《Clinical and Translational Medicine》：Neutrophil-based immunotherapy: A metabolic lens on mechanisms and therapeutic implications
背景：肿瘤相关中性粒细胞（TANs）是肿瘤微环境（TME）中关键的免疫调节细胞，对肿瘤免疫具有深远且依赖环境的调控作用，但其代谢特征及功能意义尚未得到充分探索。主体：中性粒细胞在整个生命周期中持续感知并适应微环境的动态变化，通过代谢重编程维持生存与功能稳态。作为肿瘤代谢网络的核心节点，TANs表现出显著的代谢可塑性与异质性。无论主动或被动，TAN代谢重编程均通过调控免疫介质表达及细胞间代谢物串扰等机制，在肿瘤免疫逃逸中发挥关键作用。当前研究聚焦于诱导持久性TAN代谢重编程并克服其固有局限，旨在建立高效安全的TAN靶向免疫治疗体系。本综述系统总结了TAN代谢重编程的最新进展，重点阐述其与免疫表型及时空异质性的内在关联，并提出TAN代谢分类框架（4-Tier TAN-MetaC），全面梳理了TAN代谢靶向免疫治疗的转化机遇、瓶颈及未来可行方向。结论：综上，TAN代谢重编程是肿瘤免疫逃逸的核心驱动因素，也是癌症免疫治疗中临床可靶向的代谢脆弱点。
1 引言
免疫治疗（包括过继性细胞回输ACT）已革新临床癌症管理，但在多数实体瘤中疗效仍受限。生理条件下，中性粒细胞寿命短，其激活与动员受宿主严格调控以避免毒性反应损伤正常组织；病理状态下，持续性中性粒细胞浸润可驱动慢性炎症与肿瘤进展。近期研究揭示，TANs在介导肿瘤免疫逃逸及免疫治疗耐药中起关键作用，如骨转移微环境中TANs通过上调几丁质酶3样蛋白3（CHI3L3）等免疫调节介质促进免疫抑制微环境形成，非典型肌球蛋白IF（MYO1F）表达水平可作为免疫检查点抑制剂临床疗效的预测标志物。因此，深入解析TANs在肿瘤免疫中的功能与调控网络，对克服免疫治疗应答不佳的临床挑战至关重要。代谢重编程已被证实是TAN功能状态的核心决定因素。作为复杂肿瘤代谢网络的关键节点，浸润肿瘤的TANs具有高度可塑性与复杂的时空代谢异质性，共同塑造其免疫调节表型。空间代谢组学等技术进步深化了对关键代谢调控通路、分子节点及代谢重塑与TAN免疫功能关联网络的理解，为新型治疗策略开发奠定理论基础。同时，TANs的强组织亲和力、代谢对其功能的塑造作用及技术进展，使TAN靶向代谢干预成为极具前景的免疫治疗策略。本综述系统总结中性粒细胞代谢研究进展，聚焦TAN代谢重编程与抗肿瘤免疫的关联，并探讨TAN靶向代谢治疗的转化机遇、挑战与未来方向。
2 中性粒细胞的代谢特征
2.1 成熟
中性粒细胞成熟伴随渐进性代谢重构。造血干细胞（HSCs）主要依赖糖酵解，而粒-单核细胞祖细胞增强线粒体呼吸，反映髓系早期分化的代谢转换。自噬依赖性脂肪酸氧化（FAO）与氧化磷酸化（OXPHOS）是中性粒细胞分化的必需能量来源，药理学或遗传学阻断代谢重构会抑制成熟；反之，过度糖酵解与分化缺陷相关，提示平衡的代谢通量对正常发育至关重要。训练免疫研究提示，早期代谢改变可因果性影响成熟细胞功能：β-葡聚糖预处理祖细胞诱导持续性代谢与表观遗传适应，包括IL-1β/GM-CSF驱动的糖酵解、胆固醇合成及I型干扰素介导的线粒体呼吸增强；预处理后的中性粒细胞抗肿瘤活性更强，干扰相关信号或代谢可消除β-葡聚糖诱导的功能改变。
2.2 趋化
中性粒细胞趋化高度依赖代谢重编程，糖酵解是主要ATP来源。葡萄糖摄取增加支持中性粒细胞迁移，葡萄糖-6-磷酸转运体缺失显著损害趋化功能。此外，中性粒细胞通过细胞前缘极化释放ATP放大定向趋化信号：分泌ATP激活前缘定位的P2Y2嘌呤能受体，其水解产物腺苷作用于A3受体促进前向迁移；同时细胞后部的A2a受体触发cAMP积累驱动尾足回缩，形成拮抗性嘌呤信号协调定向运动。趋化刺激下，线粒体是该自分泌信号网络的关键ATP来源：P2Y2受体激活进一步增强mTOR信号并改善前缘线粒体功能（包括钙摄取增加与膜电位稳定），CCCP处理或关键线粒体代谢分子基因缺失阻断线粒体ATP生成，均显著损害中性粒细胞趋化。值得注意的是，体外实验显示谷氨酰胺可直接降低中性粒细胞滚动速度、黏附及β2整合素激活，其机制可能涉及转录组重编程介导的线粒体与谷胱甘肽代谢改变，具体机制尚待阐明。
