Nature | IL-10+巨噬細(xì)胞限制抗腫瘤免疫由B細(xì)胞引發(fā)

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撰文：榴蓮不酥

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本文確定了B細(xì)胞衍生的GABA可促進(jìn)單核細(xì)胞分化為分泌IL-10并抑制CD8+T細(xì)胞殺傷功能的抗炎巨噬細(xì)胞，并在小鼠體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)GABA生成酶的B細(xì)胞缺陷或B細(xì)胞特異性失活可增強(qiáng)抗腫瘤反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)重點(diǎn)表明日丹，來(lái)自B細(xì)胞的小代謝物還具有免疫調(diào)節(jié)功能蠢护，可能是微調(diào)免疫反應(yīng)的藥物靶點(diǎn)。

2021年9月28日少梁，在Nature雜志上發(fā)表了一篇名為“B cell-derived GABA elicits IL-10+?macrophages to limit anti-tumour immunity”的文章，描述B細(xì)胞衍生的GABA如何引發(fā)IL-10+巨噬細(xì)胞以限制抗腫瘤免疫。在這里袋哼，該團(tuán)推通過(guò)從B細(xì)胞合成并分泌GABA，B細(xì)胞通過(guò)GABA限制細(xì)胞毒性T細(xì)胞闸衫，GABA引發(fā)抗炎TAM和GABA調(diào)節(jié)巨噬細(xì)胞等反面展開(kāi)深入研究涛贯，探討復(fù)雜的抗腫瘤免疫機(jī)制。

小的可溶性代謝物不僅是細(xì)胞內(nèi)生化過(guò)程中必不可少的中間產(chǎn)物蔚出，而且在釋放到細(xì)胞外環(huán)境也會(huì)影響鄰近細(xì)胞弟翘。淋巴細(xì)胞受多種受體與可溶性和細(xì)胞結(jié)合蛋白相互作用的調(diào)節(jié)虫腋。然而，來(lái)自免疫細(xì)胞的小代謝物在某些組織中也很豐富稀余，許多可能具有尚未了解的信號(hào)潛力悦冀。越來(lái)越多的研究涉及不同免疫細(xì)胞在不同分化和激活階段產(chǎn)生和消耗的代謝產(chǎn)物的流量。在這里滚躯，作者假設(shè)水溶性代謝物可以作為環(huán)境線索雏门，并介導(dǎo)免疫細(xì)胞之間的相互作用。

代謝物和神經(jīng)遞質(zhì)GABA是由活化的B細(xì)胞和漿細(xì)胞合成和分泌的候選信號(hào)分子掸掏。成像質(zhì)譜（IMS）證實(shí)了同側(cè)淋巴結(jié)中GABA和B細(xì)胞室的共定位茁影。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎患者的血漿GABA水平與疾病活動(dòng)評(píng)分和自身抗體滴度呈正相關(guān)，這表明GABA是人類B細(xì)胞活化的指標(biāo)丧凤。

使用經(jīng)典的足墊免疫法募闲，對(duì)產(chǎn)生穩(wěn)態(tài)和激活的淋巴結(jié)的水溶性代謝物進(jìn)行非靶向分析。主成分分析顯示愿待，在野生型小鼠中浩螺，同側(cè)淋巴結(jié)和對(duì)側(cè)淋巴結(jié)之間存在強(qiáng)烈的代謝轉(zhuǎn)移。對(duì)同側(cè)淋巴結(jié)和對(duì)側(cè)淋巴結(jié)之間豐度顯著不同的約200種代謝物進(jìn)行的途徑分析表明仍侥，丙氨酸要出、天冬氨酸和谷氨酸途徑是區(qū)分靜息和激活免疫位點(diǎn)的最強(qiáng)代謝特征，嘌呤和嘧啶代謝以及三羧酸（TCA）循環(huán)也與免疫激活密切相關(guān)农渊。此外患蹂，實(shí)驗(yàn)通過(guò)對(duì)缺乏T細(xì)胞、B細(xì)胞或所有成熟T細(xì)胞和B細(xì)胞的免疫缺陷小鼠的活化和靜息淋巴結(jié)進(jìn)行代謝組分析砸紊，評(píng)估了主要淋巴細(xì)胞譜系對(duì)代謝景觀的貢獻(xiàn)传于，表明淋巴細(xì)胞活化是導(dǎo)致急性炎癥模型代謝改變的主要因素。

