综述:微生物群塑造黏膜相关恒定T细胞生命轨迹的机制研究

【字体: 时间:2025年04月26日 来源:TRENDS IN Microbiology 14.0

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  这篇综述深入探讨了微生物群(Microbiota)通过核黄素代谢产物(如5-OP-RU)调控黏膜相关恒定T细胞(MAIT)的发育、功能及抗肿瘤免疫反应的核心机制。文章系统阐述了MAIT细胞依赖MHC-I相关分子(MR1)识别微生物代谢物的独特生物学特性,并提出了利用微生物"虫药"(bug-drug)策略增强MAIT细胞在黏膜癌症(如肝癌、结肠癌)中免疫治疗效果的创新思路,同时指出当前研究面临的挑战与未来方向。

  

微生物群塑造MAIT细胞生命轨迹的奥秘

微生物群影响MAIT细胞的发育与功能

黏膜相关恒定T细胞(MAIT)是一类进化保守的先天样T细胞亚群,主要分布于肺、肝、皮肤和结肠等屏障组织。这类细胞通过MHC-I相关分子(MR1)识别细菌核黄素(维生素B2)代谢途径衍生的抗原,如5-(2-氧代丙亚基氨基)-6-D-核糖胺尿嘧啶(5-OP-RU)。值得注意的是,微生物代谢物不仅能穿透上皮屏障参与MAIT细胞的胸腺发育,还显著影响其在癌症等多种病理条件下的功能状态。

无菌小鼠(GF)研究揭示,微生物群缺失会导致MAIT细胞数量锐减,而补充核黄素代谢产物5-OP-RU可特异性促进RORγt+ MAIT17亚群的胸腺扩增。实验证明,缺失核黄素合成酶RibD的大肠杆菌(△RibD)无法诱导MAIT细胞分化,而仅缺失下游酶RibE(△RibE)的菌株仍能支持其发育,这证实5-OP-RU是MAIT细胞成熟的关键分子。更引人注目的是,生命早期(小鼠出生后3周内)存在一个关键时间窗,此时微生物定植才能有效建立外周组织MAIT细胞库,成年后补充微生物则收效甚微。

微生物多样性调控MAIT细胞应答

MAIT细胞具有区分不同微生物菌群的能力。通过对47种微生物的系统筛选发现,拟杆菌门(Bacteroidetes)和变形菌门(Proteobacteria)能强烈激活MAIT细胞TCR,而放线菌门(Actinobacteria)和厚壁菌门(Firmicutes)刺激作用较弱。这种选择性识别与微生物核黄素合成途径的完整性直接相关。例如,人类母乳中存在的Cloacibacterium normanense表现出最强的MAIT细胞激活能力,这为婴儿期微生物-免疫系统互作提供了新见解。

在病理状态下,微生物群失调(dysbiosis)会损害MAIT细胞功能。克罗恩病(Crohn's disease)、多发性硬化症(multiple sclerosis)等患者外周血MAIT细胞减少,但炎症部位却出现聚集现象。HIV感染者中MAIT细胞的持续耗竭,进一步凸显了微生物群-免疫轴在维持黏膜稳态中的核心地位。

MAIT细胞在肿瘤免疫中的双面角色

肿瘤微环境(TME)中MAIT细胞的功能呈现显著异质性。在肝癌(HCC)中,肿瘤浸润MAIT细胞高表达PD-1、CTLA-4等免疫检查点分子,伴随IFN-γ和颗粒酶B(Granzyme B)分泌减少,与患者不良预后相关。然而,外源性5-OP-RU刺激可逆转这种衰竭表型,显著增强MAIT细胞对肿瘤相关巨噬细胞(TAM)的杀伤能力。三维类器官实验证实,经5-OP-RU激活的MAIT细胞能有效清除M2型TAM,重塑免疫抑制性微环境。

有趣的是,MAIT细胞与自然杀伤(NK)细胞的交互作用构成双重调控网络。基础状态下MAIT细胞可能抑制NK功能,但5-OP-RU刺激后,其分泌的IFN-γ可显著增强NK细胞抗肿瘤活性。这种动态平衡在B16F10黑色素瘤和E0771乳腺癌模型中均得到验证。

微生物"虫药"疗法的转化前景

基于微生物-MAIT细胞互作的治疗策略展现巨大潜力:

  1. 工程菌改造:过表达核黄素合成途径的益生菌(如大肠杆菌)可定向增强MAIT细胞激活
  2. 代谢物干预:5-OP-RU与CpG佐剂联用能系统扩增具有效应记忆表型(CD44+CD62L-)的MAIT细胞
  3. 联合免疫治疗:靶向MR1的CAR-MAIT细胞与PD-1阻断剂协同,已在临床前模型显示协同效应

当前挑战在于明确不同肿瘤类型(如结直肠癌中富集的具核梭菌Fusobacterium nucleatum)对MAIT细胞极化的特异性影响,以及解决工程菌体内定植效率等转化医学问题。未来研究需整合微生物组学与单细胞测序技术,揭示MAIT细胞在人体组织中的异质性分布规律,为精准免疫治疗提供新靶点。

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