间歇性禁食通过牛磺酸可用性下降及PERK衰减相关副凋亡样细胞死亡增强结直肠癌抗肿瘤免疫

《Advanced Science》：Intermittent Fasting Reduces Taurine Availability and Promotes Antitumor Immunity Through PERK Attenuation-Associated Paraptosis-Like Cell Death in Colorectal Cancer

间歇性禁食（intermittent fasting, IF）在结直肠癌（colorectal cancer, CRC）中发挥抗肿瘤活性，但连接营养限制与抗肿瘤免疫的肿瘤内在代谢机制尚不清楚。本研究中，研究人员发现IF以降低牛磺酸（taurine）可用性并抑制肿瘤生长，该过程依赖于CD8+ T细胞。补充牛磺酸可减弱此效应，而药物抑制牛磺酸摄取可在临床前模型中部分重现禁食相关肿瘤抑制。机制上，牛磺酸与内质网分子伴侣GRP78相关，并在营养应激下参与维持PERK丰度。作为IF的代谢后果，牛磺酸限制损害PERK稳定性，抑制下游ERO1A信号，并将CRC细胞由应激耐受重定向为副凋亡（paraptosis）样免疫原性应激。PERK丢失增强CD8+ T细胞活化，使肿瘤微环境向低抑制状态重塑，并与抗PD-1治疗联合支持肿瘤控制。本研究将牛磺酸限制鉴定为IF的功能性代谢特征，其破坏PERK依赖的应激适应并促进CRC抗肿瘤免疫。

研究背景方面，营养干预日益被认为是结直肠癌（colorectal cancer, CRC）进展的生物学修饰因子。禁食相关策略可改变全身代谢、营养素可用性与微生物源代谢物，从而影响肿瘤生长及治疗反应。间歇性禁食（intermittent fasting, IF）因可诱导协调的代谢与内分泌适应而受关注。CRC属免疫“冷”肿瘤，对免疫检查点阻断反应差。虽已知IF可增强CRC抗肿瘤活性，但肿瘤细胞内在机制，即营养限制如何引发免疫相关改变仍不明确。牛磺酸（taurine）是含硫代谢物，经转运体SLC6A6调节胞内可用性，与肿瘤生存、干性、耐药相关，但其如何介导IF的免疫原性重编程尚不清楚。因此，研究人员开展本研究，旨在界定IF通过肿瘤内在代谢重编程增强抗肿瘤免疫的机制。

论文发表于《Advanced Science》。研究人员得出核心结论：IF降低全身及瘤内牛磺酸可用性，破坏牛磺酸-GRP78相关PERK稳定，PERK丢失抑制ATF4-CHOP-ERO1A应激适应轴，诱导副凋亡（paraptosis）样免疫原性应激，从而促进CD⁸⁺ T细胞介导的抗肿瘤免疫，并为牛磺酸限制联合PD-1阻断提供机制依据。该发现的重要意义在于，将牛磺酸限制确立为IF的功能性代谢特征，并为“代谢限制—内质网应激传感器失稳—免疫原性细胞死亡—免疫检查点增效”提供可转化机制。

关键技术方法方面，研究人员使用Apc^Min/+自发肠肿瘤模型与MC38、CT26同基因皮下肿瘤模型；人源样本来自复旦大学附属中山医院结直肠癌随访队列85例及23例结直肠腺瘤—癌序列配对新鲜冰冻组织。代谢层面采用血清非靶向代谢组学、牛磺酸定量与肿瘤间质液（tumor interstitial fluid, TIF）分析；机制层面采用药物亲和力响应靶标稳定性（drug affinity responsive target stability, DARTS）、生物素化牛磺酸pull-down、环己酰亚胺追踪、共免疫沉淀与泛素化检测；转录层面采用 bulk RNA测序与基因集富集分析（gene-set enrichment analysis, GSEA）；免疫层面采用流式细胞术、多重免疫荧光及抗CD⁸、抗PD-1体内功能验证。

研究结果如下。2.1 间歇性禁食通过CD⁸⁺ T细胞依赖的抗肿瘤免疫抑制结肠肿瘤生长：研究人员在Apc^Min/+与MC38模型中证实IF降低肿瘤负荷与Ki-67，增加瘤内CD³⁺CD⁸⁺ T细胞，提升IFN-γ、GZMB并降低PD-1；抗CD⁸抗体逆转IF抑瘤效应，说明CD⁸⁺ T细胞为必需。