先前的研究表明神經(jīng)遞質(zhì)GABA以B細(xì)胞依賴性方式在倍數(shù)變化和P值方面上調(diào)醉顽，而實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在來(lái)自B細(xì)胞缺陷小鼠或Rag1/小鼠的淋巴結(jié)中檢測(cè)到的GABA非常少沼溜，表明GABA是一種標(biāo)志性的B細(xì)胞代謝物。同時(shí)游添，作者也通過(guò)隨機(jī)森林算法分析證實(shí)這一點(diǎn)系草。

圖1：免疫淋巴結(jié)的代謝重塑和?B?細(xì)胞依賴性?GABA?產(chǎn)生

GABA是調(diào)節(jié)神經(jīng)元間通訊的主要抑制性神經(jīng)遞質(zhì)。盡管GABA前體谷氨酰胺和谷氨酸在B細(xì)胞和骨髓細(xì)胞中含量豐富唆涝，但B細(xì)胞的特征是GABA在靜息（對(duì)側(cè)）或激活（同側(cè)）腘窩淋巴結(jié)中富集悄但。來(lái)自骨髓、脾臟石抡、淋巴集結(jié)的B細(xì)胞和來(lái)自小腸固有層的IgA+漿細(xì)胞的特征還在于GABA水平升高。此外助泽，在來(lái)自小鼠淋巴結(jié)或外周血的淋巴細(xì)胞的非靶向MS分析中啰扛，GABA和其他谷氨酸代謝成分在B細(xì)胞中相對(duì)更豐富嚎京。

接下來(lái)，在存在13C5隐解，15N2-標(biāo)記的谷氨酰胺的情況下體外激活B細(xì)胞鞍帝，并參照刺激的T細(xì)胞在細(xì)胞裂解液或上清液中追蹤谷氨酰胺分解代謝和標(biāo)記代謝物的分布。然而煞茫，標(biāo)記的細(xì)胞內(nèi)GABA的豐度幾乎完全在B細(xì)胞中以時(shí)間依賴性方式增加帕涌。刺激72小時(shí)后，在B細(xì)胞培養(yǎng)基中也檢測(cè)到標(biāo)記的谷氨酰胺衍生的GABA续徽，表明GABA也從細(xì)胞中釋放出來(lái)蚓曼。B細(xì)胞激活的其他模式，包括通過(guò)脂多糖（LPS）刺激Toll樣受體（TLR）或?qū)細(xì)胞抗原受體（BCR）與單獨(dú)的抗IgM抗體交聯(lián)钦扭，也誘導(dǎo)GABA的產(chǎn)生和分泌纫版，盡管程度較小。同時(shí)客情，人類扁桃體或血B細(xì)胞的各種刺激模式也促進(jìn)了谷氨酰胺向GABA的轉(zhuǎn)化其弊，并增加了源自標(biāo)記谷氨酰胺的細(xì)胞內(nèi)和分泌GABA的水平。扁桃體的IMS分析證實(shí)了B細(xì)胞卵泡中的高谷氨酰胺和GABA水平膀斋。體內(nèi)和體外抗原暴露淋巴細(xì)胞的代謝特征表明梭伐，活躍的谷氨酰胺和谷氨酸代謝有助于小鼠和人類B細(xì)胞中GABA的產(chǎn)生和分泌。

