子及相干代谢物

营养物质和能量代谢是维持免疫细胞活性和功能的主要基础。 另一方面，免疫细胞分解葡萄糖、脂肪酸及氨基酸培养ATP，维持其根基的细胞功能及一定的免疫功能。 个中，葡萄糖、脂肪酸及氨基酸可经不同的糖酵解、脂肪酸氧化(FAO )及谷氨酰胺代谢途径产生丙酮酸、乙酰辅酶a及-酮戊二酸(图1 )。

2、免疫细胞代谢较重，后天3夜编程和营养需要特点

一般情况下，免疫细胞处于静息状态，静息细胞在线粒体内通过TCA轮回将葡萄糖代谢为丙酮酸、乙酰辅酶a等，或施行FAO。 但当肌体受到习惯、创伤等内边界因素的刺激时，免疫细胞的细胞内标记转导状态和代谢途径发生变化，捕获慷慨的能量和代谢中间物即可满足其生物降解，完成增殖、凋亡和效应功能的实施； 同时，免疫细胞的表型和功能受代谢调控。 因此，深入分解免疫细胞代谢调控路子及其功能的相关性，有助于粗略理解免疫细胞营养所需的特征。 主要免疫细胞的代谢模式如图2所示。

淋巴细胞

静息状态下，初始t细胞代谢速率较低，对葡萄糖、谷氨酰胺、脂肪酸等的需要量较低，主要通过FAO、丙酮酸及谷氨酰胺的TCA轮回及OPHOS获得能量(图2a )。 抗原激活后，Teff将葡萄糖、谷氨酰胺、丝氨酸和精氨酸等营养元素的摄入量和代谢速率、代谢模式转化为葡萄糖有氧糖酵解和谷氨酰胺的OPHOS，进而促进Teff需要能量和生物大分子材料相反，Tm主要需要运用葡萄糖的OPHOS满足能； 同时，Tm利用葡萄糖降解糖原，利用脂肪酸和甘油降解甘油三酯的大局守恒能，使Tm在肌体再次受到病原刺激时能快速发生损伤性免疫反应。 (图2C )。 Treg生物降解代谢率低，主要经过FAO生产能力； 但Treg处于细胞散射期时，其代谢路子以糖酵解为主，满足其繁殖和增殖时生物降解的需要。

巨噬细胞

巨噬细胞是固有的免疫细胞，在提防宿主、维持内部环境等方面起着主要影响。 在LPS和干扰素(IFN )或白细胞介素(il-4 )独特刺激下，初始巨噬细胞凋亡为M1型和M2型巨噬细胞。 其中，M1型巨噬细胞经由渗出性炎症因子(如肿瘤坏死因子-(TNF-)、IL-1、IL-6等)、以及一氧化氮) NO )发挥急性炎症反应和微生物杀菌的影响； M2型巨噬细胞通过渗出抗炎因子(IL-10 )介导免疫抑制及结构建设等功能。

树突状细胞

DC被计入免疫系统的煽动者，出席抗原呈递和活化t淋巴细胞免疫应对的历史。 静息状态下，骨髓源性DC在线粒体中氧化葡萄糖，主要受腺苷一磷酸活化蛋白激酶(AMPK )的调控； 另一方面，在被Toll样受体(TLR )激活剂或LPS激活后的短时间内，DC内贮藏的糖原分解促进能量的提供，同时谢路子主要由OPHOS转变为有氧糖酵解。 个中，HIF-1、PI3K和Akt标记参与DC代谢重编程的调控。

粒细胞

中性粒细胞来源于骨髓，具有趋化、吞噬及杀菌作用，是抗感染免疫的早期效应细胞。 由于细胞质内线粒体数量少，中性粒细胞经OPHOS培养自身所需能量少，主要以有氧糖酵解和磷酸戊糖为能量代谢方法。 而中性粒细胞通过3-磷酸甘油脱氢酶投保电子传播。 这不仅可以使糖酵解路子顺利施行，而且可能保险氧化恢复的平定，避免细胞凋亡，更好地发挥抗菌效果。 另一方面，糖酵解类中间产品可以输入磷酸戊糖的天生NADPH(NADPH氧化酶的辅助因子)，天生NADPH可能介导中性粒细胞H2O2的培养，发挥抗菌杀菌功能。 其馀的在中性粒细胞内储存有较大的糖原，在葡萄糖不足的情况下维持糖酵解代谢(图2G )。

