最近，維克森林大學(xué)的 Hui-Kuan Lin教授領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)證實(shí)，經(jīng)葡萄糖代謝產(chǎn)生的乳酸，能直接靶向抑制1型干擾素的產(chǎn)生，降低機(jī)體抵御病毒的能力。看起來(lái)人畜無(wú)害的乳酸，竟然也能抑制免疫系統(tǒng)!

之前人們已經(jīng)在埃博拉病毒和禽流感病毒感染者體內(nèi)，觀察到了乳酸水平升高的現(xiàn)象;并且由于1型干擾素在癌癥免疫中發(fā)揮著重要作用，有理由相信乳酸可能也是病毒或腫瘤抑制人體免疫系統(tǒng)的重要工具。因此，這個(gè)研究的發(fā)現(xiàn)，可能對(duì)癌癥和病毒的治療產(chǎn)生重要影響。

Hui-Kuan Lin教授(圖片：維克森林大學(xué))

大家都知道，提供能量的代謝系統(tǒng)和抵御敵人的免疫系統(tǒng)之間，存在著緊密的聯(lián)系。免疫系統(tǒng)會(huì)影響代謝系統(tǒng)。例如，很多人患病后，尤其是患感冒等感染性疾病后，都會(huì)感到很虛弱。一個(gè)重要的原因在于，我們的身體要調(diào)集大量代謝系統(tǒng)產(chǎn)生的能量，供給免疫系統(tǒng)。

而代謝系統(tǒng)也會(huì)反作用于免疫系統(tǒng)。科學(xué)家在腫瘤中就發(fā)現(xiàn)，腫瘤微環(huán)境中代謝環(huán)境的變化，會(huì)壓制免疫系統(tǒng)，促進(jìn)腫瘤的生長(zhǎng)。

代謝與免疫(圖片：frontiersin.org)

很多類型的細(xì)胞都能產(chǎn)生1型干擾素。當(dāng)細(xì)胞表面或內(nèi)部的受體(如RLRs等)受到刺激時(shí)，便能激活1型干擾素的產(chǎn)生，啟動(dòng)免疫反應(yīng)。而葡萄糖作為細(xì)胞能量的最主要來(lái)源，其代謝過程中產(chǎn)生的各種代謝產(chǎn)物，也會(huì)參與到1型干擾素的免疫反應(yīng)中。

為了探索葡萄糖代謝對(duì)1型干擾素反應(yīng)的影響，Lin教授團(tuán)隊(duì)先是誘導(dǎo)293細(xì)胞系產(chǎn)生1型干擾素，然后對(duì)這些細(xì)胞進(jìn)行了代謝組分析。

他們發(fā)現(xiàn)，在1型干擾素產(chǎn)生的過程中，葡萄糖的代謝被明顯下調(diào)。而這可能也暗示，葡萄糖代謝上調(diào)會(huì)抑制干擾素的產(chǎn)生。

那葡萄糖代謝到底會(huì)不會(huì)影響1型干擾素的產(chǎn)生呢?

他們做了一個(gè)有意思的實(shí)驗(yàn)，給一組小鼠禁食，降低其血糖水平;然后給另一組小鼠喂高糖食物，提高其血糖。然后分別給兩組小鼠感染病毒，發(fā)現(xiàn)低血糖組的小鼠，1型干擾素水平更高，病毒數(shù)量更少;而高血糖組的小鼠，1型干擾素水平更低，病毒數(shù)量更多。

并且，他們還發(fā)現(xiàn)，抑制葡萄糖代謝通路，能顯著增強(qiáng)干擾素反應(yīng)。這些都說明，葡萄糖代謝的增強(qiáng)，有可能抑制1型干擾素的產(chǎn)生，抑制免疫反應(yīng)。

不過，葡萄糖代謝分兩種，一種是有氧代謝，也叫氧化磷酸化代謝;另一種是無(wú)氧代謝。到底是哪種代謝途徑抑制1型干擾素產(chǎn)生呢?

研究人員在293細(xì)胞系中發(fā)現(xiàn)，只有葡萄糖的無(wú)氧代謝才會(huì)抑制1型干擾素的產(chǎn)生。而且，伴隨著1型干擾素的產(chǎn)生被抑制，無(wú)氧代謝的產(chǎn)物——乳酸，水平也會(huì)升高。

他們推測(cè)，乳酸可能會(huì)影響干擾素的產(chǎn)生。于是先在細(xì)胞中，將合成乳酸的關(guān)鍵酶——乳酸脫氫酶抑制或突變掉，發(fā)現(xiàn)能提高1型干擾素的產(chǎn)生。在小鼠體內(nèi)也發(fā)現(xiàn)，抑制或突變?nèi)樗崦摎涿福梢源龠M(jìn)1型干擾素的產(chǎn)生，清除感染小鼠體內(nèi)的病毒。

隨后，他們?cè)诩?xì)胞和小鼠體內(nèi)都證實(shí)，乳酸可以直接抑制1型干擾素的產(chǎn)生，降低小鼠免疫力，提升感染小鼠體內(nèi)病毒的數(shù)量。

這些實(shí)驗(yàn)都說明，乳酸可能直接抑制1型干擾素的產(chǎn)生!

后面，研究人員更進(jìn)一步揭示了乳酸抑制1型干擾素產(chǎn)生的作用機(jī)制。原來(lái)，細(xì)胞內(nèi)有一種叫MAVS的抗病毒蛋白，多個(gè)MAVS蛋白能組成寡聚體，并定位在線粒體外膜上形成信號(hào)小體，可以作為細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞的“驛站”，激活1型干擾素和炎性因子的產(chǎn)生。而乳酸能直接與MAVS結(jié)合結(jié)合，阻止其形成寡聚體，并且阻止其定位到線粒體上，這樣激活1型干擾素表達(dá)的信號(hào)通路就被阻斷了，而1型干擾素也就無(wú)法產(chǎn)生了。

乳酸抑制干擾素產(chǎn)生的機(jī)制

之前，科學(xué)家曾在H7N9禽流感病毒和埃博拉病毒感染者體內(nèi)，觀察到乳酸脫氫酶水平或乳酸水平升高的現(xiàn)象，并且這與感染者更差的預(yù)后有關(guān)。因此，這個(gè)研究的發(fā)現(xiàn)在人體中可能也成立。而且這還表明，靶向乳酸合成有關(guān)的乳酸脫氫酶，可以是治療病毒感染的潛力理想靶點(diǎn)。

此外，大多數(shù)癌細(xì)胞都非常依賴于被稱為“瓦博格效應(yīng)”的有氧糖酵解途徑，這種糖酵解途徑也會(huì)產(chǎn)生大量的乳酸，在腫瘤微環(huán)境中積累，營(yíng)造一種酸性環(huán)境。腫瘤的這種“酸性體質(zhì)”已被發(fā)現(xiàn)會(huì)抑制免疫細(xì)胞，促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。

而由于1型干擾素還能促進(jìn)多種免疫細(xì)胞的免疫功能(如下圖所示)，在腫瘤免疫中發(fā)揮著重要作用。

1型干擾素的作用

這個(gè)研究的發(fā)現(xiàn)對(duì)于病毒感染和腫瘤的治療，都可能有重要意義。同時(shí)，這個(gè)研究揭示的免疫系統(tǒng)與能量代謝系統(tǒng)之間的關(guān)系，尤其是乳酸和MAVS蛋白的作用，可能開辟一條新的研究方向。