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作者与机构
本文通讯作者Laurence Morel来自美国佛罗里达大学病理学、免疫学和实验室医学系(Department of Pathology, Immunology, and Laboratory Medicine, University of Florida),发表于2017年3月31日的《Nature Reviews Rheumatology》。
主题与背景
本文题为《Immunometabolism in systemic lupus erythematosus》,聚焦系统性红斑狼疮(SLE)中免疫代谢(immunometabolism)异常的核心机制。SLE是一种由自身抗体介导的自身免疫病,其发病机制涉及B细胞、T细胞、树突状细胞等多种免疫细胞的代谢重编程(metabolic reprogramming)。近年来,代谢调控与免疫细胞功能的关联成为研究热点,本文系统梳理了SLE患者及小鼠模型中免疫细胞的代谢异常特征,并探讨了靶向代谢通路的治疗潜力。
SLE患者的CD4+ T细胞表现出线粒体功能障碍、氧化应激(oxidative stress)和mTORC1信号过度激活。
- 线粒体异常:包括膜超极化(hyperpolarization)、活性氧(ROS)过量生成和ATP耗竭。线粒体质量增加(”巨线粒体”)与自噬缺陷相关,导致细胞坏死增加,释放自身抗原。
- 氧化应激:谷胱甘肽(glutathione)耗竭和NADPH不足进一步加剧氧化损伤,促进CD3ζ链降解,增强TCR信号传导。
- mTORC1激活:通过促进糖酵解(glycolysis)和抑制自噬,驱动Th1/Th17细胞分化,同时抑制调节性T细胞(Treg)功能。临床证据显示,雷帕霉素(rapamycin)或N-乙酰半胱氨酸(NAC)可通过抑制mTORC1改善SLE症状。
支持证据:
- 患者T细胞中电子传递链复合体I活性亢进但ATP合成不足(Gergely et al., 2002);
- SLE易感基因SLE1c2与线粒体代谢基因ESRRG表达降低相关(Perry et al., 2012);
- mTORC1抑制剂在临床试验中显著降低疾病活动度(Fernandez et al., 2006)。
SLE中T细胞依赖糖酵解和磷酸戊糖途径(PPP, pentose phosphate pathway)的过度活化支持其慢性激活状态。
- 糖酵解增强:GLUT1过表达和HIF-1α(缺氧诱导因子)上调促进葡萄糖摄取,与小鼠模型中自身抗体产生直接相关(Yin et al., 2015)。
- PPP过度激活:导致核糖-5-磷酸积累,但氨基酸和核苷酸合成受阻,进一步加剧氧化应激。
支持证据:
- B6.SLE1.SLE2.SLE3三基因小鼠中SLC16A3(乳酸转运体)和HIF1A表达升高;
- 血清代谢组学显示SLE患者PPP产物蓄积(Perl et al., 2015)。
脂筏(lipid rafts)中胆固醇和鞘脂的异常积累导致TCR信号持续激活。
- 胆固醇代谢:SLE患者T细胞中胆固醇硫酸盐水平改变,影响TCRβ磷酸化;他汀类药物可通过调节胆固醇合成抑制Th17分化。
- 鞘脂代谢:转录因子FLI1过表达促进神经氨酸酶(NEU1)介导的鞘脂合成,与肾脏炎症相关。
支持证据:
- MRL/lpr小鼠中抑制鞘脂合成可减少肾小球浸润(Nowling et al., 2015);
- 他汀类药物治疗降低SLE患者心血管风险(Ulivieri & Baldari, 2014)。
支持证据:
- 浆细胞线粒体丙酮酸载体(MPC)依赖丙酮酸维持长期存活(Lam et al., 2016);
- 低密度中性粒细胞(LDN)中氧化mtDNA是干扰素信号的关键驱动因子(Lood et al., 2016)。
SLE中代谢异常通过表观遗传修饰(如DNA低甲基化、组蛋白乙酰化)影响基因表达。
- 氧化应激:抑制DNA甲基转移酶(DNMT),导致自身免疫相关基因去抑制。
- 糖酵解:通过miR-26a/miR-101调控EZH2(组蛋白甲基转移酶),影响T细胞分化。
支持证据:
- SLE患者血清中甲基供体代谢物水平降低(Wu et al., 2012);
- HDAC抑制剂在MRL/lpr小鼠中缓解疾病(Mishra et al., 2003)。
亮点:
- 提出“线粒体-氧化应激-mTORC1”轴是SLE的核心病理机制;
- 强调不同免疫细胞代谢程序的异质性,需开发细胞特异性靶向策略;
- 探讨代谢生物标志物(如kynurenine)在疾病分型中的应用潜力。
全文通过整合基础与临床证据,为SLE的代谢干预提供了全面框架,标志着免疫代谢研究在自身免疫病领域的重大进展。