其他凯丽环球免疫细胞

髓样抑制细胞(MDSC )是骨髓中高度异质的免疫抑制细胞群，在病理或耐药炎症性疾病如肿瘤、污染、自身免疫性疾病或败血症的条件下可极度扩增，发挥免疫抑制的影响。

瘦型细胞是常驻于黏膜及结缔结构的髓样细胞，对免疫球蛋白(Ig )介导的变应性炎症及Th2型免疫反应起着重要影响作用。 异常地，瘦细胞效应功能的发挥依赖于糖酵解以及OPHOS路子。 个中，Chakravarty明确了

当2-脱氧葡萄糖克制糖酵解路子后，瘦小细胞组胺的释放受到克制。

NK细胞对于肿瘤细胞及病毒习染细胞拥有非尤其性的杀伤力，正在分歧的状态下NK细胞消失出分歧的代谢模式：静息状态下，NK细胞主要运用CMS而非TCA轮回介导的OΧPHOS猎取能量，而其正在激活后糖酵解增强（图2H）。

3、线粒体通量及其相干代谢产品对于免疫细胞代谢的作用

线粒体是孕育细胞所需能量的主要场面，没有美商凯丽仅也许经过上述糖酵解、OΧPHOS、脂肪酸以及氨基酸氧化供应能量调控免疫细胞代谢以及功能，还可经过线粒体通量（受线粒体混合以及散乱掌握）及其代谢产品发扬免疫调治影响。如正在LPS刺激下，与静息态细胞比拟，巨噬细胞线粒体通量推广并陪同着匆匆炎性细胞因子的上升；敲减或克制线粒体裂变能源相干蛋白1（Drp1）可克制线粒体通量的推广及匆匆炎M1型巨噬细胞的崩溃。同时，Drp1介导的线粒体裂变经过mTOR-人髓细胞增生原癌基因（cMyc）通路上调糖酵解基因的转录，进而匆匆进Teff的崩溃、增殖以及迁徙。相反地，静息态巨噬细胞、M2型巨噬细胞以及Tm外线粒体处于混合状态，这可向导电子呼吸链复合物的变成并强化OΧPHOS以及FAO。未幼稚的DC主要依附OΧPHOS孕育ATP，其线粒体为混合状态，而LPS向导崩溃的DC中线粒体产生凑集。其余，线粒体散乱调控中性粒细胞的激活以及趋化影响，正在Ru360或Drp1克制剂的影响下，中性粒细胞的线粒体散乱被克制，进而升高了中性粒细胞的极化以及趋化影响。初始B细胞外线粒体数目较少且呈苗条混合状，而活化的B细胞外线粒体数目昭著推广且样式由苗条状变化为圆形。

4、免疫细胞的营养合作与激活

免疫细胞与肿瘤细胞的营养合作及其激活

肿瘤细胞以及免疫细胞均对于营养拥有大度须要，个中肿瘤细胞运用大度的葡萄糖经过糖酵解路子孕育繁殖以及增殖所需的能量以及物质，同时OΧPHOS速率较低，这导致肿瘤微境况中葡萄糖浓度的昭著下降。除高葡萄糖消费外，一些肿瘤细胞以高谷氨酰胺消费来满意癌细胞的代谢须要。上述肿瘤细胞的代谢特征可引起肿瘤微境况中T细胞营养没有足，克制T细胞的肿瘤免疫。

免疫细胞与病原体的营养合作及其激活

正在习染时期，宿主以及病原体之间生存葡萄糖的合作：个中，病原体如病毒、结核杆菌、金黄色葡萄球菌等习染肌体后，将仓卒进步宿主细胞或自身的糖酵解以及谷氨酰胺分化代谢以帮忙其入侵、孕育毒性及供给繁殖所需的物质；同时，巨噬细胞以及Teff等多种免疫细胞判别病原体并将胞内代谢变化为有氧糖酵解代谢为主，以增强免疫反应。然而，病原体的合作劣势引起了习染部位免疫细胞营养物质的耗竭，这形成了免疫细胞的仙逝及习染的进一步加剧。

免疫细胞之间的营养合作及激活

如上所述，肿瘤细胞以及病原体与免疫细胞之间合作营养为其免疫逃逸的主要政策。异样地，分歧免疫细胞之间的营养合作大概是维持生理状态下的免疫平定或调控免疫反应的主要体制。以DC以及CD8+ T细胞的彼此影响为例，正在抗原刺激下，CD8+ T细胞大度凑集正在DC范围并与DC合作性招揽葡萄糖，这导致了DC葡萄糖的饥饿进而克制DC胞内的mTOR蛋白复合体1（mTORC1）/HIF-1α/iNOS记号通路，进而匆匆进DC渗出匆匆炎性IL-12以及共刺激分子进一步强化了CD8+ T细胞的免疫反应。