2.2 IF相关牛磺酸限制贡献抗肿瘤免疫：血清代谢组显示牛磺酸显著下调，IF降低血清、TIF与瘤组织牛磺酸，并下调肝CDO1。补充牛磺酸逆转IF抑瘤；牛磺酸摄取抑制剂GES在自由进食下抑瘤并增加CD⁸⁺浸润。人组织中SLC6A6高表达与CD⁸⁺ T少、生存差相关，且正常黏膜—腺瘤—癌序列中SLC6A6与TIF牛磺酸递增。

2.3 牛磺酸相关GRP78在营养应激下维持PERK蛋白稳定性：DARTS与pull-down鉴定GRP78/HSPA5为牛磺酸相关蛋白；IF选择性降PERK蛋白而不改其mRNA。短期饥饿（short-term starvation, STS）下牛磺酸浓度依赖性保护PERK，MG132部分恢复PERK，提示蛋白酶体降解；牛磺酸恢复GRP78-PERK结合并减轻PERK泛素化。

2.4 PERK丢失诱导副凋亡样肿瘤细胞应激与免疫原性信号：PERK敲低在STS下增殖下降，凋亡、坏死性凋亡、铁死亡、焦亡、自噬或PARP依赖死亡抑制剂保护有限，而环己酰亚胺最显著减弱死亡。PERK缺失致胞质空泡化、SEC61β与内质网扩张增加，表面钙网蛋白（calreticulin, CRT）暴露、HMGB1与IFN-β升高，PBMC杀伤增强，Ⅰ型干扰素相关基因上调。

2.5 PERK缺陷在体内抑制肿瘤生长并促进抗肿瘤免疫：PERK KD肿瘤生长受抑，牛磺酸不能救援；瘤内CD⁸⁺ T增多且活化为CD69、GZMB、IFN-γ、Ki-67阳性，髓系中cDC增多、M-MDSC与PMN-MDSC减少、M1样巨噬细胞增多而M2样减少；双侧肿瘤模型显示对侧野生型肿瘤也受抑制，具系统性免疫效应。

2.6 PEERO1A轴支撑结直肠癌生长与免疫逃逸：IF降ATF4、CHOP、ERO1A。ERO1A过表达加速生长、抑T细胞并富免疫抑制髓系；ERO1A敲低反之。ERO1A过表达可部分回救PERK KD的抑瘤与CD⁸⁺ T活化表型。人组织中PERK与ERO1A高表达伴CD⁸⁺浸润低和生存差。

2.7 牛磺酸限制支持与抗PD-1治疗联用控瘤：MC38与CT26中IF加抗PD-1较单药更强抑瘤；GES加抗PD-1同样增强疗效。模型为IF降牛磺酸，破坏牛磺酸-GRP78-PERK稳定，PERK丢失抑ATF4-CHOP-ERO1A并诱导副凋亡样免疫原性应激，从而增强CD⁸⁺ T免疫并为PD-1阻断联合提供依据。

讨论部分总结：研究人员指出IF不是单纯热量削减，而是通过多代谢与免疫程序调控CRC。已有研究关注微生物源L-精氨酸、IgA⁺ B细胞等，而本研究补充了肿瘤细胞内牛磺酸—GRP78—PERK—ERO1A轴。牛磺酸既可支持CD⁸⁺ T细胞适应，也可被SLC6A6高表达肿瘤细胞竞争消耗；IF的全身与瘤内牛磺酸限制主要通过削弱肿瘤细胞应激适应、提升免疫原性来激活CD⁸⁺ T。副凋亡样死亡具内质网/线粒体肿胀与空泡化，可释放CRT、HMGB1、IFN-β等损伤相关模式，促进抗原呈递与检查点疗效。局限包括牛磺酸—GRP78局部结合结构未高精度解析、IF多程序使PERK贡献需进一步量化、临床中牛磺酸丰度未能与SLC6A6、CD⁸⁺及生存在同一标本中配对。

结论部分翻译：本研究确定了IF增强CRC抗肿瘤免疫的肿瘤细胞内在机制。数据支持PERK衰减作为IF相关牛磺酸限制在更广泛IF代谢反应中的功能性下游组分。IF期间牛磺酸可用性下降与PERK稳定性降低、具免疫原性特征的副凋亡样细胞死亡，以及CRC模型中PD-1阻断期间肿瘤控制改善相关。