衣康酸通过改善线粒体功能障碍来重新调控NK细胞的代谢，从而缓解急性肝炎

《International Immunopharmacology》：Itaconic acid alleviates acute hepatitis by reprogramming NK cell metabolism with mitochondrial dysfunction

　　

摘要

背景

免疫代谢学为炎症性疾病的发病机制及治疗提供了重要见解。衣康酸是一种源自三羧酸循环的关键免疫调节代谢物，其在巨噬细胞中的特性已被广泛研究；然而，它对NK细胞以及NK细胞介导的肝脏病变的直接影响仍不明确。

方法

我们通过SCENITH和Seahorse分析技术，利用多组学方法评估了衣康酸对NK细胞代谢的影响，并探究其背后的机制。随后在聚I:C诱导的肝脏损伤小鼠模型中评估了其治疗潜力。

结果

研究发现，衣康酸会重新调控NK细胞的代谢，抑制其增殖和杀伤能力，同时阻止氧化磷酸化作用，进而促使细胞转向糖酵解。多组学分析显示，这种代谢变化与糖酵解基因网络的激活以及线粒体功能受损有关，其机制与琥珀酸脱氢酶活性受抑以及NRF1/TFAM线粒体生物发生途径下调密切相关。此外，衣康酸还会损害线粒体并抑制自噬作用，导致NK细胞内功能异常的线粒体积累。所有这些变化都会严重抑制NK细胞的增殖和细胞毒性功能。在聚I:C诱导的肝脏损伤小鼠模型中，给予衣康酸可显著减轻肝脏损伤并抑制过度的肝脏炎症反应，这一保护作用与NK细胞和T细胞在肝脏中的浸润及功能减弱有关。

结论

我们的研究拓展了人们对衣康酸在NK细胞中的免疫调节及代谢重编程作用的理解，表明衣康酸通过抑制NK细胞中的琥珀酸脱氢酶活性，进而抑制NRF1/TFAM途径导致的线粒体生物发生，最终限制NK细胞的细胞毒性功能，这为将衣康酸用于治疗NK细胞介导的肝脏疾病提供了新的思路。

引言

衣康酸是一种源自活化巨噬细胞中三羧酸循环的免疫代谢物，已被证实是调控炎症反应和抗菌防御的关键物质[1]、[2]。除了在巨噬细胞生物学中的作用外[3]，衣康酸还能调节T细胞的代谢和表观遗传重编程，通过抑制Th17细胞并促进Treg细胞的发育来平衡T细胞的分化[4]。然而，尽管衣康酸的免疫调节功能日益被认识，但它对自然杀伤细胞生物学作用的直接影响至今尚未被研究。

免疫介导的肝脏损伤的发病机制涉及多种免疫细胞的复杂相互作用，其中T细胞和NK细胞都是重要的介质[5]。虽然由T细胞引发的肝脏损伤已有多种研究报道[6]、[7]，但越来越多的证据表明，在急性炎症性肝损伤[8]、[9]、肝纤维化以及与代谢紊乱相关的脂肪性肝病（MASLD）[10]、[11]中，过度活化的NK细胞也起着重要作用。在炎症性的肝脏微环境中，肝窦内皮细胞能够使NK细胞对IL-12和IL-18的刺激产生更强的反应，从而增加IFN-γ的生成[12]、[13]。重要的是，代谢调控也是决定NK细胞功能及肝脏疾病进展的关键因素[14]、[15]，这说明具有能量代谢调控功能的NK细胞在肝脏疾病中起着重要作用。

因此，本研究旨在探讨衣康酸是否直接调控NK细胞的代谢并抑制其细胞毒性功能，进而解释其在急性肝炎中的保肝作用。通过结合单细胞分辨率的代谢分析及多组学技术，我们发现衣康酸通过破坏NRF1/TFAM信号通路并抑制自噬作用，抑制氧化磷酸化作用的同时促使细胞转向糖酵解，从而大幅改变NK细胞的能量代谢模式。在聚I:C诱导的急性肝炎小鼠模型中，给予衣康酸可通过抑制NK细胞和CD8⁺ T细胞的细胞毒性来减轻肝脏损伤。我们的研究不仅深化了对衣康酸在NK细胞生物学中作用的认识，也为将衣康酸作为治疗NK细胞介导的肝脏疾病的治疗候选药物提供了依据。

章节节选

研究对象、小鼠及伦理声明

所有血液捐献者均在签署书面知情同意书后，仅为研究目的捐献血液。本研究共使用了32只6–8周龄的雌性C57BL/6J小鼠，这些小鼠来自西安交通大学动物中心，被饲养在温度为24 ± 2°C的无菌环境中。涉及人类受试者和小鼠的研究方案已获得西安儿童医院伦理委员会（编号：2023-025-02）以及西安交通大学健康科学中心的批准（编号：）。

衣康酸通过SCENITH调控淋巴细胞代谢，进而抑制NK细胞的增殖和细胞毒性

由于NK-92MI细胞系是研究NK细胞细胞毒性的经典模型，我们首先使用该细胞系探讨衣康酸对NK细胞的免疫调节作用。CCK-8检测结果显示，24小时后衣康酸能以剂量依赖的方式显著抑制NK-92MI细胞的增殖（见图1A）；通过四参数逻辑回归分析，衣康酸针对NK-92MI细胞的IC??值为79.2 mM（95%置信区间：61.7–101.9 mM）（见图1B）。在后续的杀伤功能检测中

讨论

我们的研究揭示了免疫代谢物衣康酸可直接调控NK细胞的功能，阐明了它在急性肝炎肝脏损伤模型中显著的代谢效应与其已知的抗炎作用之间的关联。此前关于衣康酸的研究大多集中在T细胞和巨噬细胞上，而它对NK细胞的影响至今尚不清楚——NK细胞占肝脏淋巴细胞的10–20%，在肝脏免疫系统中起着关键作用[8]。我们的研究发现了衣康酸可直接抑制NK细胞的增殖和杀伤能力

结论

总而言之，我们的研究将衣康酸的免疫调节作用范围从T细胞和巨噬细胞扩展到了NK细胞。我们认为，衣康酸通过直接抑制NK细胞中的琥珀酸脱氢酶活性，进而抑制NRF1/TFAM途径所介导的线粒体生物发生，迫使NK细胞的代谢从氧化磷酸化转向糖酵解，而这种糖酵解模式无法满足它们正常的增殖和细胞毒性需求。在聚I:C诱导的急性肝炎的生理相关模型中，给予衣康酸可

CRediT作者贡献说明

孙颖：论文撰写——初稿、方法学、实验研究。段明月：资源提供、方法学。张曦：资源提供、方法学。刘晓刚：资源提供、方法学。谢军：资源提供、方法学。吕毅：监督指导。雷红：论文撰写——审阅与编辑、数据可视化、监督指导、实验研究、资金获取、概念构思。

利益冲突声明

作者声明不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金的资助（项目编号：82200728）。

孙颖|段明月|张曦|刘晓刚|谢军|吕毅|雷红

中国陕西省儿童健康与疾病西安重点实验室、陕西省儿科疾病精准医学重点实验室、西安交通大学附属儿童医院、西安儿童医院，中国西安710003