2.3 激活
中性粒细胞激活后的快速代谢重构是活性氧（ROS）合成的基础。体外刺激诱导强烈氧化爆发，同时糖酵解减弱，葡萄糖-6-磷酸重定向至磷酸戊糖途径（PPP），快速提升烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADPH）水平。阻断PPP活性显著抑制NADPH生成与效应功能，证实该通路的因果作用。丙酮酸激酶M2（PKM2）通过调节磷酸烯醇式丙酮酸与二羟丙酮磷酸（DHAP）可用性调控NADPH氧化酶激活，参与ROS生成。葡萄糖匮乏时，中性粒细胞依赖脂肪酸、谷氨酰胺等替代底物维持NADPH水平与氧化还原平衡。缺氧通过重定向糖酵解通量调控中性粒细胞激活：糖酵解中间产物分流至线粒体甘油-3-磷酸脱氢酶以维持膜电位并促进线粒体ROS（mROS）生成，该级联反应稳定缺氧诱导因子-1（HIF-1α），进而诱导促炎基因转录并增强中性粒细胞效应应答。
2.4 NETosis
中性粒细胞胞外诱捕网（NETs）形成受中性粒细胞代谢状态精确调控。经典自杀性NETosis依赖NADPH氧化酶（NOX2），需PPP与糖酵解重构以支持ROS生成；而受体介导的 vital NETosis可通过ROS非依赖途径进行。值得注意的是，糖酵解通量升高是两种NETosis的共同需求：药理学抑制己糖激酶或葡萄糖耗竭可显著抑制多种刺激诱导的NETosis。微环境线索诱导的代谢重塑也协同调控NETosis：乳酸积累通过提升mROS生成促进NETosis，乳酸脱氢酶（LDH）抑制可显著阻断该过程；碱性pH与低钠血症增强mROS生成并促进NETosis，而高渗条件通过减少ROS合成抑制NOX2依赖性NETosis。此外，肿瘤来源烟酰胺磷酸核糖转移酶（NAMPT）可激活沉默信息调节因子1（SIRT1），触发中性粒细胞极化与线粒体依赖性NETosis，最终加速乳腺癌肺转移，但烟酰胺代谢与中性粒细胞功能的关联仍需深入探索。
2.5 脱颗粒
中性粒细胞依赖糖酵解驱动脱颗粒。关键研究证实，2-脱氧-D-葡萄糖（2-DG）处理显著抑制颗粒释放。糖酵解酶PKM2还发挥非代谢调控作用：直接磷酸化突触体相关蛋白23（SNAP-23），加速颗粒-质膜融合。线粒体功能也参与脱颗粒调控，但具体机制尚未完全阐明：NOX2功能缺陷的中性粒细胞脱颗粒增强，提示NOX2来源的ROS对该过程具有负调控作用；线粒体靶向抗氧化剂通过减少mROS生成，抑制初级与次级颗粒释放。
3 TAN代谢重塑与抗肿瘤免疫
3.1 葡萄糖代谢
TANs通过适应性葡萄糖重编程（主要依赖无氧糖酵解与PPP）维持生存与免疫调节功能。缺氧、葡萄糖匮乏及乳酸富集的TME对TANs产生多重细胞应激，上调HIF-1α、碱性螺旋-环-螺旋转录因子E40（BHLHE40）等应激响应转录因子，启动糖酵解基因转录并重塑表观遗传景观，开放糖酵解位点周围染色质区域。肺癌组织中TANs显示葡萄糖转运蛋白1（GLUT1）表达与糖酵解活性升高，特异性敲除TANs中Glut1可减弱其促肿瘤与放疗抵抗功能。肝细胞癌来源TANs中糖酵解酶及PPP限速酶葡萄糖-6-磷酸脱氢酶表达与酶活性均上调，介导ROS依赖性NETosis并促进肿瘤进展。此外，糖酵解增强激活乳酸脱氢酶A（LDHA）-信号转导与转录激活因子3（STAT3）轴，上调程序性细胞死亡配体1（PD-L1）表达并促进抑瘤素M分泌，从而削弱细胞毒性T细胞抗肿瘤应答。维甲酸或2-DG抑制糖酵解活性后，可激活AMPK通路，最终抑制CCAAT/增强子结合蛋白β（C/EBPβ）与精氨酸酶1（ARG1）介导的TAN免疫抑制。PKM2通过调控GATA结合蛋白3（GATA3）活性双向调节PD-L1与PD-L2，但PKM2抑制在小鼠异种移植模型中可统一下调两种检查点分子，提示PKM2是物种依赖的免疫检查点调控靶点。