圖2：小鼠和人類的B細(xì)胞合成并分泌GABA

作者接下來(lái)討論了GABA對(duì)細(xì)胞免疫反應(yīng)的影響仰担，使用MC38結(jié)腸癌模型糊识，其中B細(xì)胞已被證明通過(guò)抗原非特異性機(jī)制抑制抗腫瘤T細(xì)胞反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)證實(shí)突變型小鼠比野生型對(duì)應(yīng)物可更好地控制腫瘤生長(zhǎng)惰匙。然而技掏，與接受安慰劑的小鼠相比，植入緩釋GABA顆粒導(dǎo)致突變型小鼠腫瘤生長(zhǎng)顯著增加项鬼。突變型小鼠腫瘤組織富含具有增強(qiáng)細(xì)胞毒性和炎癥特性的浸潤(rùn)性CD8+?T細(xì)胞哑梳，這在具有GABA植入物的突變型小鼠中受到抑制。這種表型通過(guò)基因表達(dá)分析得到證實(shí)绘盟，顯示腫瘤壞死因子（TNF）靶基因轉(zhuǎn)錄物的上調(diào)表征了來(lái)自突變型小鼠的CD8+?T細(xì)胞鸠真，并且通過(guò)外源性GABA處理顯著減少。外源性GABA沒(méi)有改變野生型小鼠的腫瘤生長(zhǎng)龄毡，表明內(nèi)源性GABA的產(chǎn)生使系統(tǒng)飽和吠卷，額外的GABA不能進(jìn)一步阻礙T細(xì)胞反應(yīng)。然而沦零，一種原型GABAA受體拮抗劑苦味素限制了腫瘤生長(zhǎng)并增強(qiáng)了WT小鼠中腫瘤浸潤(rùn)C(jī)D8+?T細(xì)胞的細(xì)胞毒活性祭隔。總之路操，這些結(jié)果表明GABA或GABAA信號(hào)傳導(dǎo)的減少增強(qiáng)了細(xì)胞毒性T細(xì)胞反應(yīng)和抗腫瘤免疫疾渴，而GABA的分泌使宿主對(duì)允許腫瘤生長(zhǎng)的免疫耐受產(chǎn)生了條件千贯。

圖3：B細(xì)胞通過(guò)GABA限制抗腫瘤反應(yīng)

已知腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）可抑制抗腫瘤免疫反應(yīng)。在MC38腫瘤模型中搞坝，巨噬細(xì)胞耗竭顯著降低了野生型小鼠的腫瘤生長(zhǎng)搔谴，與之前的研究一致。相反桩撮，巨噬細(xì)胞的消耗導(dǎo)致野生型小鼠的腫瘤大小增加敦第，表明巨噬細(xì)胞在B細(xì)胞存在或不存在的情況下具有不同的免疫調(diào)節(jié)特性。在突變型小鼠中補(bǔ)充GABA增強(qiáng)了與翻譯店量、細(xì)胞周期和能量穩(wěn)態(tài)相關(guān)的轉(zhuǎn)錄本的表達(dá)芜果，與來(lái)自野生型小鼠的TAM相比，來(lái)自突變型小鼠的TAM中的表達(dá)下調(diào)垫桂。相反师幕，GABAA受體激動(dòng)劑已被證明可以減少抗原呈遞細(xì)胞產(chǎn)生的炎性細(xì)胞因子。這些結(jié)果強(qiáng)烈表明GABA影響巨噬細(xì)胞生理學(xué)的基本過(guò)程并促進(jìn)向抗炎表型的極化诬滩。

由于TAM主要來(lái)自單核細(xì)胞霹粥，我們?cè)u(píng)估了GABA是否影響小鼠和人類單核細(xì)胞向巨噬細(xì)胞的分化。添加到在中性條件下分化的巨噬細(xì)胞中的GABA增加了細(xì)胞數(shù)量疼鸟、細(xì)胞活力和葉酸受體β（FRβ）的表達(dá)后控，這是抗炎巨噬細(xì)胞的特征。與細(xì)胞周期和葉酸代謝相關(guān)的基因轉(zhuǎn)錄物被GABA上調(diào)轉(zhuǎn)錄組和蛋白質(zhì)組分析確定了一個(gè)獨(dú)特的GABAM-0特征空镜，其特征在于激活與能量代謝相關(guān)的途徑浩淘，如OXPHOS和PPAR信號(hào)傳導(dǎo)以及與神經(jīng)炎癥和一氧化氮和ROS產(chǎn)生相關(guān)的途徑下調(diào)。