5、营养物质对于免疫细胞代谢与崩溃的调控影响

葡萄糖

葡萄糖是免疫细胞主要的能量起因，葡萄糖经糖酵解路子为免疫细胞加紧供给ATP以及代谢中间产品。但当免疫微境况中的葡萄糖没有足时，ATP天生量以及糖酵解中间产品果糖-1,6-二磷酸的水平将会呈现下降，这将激活葡萄糖感到蛋白AMPK；而激活的AMPK负向调控mTORC1表达，进而下调DC、Teff以及NK细胞的崩溃以及功能， 匆匆进Treg的崩溃。其余，葡萄糖代谢另一中间产品磷酸烯醇式丙酮酸经过克制肌浆网钙离子ATP酶活性来维持T细胞受体介导的Ca2+-NFAT记号通路，进而匆匆进T细胞效应功能的发扬。但正在低葡萄糖水平的条件下，磷酸烯醇式丙酮酸的天生量削减升高了Ca2+-NFAT的传导，进而克制了Teff的激活。

脂质

脂质物质主要席卷脂肪酸、胆固醇以及磷脂等。脂肪酸是细胞代谢的主要能量起因及细胞膜磷脂以及糖脂的变成身分，拥有作用免疫细胞崩溃以及功能的影响。饱以及脂肪酸如棕榈酸以及硬脂酸摄取量的推广与炎症以及代谢分析征的产生出色相干，棕榈酸以及硬脂酸可经过TLR4激活核转录因子κB（NF-κB），匆匆进M1型巨噬细胞的极化及匆匆炎性细胞因子单核细胞趋化蛋白-1、TNF-α以及IL-1β的释放；同时NF-κB记号通路的激活可匆匆进固醇调治元件贯串蛋白（SREBP）的活化，上调其卑劣脂肪酸分解代谢相干酶（如超长链脂肪酸蔓延酶、脂肪酸分解酶）的表达，向导脂肪酸的大度分解而进一步匆匆进巨噬细胞向M1型 极化。相反地，没有饱以及脂肪酸，尤为是多没有饱以及脂肪酸，拥有小心以及调节炎症的影响。如二十二碳六烯酸可激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ）以及AMPK和克制NF-κB，而匆匆进巨噬细胞向M2型极化；同时，共轭亚油酸可克制DC皮相分子构造相容性复合体II、CD80以及CD86的表达及DC向淋勾串的迁徙，进而克制初始T细胞向Th1以及Th17表型的转化。

氨基酸

正在免疫细胞的激活以及加紧增殖历程中，氨基酸转运蛋白将微境况中的氨基酸转运至胞内，用于ATP的孕育、蛋白质以及核苷酸的分解，和氧化恢复的平定。异样地，氨基酸尤为是谷氨酰胺、精氨酸、色氨酸，拥有调控免疫细胞崩溃以及功能的影响。

结 语

免疫细胞恐怕延续感到外部境况的改变，煽动抗原尤其性免疫应对大概免疫耐受。个中，炎性以及加紧增殖的免疫细胞，如M1型巨噬细胞、Teff以及中性粒细胞等，须要大度的代谢中间物用于生物分解以及渗出，所以主要依附于有氧糖酵解路子；而M2型巨噬细胞、Treg以及Tm等耐受性细胞多糊口于营养物质相对于空洞的构造微境况凯丽环球中，繁殖迟缓，生物分解须要相对于较少，代谢模式主要以ATP天生效用较高的OXPHOS以及FAO为主。所以，调治上述代谢路子及代谢中间物将作用免疫细胞的增殖、崩溃以及迁徙及细胞因子以及趋化因子的渗出。不过，免疫细胞自身常常空洞营养物质的储存，为满意其对于能量以及代谢中间物的须要，免疫细胞必需依附微境况中的物质以及能量。所以，个别微境况中葡萄糖、脂质以及氨基酸等各类营养物质的水平，和与范围境况中病原体及临近细胞间的营养合作，确定了免疫细胞的运道以及功能。所以，研究个别微境况中免疫细胞的代谢调控，没有仅有助于粗浅解读免疫细胞崩溃以及发扬效应功能的深层体制，同时也恐怕为免疫系统疾病、代谢系统疾病以及恶性肿瘤等索求更为无效的免疫疗法以及营养目的。

本文《营养调控对于免疫细胞代谢重编程的争论掘起》起因于《食品迷信》2021年42卷15期220-230页，作家：潘晓花，潘礼龙，孙嘉。DOI:10.7506/spkx1002-6630-20201218-214。点击下方赏玩原文便可检察文章相干信息。

改动/编写：袁艺；负担编写：张睿梅

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