HIF-1α是TAN功能的关键免疫调节分子，其表达高于循环与骨髓中性粒细胞，直接激活糖酵解基因转录；增强的糖酵解通过甘油-3-磷酸穿梭依赖的ROS生成进一步稳定HIF-1α，形成糖酵解-HIF-1α正反馈环路。缺氧下，Hif-1α直接驱动TANs中Cd274（编码PD-L1）转录，抑制多种肿瘤模型中的T细胞毒性；中性粒细胞特异性Hif1a敲除可恢复NK与CD8+T细胞激活，降低肿瘤负荷并改善宿主生存。
作为关键糖酵解终产物，乳酸在调控TAN免疫功能中发挥重要作用。乳酸通过提升组蛋白乳酸化水平，上调TANs中抗凋亡与免疫抑制基因表达，2-DG抑制糖酵解可逆转这些修饰。乳酸还通过GPR81/mTOR/HIF-1α/STAT3与MCT1/NF-κB/COX-2信号级联驱动TAN极化并上调免疫检查点分子。此外，极化TANs释放含沙门氏菌毒力岛1（SP1）mRNA的细胞外囊泡，上调肿瘤细胞中SP1表达；SP1与SPI-1相关蛋白协同进一步增强肿瘤糖酵解、葡萄糖摄取与乳酸分泌，形成持续正反馈代谢环路，强化乳酸介导的TAN免疫抑制。
尽管糖酵解增强常与TAN免疫抑制相关，但也存在矛盾证据：如胰腺癌肝转移中P2RX1?免疫抑制性TAN亚群虽显示抑制性分子谱升高，但糖酵解活性降低、OXPHOS能力增强；临床胰腺癌肝转移样本单细胞转录组分析显示，促肿瘤TAN亚群并不依赖强糖酵解激活，不同TAN亚群无单一主导代谢通路，促肿瘤与抗肿瘤亚群均无普遍性代谢特征偏向。除功能代谢检测与单细胞转录组学的方法学差异外，TAN分类标准不统一、肿瘤类型差异（如肝细胞癌vs胰腺癌）及TAN时空异质性（如原发灶vs转移灶； bulk组织分析vs空间多组学分析）均可能导致葡萄糖代谢-TAN免疫表型关联的异质性。由此推测，糖酵解与OXPHOS可能根据环境互为代偿而非互斥的代谢程序，药理学证据显示糖酵解抑制可放大OXPHOS主导的TAN免疫抑制，但该推论仍需同位素示踪代谢流分析等定量验证。
3.2 线粒体代谢
为阐明该代谢灵活性的机制基础，本部分探讨线粒体代谢如何通过氧化还原信号与三羧酸（TCA）循环依赖调控精细调节TAN免疫表型。mROS是关键的氧化还原信号枢纽：药理学清除ROS可有效阻断TAN驱动的T细胞抑制，提示mROS在TAN介导的免疫抑制中起重要作用。TME中GM-CSF、LPS、IFN-γ等炎症线索可触发mROS大量积累，启动核因子 erythroid 2相关因子2（Nrf2）依赖的抗氧化应答，转录上调PD-L1、ARG1等关键免疫抑制效应分子。初步证据显示，肿瘤细胞通过异常SCF/c-Kit信号维持TANs持续性mROS生成，保障线粒体功能与细胞内NADPH稳态，稳定慢性氧化还原应激。一致地，肿瘤来源组织蛋白酶C通过激活PR3/IL-1β级联放大TANs中mROS积累，促进过度NETosis并重塑促肿瘤TME。此外，肝转移微环境代谢应激下，未成熟低密度中性粒细胞（iLDNs）依赖脂滴依赖性线粒体代谢维持ATP补充并促进NETosis，显著支持转移进展。
TCA循环代谢物也参与调控TAN生存与免疫功能。研究发现，肿瘤分泌GM-CSF激活STAT5-C/EBPβ轴，诱导乌头酸脱羧酶1（ACOD1）表达，催化柠檬酸转化为衣康酸；衣康酸激活Nrf2抗氧化信号，缓解过量ROS驱动的铁死亡，从而延长TANs瘤内生存并维持稳定的免疫抑制程序。作为关键TCA中间产物，琥珀酸是免疫细胞中的重要代谢-免疫介质，既往研究证实琥珀酸可促进中性粒细胞激活、组织浸润与NETosis，但其在TAN免疫表型重塑中的作用尚未明确。
中性粒细胞在骨髓成熟过程中逐渐丢失线粒体内容物，静息循环中性粒细胞基础线粒体丰度与活性极低。肿瘤背景下，TANs中休眠的线粒体代谢可被强力重新激活并参与肿瘤免疫调节。此外，线粒体及其下游信号作为TAN生存的核心调控靶点，靶向干预有望成为延长TAN寿命、重塑其效应功能的转化策略。
3.3 脂质代谢