與GABA一樣吴攒，IL-10也被證明通過(guò)促進(jìn)OXPHOS25的代謝重編程引發(fā)抗炎巨噬細(xì)胞张抄，大多數(shù)細(xì)胞因子、細(xì)胞因子受體和主要組織相容性復(fù)合體（MHC）呈遞途徑分子的轉(zhuǎn)錄物被GABA預(yù)處理下調(diào)洼怔，而IL-10和OXPHOS轉(zhuǎn)錄物顯著上調(diào)署惯。實(shí)時(shí)PCR和生物能譜分析證實(shí)GABA和IL-10的組合增加了IL-10轉(zhuǎn)錄并增強(qiáng)了線粒體呼吸，表明產(chǎn)生了具有抗炎特性的巨噬細(xì)胞镣隶。事實(shí)上极谊，在共培養(yǎng)試驗(yàn)中，用GABA或B細(xì)胞調(diào)節(jié)的M-IL-10細(xì)胞顯著抑制了CD8+?T細(xì)胞的活化安岂。在體內(nèi)轻猖，與不接受細(xì)胞或M-IL-10細(xì)胞的對(duì)照相比，GABAM-IL-10細(xì)胞的轉(zhuǎn)移促進(jìn)了MC38腫瘤的生長(zhǎng)域那。

作者接下來(lái)假設(shè)是否存在GABA信號(hào)在TNF信號(hào)通路上的特定收斂咙边。在用TNF或IL-1β刺激以NF-κB活化之前，從MC38腫瘤分離的單核細(xì)胞在GABA存在下在體外分化。GABA大大降低了由TNF誘導(dǎo)的總p65的核定位败许，同時(shí)僅部分減弱了其由IL-1β誘導(dǎo)的易位友瘤。總之檐束，這些結(jié)果表明GABA促進(jìn)具有抗炎特性的巨噬細(xì)胞的分化、擴(kuò)增和存活束倍。

圖4：B細(xì)胞衍生的GABA分化抗炎巨噬細(xì)胞被丧，促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)

綜上所述，本文確定代謝物和神經(jīng)遞質(zhì)GABA是由活化的B細(xì)胞和漿細(xì)胞合成和分泌的候選信號(hào)分子绪妹，B細(xì)胞衍生的GABA促進(jìn)單核細(xì)胞分化為分泌IL-10并抑制CD8+?T細(xì)胞殺傷功能的抗炎巨噬細(xì)胞甥桂。在小鼠中，GABA生成酶的B細(xì)胞缺陷或B細(xì)胞特異性失活可增強(qiáng)抗腫瘤反應(yīng)邮旷。除了細(xì)胞因子和膜蛋白外黄选，來(lái)自B系細(xì)胞的小代謝物還具有免疫調(diào)節(jié)功能，可能是微調(diào)免疫反應(yīng)的藥物靶點(diǎn)婶肩。

教授介紹

Sidonia Fagarasan是?RIKEN?綜合醫(yī)學(xué)科學(xué)中心粘膜免疫實(shí)驗(yàn)室的團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人办陷。Sidonia Fagarasan于1990年在IuliuHatieganu醫(yī)藥大學(xué)完成了臨床醫(yī)學(xué)培訓(xùn)。她在克盧日納波卡醫(yī)藥大學(xué)的微生物學(xué)律歼、生物化學(xué)和血液學(xué)臨床實(shí)驗(yàn)室做過(guò)住院醫(yī)師和專業(yè)民镜，并被任命為助理1995年擔(dān)任教授。正是在羅馬尼亞的這個(gè)臨床時(shí)期险毁，F(xiàn)agarasan博士對(duì)控制腸道免疫穩(wěn)態(tài)的機(jī)制產(chǎn)生了興趣制圈。1998年，F(xiàn)agarasan博士被邀請(qǐng)到日本作為Mombusho訪問(wèn)研究員畔况，并于2000年獲得京都大學(xué)醫(yī)學(xué)院的博士學(xué)位鲸鹦。她的研究活動(dòng)包括研究免疫系統(tǒng)對(duì)腸道微生物群多樣性、結(jié)構(gòu)和恢復(fù)力的影響跷跪。?2013?年馋嗜，她因解釋消化道微生物與免疫功能之間關(guān)系的工作而獲得了文部科學(xué)省（MEXT）頒發(fā)的國(guó)家科技政策研究所（NISTEP）獎(jiǎng)域庇。她曾在許多備受推崇的期刊上發(fā)表文章嵌戈，如Science、Immunity听皿、Nature熟呛、Cell?和?Proceedings ofthe National Academy of Sciences。

參考文獻(xiàn)

Zhang, B.,Vogelzang, A., Miyajima, M. et al. B cell-derived GABA elicits IL-10+macrophages to limit anti-tumour immunity. Nature (2021).