预测的微生物组相关代谢通路与慢性淋巴细胞白血病中免疫检查点调控相关

《British Journal of Haematology》：Predicted microbiome-associated metabolic pathways are linked to immune checkpoint modulation in chronic lymphocytic leukaemia

　　

微生物代谢物是宿主免疫的关键调节因子，但其对慢性淋巴细胞白血病（chronic lymphocytic leukaemia，CLL）的功能性影响仍不清楚。继研究人员此前观察到CLL中存在微生物组失调后，研究人员基于81例新诊断CLL患者与21例健康志愿者（healthy volunteers，HVs）的口腔与粪便样本16S核糖体RNA（ribosomal RNA，rRNA）测序进行了预测性代谢谱分析。比较分析显示，晚期疾病中预测微生物功能潜力广泛降低，涉及短链脂肪酸（short-chain fatty acids，SCFAs）生成、碳水化合物与羧酸盐降解及脂肪酸生物合成等通路。口腔样本中也观察到类似的SCFA相关改变，并额外出现核苷酸与辅因子生物合成通路的更广泛抑制。为探索SCFA相关通路预测性降低的功能后果，研究人员用丁酸钠（sodium butyrate，SB）体外处理18例CLL患者外周血单个核细胞（peripheral blood mononuclear cells，PBMCs）。SB处理调控免疫检查点表达，在CD8+ T细胞中增加其比例并提高程序性死亡蛋白1（programmed cell death protein 1，PD-1）水平，同时在CD8+、CD4+与总CD3+ T细胞中显著降低含Ig和ITIM结构域的T细胞免疫受体（T cell immunoreceptor with Ig and ITIM domains，TIGIT）表达。SB还降低了白血病性CD5+CD19+ B细胞中TIGIT水平。综上，这些发现证明了CLL中口腔与肠道生态位预测微生物衍生代谢通路的持续性改变，并提示微生物代谢活性与免疫调节之间存在潜在功能关联。

研究背景方面，人体微生物组通过免疫系统互作、上皮完整性与代谢平衡维持稳态，微生物衍生代谢物可塑造免疫细胞发育与活性。CLL以微环境受损和感染风险增加为特征，既往研究显示CLL患者肠道微生物多样性显著低于健康人，且SCFA产生菌属减少，提示抗炎微生物功能丧失。SCFA是微生物—免疫通讯核心介质，但SCFA对CLL免疫细胞的直接作用尚不清楚。因此，研究人员在已发现菌群失调基础上，进一步开展预测代谢通路分析并验证SCFA丁酸钠的免疫调节功能。

该论文发表于《British Journal of Haematology》。研究人员基于新诊断CLL患者与健康志愿者队列，采用16S rRNA测序数据经PICRUSt2映射MetaCyc数据库进行预测功能谱分析，并以流式细胞术检测SB处理后PBMCs中PD-1与TIGIT表达，样本来自81例CLL与21例HV的口腔及粪便队列及18例患者PBMC培养体系。

研究结果如下。预测的功谱分析凸显CLL中SCFA相关通路受抑：研究人员对口腔与粪便样本预测代谢通路作主成分分析与无监督k均值聚类，发现Binet分期及核型异常与代谢簇显著相关；粪便中发酵产SCFA、碳水化合物降解、羧酸盐降解和脂肪酸生物合成等通路随Binet B/C期下降，口腔样本亦呈进展性降低且伴核苷酸与辅因子合成抑制，异常核型患者预测丰度更低。SCFA暴露调控CLL免疫检查点表达：研究人员以1 mM SB处理未突变IGHV且无TP53突变或del(17p)的均质亚组PBMCs，发现CD8⁺ T细胞比例与PD-1表达升高，CD8⁺、CD4⁺、总CD3⁺ T细胞TIGIT频率与平均荧光强度均显著降低，PD-1/TIGIT共表达T细胞减少；白血病性CD5⁺CD19⁺ B细胞TIGIT降低，PD-1/TIGIT共表达有升高趋势。

讨论部分总结：微生物代谢物具全身免疫调节作用，SCFA可经G蛋白偶联受体信号影响T细胞与树突状细胞。研究人员既往见CLL肠道与口腔菌群中变形菌门增多、拟杆菌门减少、Firmicutes/Bacteroidota比升高，本研究发现口腔与粪便中SCFA相关预测通路在晚期CLL广泛受抑，且口腔簇与细胞遗传学异常相关，反映系统免疫失调与黏膜屏障改变。将个体通路归为超类可揭示单通路未现的功能改变。Eμ-TCL1小鼠中抗生素耗菌延缓发病并增强CD8⁺ T细胞活性，支持菌群—白血病互作。SB降低TIGIT与Arruga等所见TIGIT同B细胞受体信号反向相关、Gur等所见具核梭杆菌Fap2结合TIGIT抑制杀伤的数据相呼应。研究人员指明局限：PICRUSt2仅为功能潜力预测，缺代谢组验证、缺纵向因果、外体实验不能代表体内。

结论部分翻译：总之，本研究明确了CLL中口腔与肠道生态位预测微生物功能潜力的显著改变，并提示预测微生物组代谢通路与免疫检查点调控间存在关联。仍需进一步研究以确定靶向微生物组—免疫互作能否影响CLL疾病进程。