生理条件下，静息中性粒细胞脂滴含量极低，基础脂质代谢活性弱；而微环境刺激诱导TANs发生强烈脂质代谢重编程，深刻重塑其功能特性。多种肿瘤模型中，肿瘤来源GM-CSF/G-CSF激活STAT3/STAT5信号，转录上调簇分化抗原36（CD36）、脂肪酸转运蛋白（FATPs）、极低密度脂蛋白受体（VLDLR）等关键脂质转运体，增强脂质摄取。FATP2是TAN特异性、不可或缺的免疫调节脂质转运体，其介导的过量脂质积累增强ROS生成；遗传学证据显示，Slc27a2（编码FATP2）敲除可完全消除TANs的免疫抑制活性；药理学研究证实，FATP2抑制可下调ARG1、诱导型一氧化氮合酶（iNOS）、S100钙结合蛋白A9（S100A9）等免疫抑制分子，减少ROS介导的TAN免疫抑制，恢复T细胞效应功能。尽管FATP2并非花生四烯酸（AA）的专属转运体，其过表达显著促进TANs摄取AA并积累；研究显示，AA水平升高与PD-L1表达上调及免疫治疗耐药密切相关。机制研究表明，过量AA经环氧合酶-2（COX2）催化转化为前列腺素E2（PGE2），触发双重免疫抑制级联：一方面，PGE2通过PKA/CREB轴抑制RIPK3信号，并建立NF-κB/COX2正反馈环路维持自分泌PGE2生成与ARG1上调；另一方面，PGE2结合E型前列腺素受体2/4（EP2/EP4），阻断STAT1磷酸化并抑制IFN-γ依赖信号，阻止免疫治疗诱导的抗肿瘤TAN极化。AA也是脂氧合酶催化生成氧脂素的 key 前体，15(S)-羟基二十碳四烯酸[15(S)-HETE]等氧脂素代谢物激活过氧化物酶体增殖物激活受体γ（PPARγ），转录调控髓系细胞中Cd274、Cxcl2、Arg1等核心抑制基因；卵巢癌中，15(S)-HETE触发的PPARγ还与C/EBPβ协同重塑髓系免疫表型，提示髓系细胞中存在保守的“代谢物-信号-转录”调控轴，但TANs中的直接机制验证仍有限，需系统研究。
凝集素型氧化低密度脂蛋白受体1（LOX-1）也是关键脂质摄取受体及免疫抑制性TAN亚群特异性表面标志物：健康人循环中性粒细胞中LOX-1几乎不表达，而瘤内近半数TANs高表达LOX-1，且与ARG1升高及强ROS生成相关。初步体外证据显示，氧化低密度脂蛋白（oxLDL）及其衍生物（氧化磷脂酰胆碱、溶血磷脂酰胆碱）促进TAN NETosis，但氧化脂质代谢与TAN介导免疫抑制的体内因果证据仍缺乏。
除脂质摄取外，TANs还发生广泛的脂肪酸重塑，特征为FAO增强与多不饱和脂肪酸（PUFA）重编程。初步研究显示，与脾脏、骨髓中性粒细胞相比，TANs上调多种FAO酶，伴随脂肪酸摄取与耗氧量增加；药理学阻断FAO可减少TAN来源ARG1、ROS、NO及过氧亚硝基阴离子生成，缓解TAN介导的T细胞增殖抑制。索拉非尼治疗的肿瘤模型中，索拉非尼激活PPARα信号诱导FAO相关酶表达；遗传学或药理学抑制PPARα/FAO可有效消除索拉非尼诱导的TAN免疫抑制。宫颈癌单细胞转录组研究发现，促肿瘤TANs的特征为脂质代谢紊乱，其中超长链脂肪酸延伸酶5（ELOVL5）活性升高驱动长链PUFA合成，支持TAN生存与促肿瘤功能。乳腺癌中，铁死亡的CD4+T细胞分泌CXCL3、IL-8、S100A9招募TANs并激活IL-1β/NF-κB信号，进而上调膜结合O-酰基转移酶结构域 containing 1（MOAT1），重塑TAN脂肪酸偏好向PUFA倾斜，增加TAN铁死亡易感性，并促进吲哚胺2,3-双加氧酶（IDO）、PGE2及氧化脂质表达分泌，抑制CD8+T细胞增殖与细胞毒性。
脂滴稳态除作为营养缓冲维持TAN生存外，也是TAN促肿瘤进展与免疫抑制效应的重要前提。研究显示，肺癌细胞通过抑制脂肪甘油三酯脂肪酶活性、上调缺氧诱导脂滴相关蛋白（HILPDA）与G0/G1转换蛋白2（G0S2）表达，抑制脂解并稳定TANs内脂滴；微环境胰岛素样生长因子-1（IGF-1）与间充质来源PGE2进一步通过HIF-1α信号增强HILPDA表达，阻断脂滴降解，进而驱动ROS生成与免疫抑制介质产生。结直肠癌肝转移中，肝星状细胞来源IL-33激活TANs中mTOR-PPARγ级联，转录诱导二酰甘油O-酰基转移酶1/2（DGAT1/2）加速新生脂滴生物合成；药理学证据显示，mTOR/PPARγ抑制可有效下调PD-L1等免疫抑制标志物，恢复CD8+T细胞增殖，提示mTOR/PPARγ/脂滴轴在维持TAN免疫抑制中的重要作用。
