线粒体复合体III呼吸功能调控CD8+ T细胞增殖与命运决定的新机制

本研究揭示了线粒体复合体III（ETC complex III）通过呼吸作用而非活性氧（ROS）产生调控CD8+ T细胞增殖的关键机制。研究人员通过构建RISP条件性敲除和替代氧化酶（AOX）表达的小鼠模型，发现线粒体呼吸缺陷会诱导T细胞耗竭样表型，而AOX可挽救增殖缺陷但无法恢复记忆形成。该研究为优化肿瘤免疫治疗中T细胞代谢重编程提供了新靶点。

　　

在免疫应答过程中，CD8⁺ T细胞的活化、增殖和记忆形成需要复杂的代谢调控。虽然已知线粒体电子传递链（ETC）参与这一过程，但复合体III（complex III）的具体功能机制尚不明确。尤其令人困惑的是，复合体III同时具备呼吸作用、质子泵送和活性氧（ROS）产生等多重功能，这些功能如何分别影响T细胞命运决定仍是未解之谜。

美国西北大学（Northwestern University）的研究团队在《Nature Immunology》发表的研究中，通过精巧的遗传学模型揭示了这一关键机制。研究人员构建了T细胞特异性敲除复合体III关键亚基RISP（Uqcrfs1^fl/fl）的小鼠，并引入海鞘替代氧化酶AOX（Ciona intestinalis AOX）以特异性恢复呼吸功能而不重建ROS产生。这种"功能解耦"的设计使团队能够区分复合体III不同生物学功能的贡献。

研究主要采用以下关键技术：1）条件性基因敲除与AOX转基因小鼠模型；2）LCMV病毒感染实验（包括Armstrong急性感染和Clone13慢性感染模型）；3）多参数流式细胞术分析T细胞亚群；4）Seahorse线粒体呼吸测定；5）RNA测序和代谢组学分析。

线粒体呼吸是CD8⁺ T细胞增殖的必要条件

通过比较RISP敲除（KO）和KO+AOX两组T细胞，研究发现AOX表达可完全挽救KO细胞的体外增殖缺陷，尽管ATP偶联呼吸仅部分恢复。这表明T细胞增殖主要依赖复合体III的呼吸功能，而非其ROS产生或完全ATP生成能力。

急性刺激诱导耗竭样表型

意外发现是，复合体III缺陷的CD8⁺ T细胞在急性抗原刺激后迅速表现出耗竭特征，高表达PD-1、LAG3和TOX等抑制性受体。RNA测序显示这些细胞富集已知的耗竭相关基因特征，而这种表型可被AOX表达所逆转。

记忆形成需要复合体III ROS

在记忆形成实验中，KO+AOX细胞虽能初始扩增并形成记忆前体细胞（MPECs），但无法维持长期记忆池。时序分析显示这些细胞在感染30天后记忆群体消失，表明复合体III来源的ROS对记忆T细胞的终末分化或持久性至关重要。

肿瘤杀伤功能受损

将P14 CD8⁺ T细胞过继转移至MC38-gp33肿瘤模型后，RISP KO和KO+AOX细胞均未能有效清除肿瘤，证实线粒体代谢缺陷会损害T细胞的实际免疫功能。

这项研究的重要发现在于明确了复合体III在T细胞不同命运决定阶段的功能特异性：1）呼吸作用（非ROS）是增殖所需并防止耗竭；2）ROS产生对初始T细胞维持和记忆形成不可或缺。该发现为改进过继性T细胞治疗提供了新思路——通过精确调控特定线粒体功能而非整体代谢活性，可能更有效地增强抗肿瘤免疫应答。研究还提示，慢性感染和肿瘤微环境中观察到的T细胞耗竭，可能部分源于持续的抗原刺激导致的线粒体功能紊乱。

这项由Elizabeth M. Steinert和Navdeep S. Chandel领衔的研究，通过创新的遗传学工具解决了领域内长期存在的争议，为免疫代谢研究树立了功能解耦研究的典范。未来针对复合体III不同功能的特异性调控，可能成为增强疫苗效力和癌症免疫治疗的新策略。