综上，TANs表现出活跃的脂质代谢重塑，尽管不同TAN亚群采用差异化的脂质代谢程序，但最终似乎趋同于统一的免疫抑制状态，呈现“代谢异质性-功能一致性”模式。尽管脂质重编程与TAN免疫抑制的关联已较明确，但分子水平的系统因果验证仍缺乏，未来需利用TAN特异性条件性敲除模型与多组学整合，解析该精细调控网络，加速TAN靶向脂质代谢免疫治疗的临床转化。
3.4 氨基酸代谢
不同氨基酸利用偏好驱动TANs向促炎或免疫抑制表型分化，是TAN异质性的重要成因。跨癌种单细胞分析显示，抗原呈递HLA-DR+TANs富集支链氨基酸代谢，而免疫抑制性VEGFA+SPP1+TANs优先利用维生素与糖胺聚糖代谢。机制上，亮氨酸积累可提升细胞内乙酰辅酶A水平，促进H3K27ac修饰，增强TANs中MHC-II基因转录，维持抗肿瘤活性。葡萄糖供应不足时，中性粒细胞可切换至谷氨酰胺/谷氨酸依赖的能量代谢发挥免疫抑制作用：乳腺癌肝转移微环境中，该代谢适应维持TCA循环活性，促进NETosis并形成免疫抑制性TME。卵巢癌研究显示，TANs显示谷氨酰胺驱动的OXPHOS增强，二氢硫辛酰胺S-琥珀酰转移酶（DLST）上调；DLST抑制可减少OXPHOS与免疫抑制标志物，改善免疫治疗疗效。肿瘤来源谷氨酸进一步诱导TANs中STAT3表达，上调Arg1转录；谷氨酸释放抑制剂利鲁唑可减少肿瘤分泌谷氨酸，逆转STAT3介导的TAN免疫抑制极化。
精氨酸代谢也塑造TAN免疫功能：肝细胞癌单细胞测序研究发现，精氨酸代谢低的TANs显示低分化促肿瘤特征，而精氨酸代谢高的TANs主要分布于正常组织，呈现促炎特性；外源性精氨酸补充可适度增强HLA-DR介导的TAN抗原呈递，部分恢复其免疫激活能力。ARG1是精氨酸分解代谢的关键酶与TAN免疫抑制功能的核心介质：非小细胞肺癌中，旁分泌因子膜联蛋白A2（ANXA2）通过toll样受体2（TLR2）/髓样分化初级应答88（MYD88）信号级联诱导TANs中ARG1表达，ANXA2阻断肽可有效消除肿瘤裂解物诱导的ARG1上调。免疫细胞激活高度依赖精氨酸供应，初步证据显示，TANs释放的过量Arg1耗竭瘤内精氨酸，损害抗肿瘤免疫。
综上，TANs的功能命运高度依赖特定氨基酸代谢通路的激活状态。但需注意，现有研究多聚焦单一通路，不同氨基酸轴间的整合串扰仍不明确；氨基酸代谢流如何整合细胞内外信号、代谢中间产物是否直接影响表观遗传调控，仍需通过遗传与代谢干预策略深入探索。
3.5 自噬与铁代谢
瘤内TANs中可检测到活跃自噬：研究显示，自噬维持线粒体稳态，上调Mcl-1并减少cleaved caspase-3，延长TAN生存；同时促进基质金属蛋白酶9（MMP9）与抑瘤素M分泌，损害抗肿瘤免疫监视并形成免疫抑制性TME。另一研究发现，自噬增强晚期糖基化终产物受体（RAGE）依赖性NETosis，药理学或遗传学阻断自噬/RAGE可有效缓解TAN介导的免疫抑制。遗传学证据表明，髓系特异性自噬缺陷损害TAN脱颗粒与NADPH氧化酶依赖的ROS生成，进一步支持TAN自噬的促肿瘤功能。
TANs是瘤内铁代谢的核心调控者，通过重塑微环境铁分布促进肿瘤进展与免疫抑制。TANs高表达铁转运体，是瘤内转铁蛋白的主要来源；初步证据显示，TAN耗竭可降低肿瘤转铁蛋白水平，抑制乳腺癌肺转移，提示TAN依赖的铁代谢与恶性进展存在因果关联。机制上，肿瘤分泌GM-CSF激活JAK/STAT5β信号诱导TAN转铁蛋白合成，补偿肿瘤细胞铁缺乏并维持其增殖。此外，TAN来源脂质运载蛋白2（LCN2）螯合细胞外铁，调节TME免疫，但LCN2在TAN介导免疫抑制中的具体作用仍不明确。
过量铁摄取与细胞内PUFA积累赋予TANs固有铁死亡易感性，这可能是调控其免疫抑制活性的关键代谢机制。研究显示，多种肿瘤模型中，瘤内TANs显著上调铁死亡相关基因；尽管铁死亡减少TAN丰度，但亚致死铁死亡后存活的TANs获得更强的CD8+T细胞功能抑制能力，铁死亡抑制剂可完全逆转该抑制并恢复免疫活性小鼠的抗肿瘤免疫。推测这种矛盾表型由微环境脂质丰度、肿瘤氧合状态、自噬活性差异及肿瘤类型特异性代谢特征共同决定。胰腺TME中，脂肪代谢产物12,13-二羟基-9Z-十八碳烯酸（12,13-DiHOME）可触发PPARγ依赖性铁自噬，诱导细胞内铁过载与过量脂质过氧化；机制研究显示，随后的AA-PEox生成伴随CXCL2、PGE2及细胞内IDO水平升高，共同增强经历铁死亡的TANs的免疫抑制潜能。药理学证据显示，铁死亡抑制可有效逆转TAN依赖的免疫抑制，恢复抗肿瘤免疫，提示TAN铁死亡是代谢免疫治疗的潜力靶点。
尽管铁重编程、铁死亡与TAN免疫调控的关联已较明确，但多个关键问题仍未解决：增强的铁摄取是主动驱动促肿瘤TAN极化，还是仅为TME应激的次生适应反应？不同癌种与TAN亚群中铁代谢与铁死亡易感性的异质性缺乏系统表征；核心铁死亡调控因子在TANs中的功能证据仍不足。未来除小分子调节剂外，开发TAN特异性铁死亡靶向纳米载体与可靠的铁代谢生物标志物，将推动TAN代谢靶向免疫治疗的转化进程。
3.6 TANs与免疫细胞的代谢串扰
TME是复杂的代谢生态系统。除直接调控免疫检查点外，TAN代谢重编程还通过营养竞争与代谢物信号介导与细胞毒性免疫细胞的串扰，抑制其效应功能并驱动肿瘤免疫逃逸。营养竞争是TAN介导免疫抑制的主要驱动因素：TANs通过丰富的葡萄糖转运体与代谢酶维持过度活跃的糖酵解，在葡萄糖竞争中占据优势；葡萄糖短缺抑制T细胞增殖并通过PKM2-STAT5通路诱导其耗竭，同时损害瘤内NK细胞增殖。体外研究显示，中性粒细胞内化的脂肪酸远多于淋巴细胞，并积累相应更大的脂质库；这些脂质负荷的TANs将脂质转移至CD8+T细胞与NK细胞，限制其抗肿瘤活性，同时将脂质转移至巨噬细胞驱动其免疫抑制极化。此外，CD36与低密度脂蛋白受体相关蛋白1（LRP1）高表达可导致TANs内胆固醇异常积累：积累的胆固醇与NK细胞竞争胆固醇，阻断其脂筏组装与抗肿瘤信号；过量胆固醇还触发NETosis，进一步导致NK细胞死亡。免疫抑制性TANs高表达ARG1降解细胞外精氨酸，精氨酸饥饿导致T细胞周期阻滞，IFN-γ、颗粒酶等效应分子生成减少，削弱NK细胞溶细胞活性。作为TME中铁的核心调控者，TANs还可能通过LCN2介导的铁竞争抑制效应免疫细胞。
TAN来源代谢物介导另一关键串扰维度：乳酸积累酸化TME，损害免疫细胞功能；TCA循环与脂质氧化等代谢重编程促进TANs生成ROS，诱导T细胞凋亡与功能耗竭；COX2介导脂质代谢重编程来源的PGE2直接激活巨噬细胞中cAMP直接激活交换蛋白（EPAC）/Ras相关蛋白1（Rap1）信号轴，与肿瘤来源IL-34协同驱动巨噬细胞极化；同时TAN来源PGE2抑制CD8+T细胞体外生存与瘤内浸润；TAN铁死亡过程中释放的多种氧化脂质也协同抑制CD8+T细胞抗肿瘤活性。
需注意，TME内的代谢竞争与多维细胞间代谢串扰高度复杂。单一TAN代谢通路重编程常伴随代偿效应与全局代谢网络波动，而非孤立线性分子事件，这是解析TAN代谢异质性机制与开发靶向干预的主要瓶颈。未来研究应从描述性表型转向因果机制重构，整合髓系特异性遗传模型、谱系追踪与单细胞多组学，解析TAN代谢可塑性与异质性，识别特异性可靶向代谢节点，开发TAN代谢靶向免疫治疗。
4 TAN代谢重编程的时空异质性
在肿瘤发生发展过程中，TANs经历逐步的时间代谢重编程与表型转化。生理状态下，成熟循环高密度中性粒细胞（HDNs）呈现刚性代谢特征，主要依赖糖酵解，OXPHOS极低，代表基础代谢谱。乳腺癌研究显示，早期TME炎症因子诱导成熟HDNs向iLDNs转化，并促进骨髓动员iLDNs；此阶段系统性中性粒细胞仍维持稳态糖酵解主导代谢，而新出现的iLDNs具备优于HDNs的线粒体代谢与固有代谢优势。随着肿瘤进展，iLDNs显著扩增并在晚期原发灶与转移灶大量积累；瘤内iLDNs显示糖酵解与OXPHOS同步升高，对葡萄糖波动敏感性增加，代谢可塑性显著增强。胰腺癌单细胞转录组研究鉴定出3种时序性TAN亚群，代谢特征各异：早期T1亚群依赖OXPHOS，保留正常未成熟粒细胞代谢特征；中间T2亚群由成熟中性粒细胞转化而来，优先利用酰胺与ROS代谢以适应肿瘤浸润后的早期激活；晚期T3亚群则全面激活糖酵解、缺氧应激响应与促血管生成代谢通路。这些发现提示，TAN代谢状态在肿瘤进展中呈现环境依赖的阶段特异性演化，但直接追踪体内TAN代谢时序轨迹的研究仍有限。
初步证据显示，多种抗肿瘤治疗可驱动TAN代谢重编程，且具治疗方式依赖性。放疗本身可作为重编程信号，引导TANs向特定功能状态分化：亚治疗剂量电离辐射驱动肺转移前微环境TANs发生代谢转换，特征为从FAO向糖酵解与脂质积累转变，建立支持转移定植的免疫抑制微环境；额外证据显示，Glut1缺陷TANs增强放疗敏感性但不改善抗PD-1应答。获得免疫治疗与化疗耐药的三阴性乳腺癌细胞积累中性脂质，并通过富含脂质的细胞外囊泡将这些代谢特征传递给TANs，赋予其脂质负荷的免疫抑制表型，介导治疗耐药。但不同治疗背景下TAN代谢重编程的动态轨迹、剂量效应与分子网络仍待探索。
空间异质性也是TAN代谢重编程的核心特征。TME并非由缺氧与营养匮乏定义的静态区域，而是动态划分为多个代谢特征迥异的生态位。研究显示，慢性极端代谢应激（严重缺氧与营养短缺）下，浸润肿瘤核心的TANs发生广泛代谢重构，特征为糖酵解过度活跃、乳酸积累及代谢驱动的免疫抑制。胰腺癌空间转录组与蛋白质组分析显示，定位于肿瘤核心的晚期T3亚群具有高糖酵解活性；结直肠癌中，CTCF+TAN亚群优先富集于缺氧核心，局部缺氧触发代谢重编程，赋予其强促癌与免疫抑制表型。与肿瘤核心不同，肿瘤边缘氧供与营养充足，边缘驻留TANs采用差异适应性代谢程序：胰腺癌症侵袭前沿的过渡性T1 TANs显示OXPHOS上调，胆囊癌边缘TANs显示脂质与胆固醇代谢异常激活。近年空间代谢组学进展实现了区域特异性代谢异质性的原位表征：4T1乳腺癌模型中，t-MALDI-2空间代谢组学结合单细胞分析揭示TANs存在显著空间脂质代谢异质性——瘤周、瘤内活跃区与缺氧核心区分别富集具有独特脂质谱的TAN亚群：缺氧核心聚集的TAN亚群特异性上调缺氧相关脂质代谢物ACAR(18:0)；瘤周TAN脂质谱受局部脂肪基质TME调控，而瘤内散在TANs则呈现相对独立的脂质代谢特征。糖尿病胰腺癌空间代谢组学鉴定出与CXCR2+TANs空间共定位的胆固醇富集微域，局部胆固醇代谢增强促进NETosis。综上，TAN代谢重编程的空间异质性并非随机分布，而与局部代谢压力密切相关。
TANs空间代谢特征的建立与维持受精细调控：首先，营养可用性梯度与细胞因子浓度梯度引导TANs迁移至特定肿瘤区域，局部营养条件与肿瘤来源信号启动适应性代谢重编程，最终筛选出最适配特定生态位的TAN亚群。值得注意的是，初步证据显示，体外常氧下也可触发TANs糖酵解上调，提示获得性代谢可塑性可能先于生态位适应，而非单纯的被动应激反应，具体机制仍需研究。其次，不同TAN亚群主动参与构建特定代谢生态位，强化TME内空间免疫代谢异质性：如瘤内TANs高表达ARG1耗竭局部L-精氨酸，形成精氨酸匮乏生态位，旁分泌抑制CD8+T细胞抗肿瘤活性；特异性Ly6GhighLy6ClowTAN亚群仅在瘤内血管中聚集，感知血管生态位代谢信号促进NETosis；NETosis进而触发血管闭塞，诱导额外瘤内缺氧区域，可能影响TAN再分布与功能。
此外，解析TAN时空代谢异质性面临显著方法学局限：中性粒细胞寿命短、RNA含量低，增加样本检测难度；临床纵向采样受伦理与操作限制；常规单细胞组学仅捕获静态细胞状态，无法追踪TAN代谢动态变化；当前空间代谢组学还存在代谢物覆盖不全、分辨率不足、分析标准不统一等问题，限制瘤内TAN特异性代谢动态的精准识别。未来需依赖高灵敏度空间多组学结合免疫荧光共定位，匹配TAN细胞身份与原位代谢表型；联合标准化流程、AI辅助分析、活体成像与机器学习，克服静态检测缺陷，系统解码调控TAN时空代谢重编程的分子网络。
5 基于代谢的TAN分类（4-Tier TAN-MetaC）
过去数十年，巨噬细胞与T细胞研究通过整合转录程序、表面标志物与效应功能的共识分类体系快速发展，标准化命名简化数据解读、跨研究比较与转化开发，推动免疫学进步。相比之下，TAN研究缺乏统一的分类框架，是机制与转化进展的主要瓶颈。经典TAN分类依赖TGF-β介导的极化，分为抗肿瘤N1与促肿瘤N2亚群，其代谢模式多基于表型观察推断，缺乏直接代谢验证：N1 TANs优先利用糖酵解与PPP生成支持ROS生成与促炎细胞因子分泌，N2 TANs偏好FAO以维持长期生存与免疫抑制。替代分类方案基于细胞物理特征：HDNs发挥典型抗肿瘤效应功能，代谢稳态；功能异质性的iLDNs通常驱动免疫抑制，代谢可塑性强，但该分类易受实验操作、样本处理与瘤内缺氧影响。标志物分型也揭示差异代谢偏好：胰腺P2RX1+TANs显示糖酵解增强，而P2RX1?亚群偏好OXPHOS，但单标志物分型受肿瘤类型限制，缺乏跨平台普适性。单细胞多组学分析进一步揭示TAN群体广泛转录异质性（如T1/T2/T3），但转录聚类多反映瞬时适应状态，而非稳定功能身份，不同研究间亚群分型仍不一致。值得注意的是，TANs的高可塑性使其代谢程序-功能表型关联具有环境依赖性，而非严格一一对应。
为解决这一长期局限并更好捕捉代谢-功能关联，本文提出统一的以代谢为中心的分层TAN分类框架（4-Tier TAN-MetaC）。与物理特性或表面标志物不同，代谢重编程并非细胞激活的被动副产物，而是与信号、转录网络双向串扰，共同驱动TAN极化。代谢特征基于并反映相对稳定的细胞内在转录与功能程序，可克服肿瘤间异质性，将中性粒细胞锁定于确定的功能表型。多项独立研究证实，FAO增强是多种癌种中免疫抑制性TAN活化的共同代谢特征，支持以代谢特征作为TAN分类锚点的可行性。
该四层分层框架按发育状态、核心代谢特征、功能异质性、生物定位依次解析TAN异质性。第1层（代谢潜能）是基础层，定义基础代谢潜能，将中性粒细胞分为祖细胞、前体、未成熟与成熟亚群，消除发育混杂对分型解读的影响。作为核心决策层，第2层（主导代谢）根据主导碳利用将TANs分为4种代谢亚型：糖酵解主导型、FAO主导型、谷氨酰胺依赖型与代谢可塑性混合型。亚型划分由驱动免疫抑制与促肿瘤功能的核心代谢程序定义，而非底物可用性或偶发线粒体通量：糖酵解主导型TANs依赖糖酵解与PPP发挥免疫抑制；FAO主导型TANs糖酵解减弱，依赖脂滴来源FAO；谷氨酰胺依赖型TANs通过谷氨酰胺/谷氨酸维持过度活跃的TCA循环；代谢可塑性混合型TANs无固定的代谢成瘾，代表过渡中间状态。基于核心代谢分型，第3层（功能模块）通过组合性、非互斥模块注释功能异质性，涵盖中性模块、微环境重塑标志物（如趋化、基质重塑、血管生成、缺氧炎症、干扰素应答、热休克应激）、细胞死亡谱（如NETosis、铁死亡、自噬）与免疫特征（如免疫抑制、抗原呈递）。代谢程序与细胞功能输出紧密耦合，这些模块非互斥，但遵循确定的共现与弱排斥规则。第4层（生物定位）进一步整合空间分布、疾病进展与外部刺激，形成标准化多维注释系统，实现不同生物背景下TAN异质性的精准追踪与情境化解读。
尽管该框架在概念上可调和已发表文献的矛盾发现，但仍面临转化障碍：缺乏用于精准亚型划分的统一代谢标准与标准化检测流程，也缺乏便捷、临床适用的亚型界定生物标志物与治疗决策工具。总体而言，该框架基于生物学因果性，有望从免疫代谢视角解决稳定内在TAN亚型与瞬时微环境诱导适应状态间的长期混淆，构建连接上游代谢重编程、中间功能极化与下游微环境适应的完整级联，为统一TAN命名、解析免疫代谢异质性及开发癌症亚型靶向免疫治疗提供稳健、具转化潜力的理论基础。
6 靶向TAN代谢重编程
6.1 体内代谢编辑
瘤内TANs的强浸润为原位代谢干预提供了有利契机。临床前研究显示，系统性或局部给药靶向关键代谢分子与信号通路，可将促肿瘤TANs重编程为抗肿瘤表型。研究显示，TLR激动剂联合线粒体复合物I抑制剂可有效重塑TANs：TLR激活启动NF-κB信号建立细胞毒性潜能，同时线粒体复合物I抑制触发mROS爆发，通过氧化应激风暴清除肿瘤细胞。初步证据提示纳米生物材料可能是精准调控TAN代谢的潜在策略：如MTP10-HDL诱导训练免疫介导的持续性糖酵解重编程与持久TAN抗肿瘤免疫记忆，且可通过骨髓移植传递。谷氨酰胺代谢似乎是TANs与肿瘤细胞的共同脆弱靶点：两者均高度依赖谷氨酰胺支持能量代谢与生物合成。临床前数据显示，皮下4T1乳腺癌荷瘤模型中，口服谷氨酰胺酶拮抗剂JHU083可抑制TAN招募并诱导TAN凋亡；同时JHU083增强T细胞激活，双重阻断肿瘤细胞糖酵解与氧化代谢。
