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2022 年 2 月 8 日，加拿大多倫多大學(xué) Tracy L. McGaha團(tuán) 隊(duì)在 Cell子刊 Immunity上發(fā)表了題為： Tryptophan-derived microbial metabolites activate the aryl hydrocarbon receptor in tumor-associated macrophages to suppress anti-tumor immunity 的研究論文，該研究揭示了乳酸菌通過(guò)代謝食物中的色氨酸激活腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞（TAM）發(fā)揮促進(jìn)胰腺導(dǎo)管腺癌生長(zhǎng)的機(jī)制。

色氨酸（Trp）是人體必需氨基酸之一，其代謝產(chǎn)物具有免疫、代謝、神經(jīng)調(diào)節(jié)等功能，并在中樞神經(jīng)疾病，感染性疾病，自身免疫疾病，腫瘤等疾病中發(fā)揮的作用。

腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞是腫瘤組織中浸潤(rùn)的巨噬細(xì)胞，作為免疫細(xì)胞中的「墻頭草」，部分 TAM 可以殺傷腫瘤細(xì)胞，但是部分 TAM 能夠促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)、轉(zhuǎn)移和侵襲。

AhR 是抑制腫瘤免疫，促進(jìn)胰腺癌生長(zhǎng)的關(guān)鍵

研究人員首先通過(guò) RNA-seq 檢測(cè)了胰腺導(dǎo)管癌中 TAM 的差異基因表達(dá)，和正常的巨噬細(xì)胞相比，TAM 中促癌基因 Arg1, Nos2 和 Cd274 表達(dá)量明顯上調(diào)。在 880 個(gè)上調(diào)的基因中，研究人員關(guān)注到編碼芳香烴受體（AhR）的基因 Cyp1b1 也是明顯上調(diào)的，AhR 是一種絲氨酸代謝產(chǎn)物的受體。隨后研究人員發(fā)現(xiàn)在 AhR 缺陷的小鼠中 CD45 表達(dá)下降，MHCII, CD40 和 PDL1 表達(dá)增加，這些結(jié)果表明 AhR 的免疫調(diào)控作用。

此外，研究人員還發(fā)現(xiàn)在 AhR 缺陷的小鼠中 T 細(xì)胞活化數(shù)量增加，而腫瘤的重量和浸潤(rùn)性腺癌的比例明顯低于對(duì)照組，生存曲線也表明 AhR 缺失的小鼠具有更好的存活情況。

隨后研究人員利用 AhR 抑制劑 CH223191 進(jìn)一步驗(yàn)證其對(duì)免疫浸潤(rùn)表型和腫瘤生長(zhǎng)的影響，CH223191 能夠增加 PDL1 抗體的抗腫瘤效果，二者聯(lián)用能夠有效地改善小鼠的生存狀況。這些數(shù)據(jù)證明 AhR 能夠抑制 T 細(xì)胞成熟，從而破壞胰腺癌細(xì)胞的免疫抑制。

AhR 改變細(xì)胞基因轉(zhuǎn)錄

通過(guò)質(zhì)譜流式細(xì)胞技術(shù) （CyTOF）和單細(xì)胞測(cè)序技術(shù)，研究人員分別在腫瘤組織中鑒定出三組巨噬細(xì)胞簇。iGSEA 分析這三組巨噬細(xì)胞的基因富集情況，結(jié)果表明 AhR 能夠影響包括 IFNg, IRF8, IFI16, IFNb 和 MYD88 參與的干擾素響應(yīng)通路，以及干擾素誘導(dǎo)的轉(zhuǎn)錄因子，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)網(wǎng)絡(luò)和炎癥介質(zhì)的基因表達(dá)。

基于以上數(shù)據(jù)，研究人員分析出了以 STAT1 為核心的免疫調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，并用 CD8 和 INFγ 抗體驗(yàn)證了對(duì)腫瘤的免疫效果。

乳酸菌通過(guò)代謝色氨酸激活 AhR

乳酸菌可以代謝色氨酸產(chǎn)生吲哚，為了找到激活 AhR 的源頭，研究人員首先發(fā)現(xiàn)廣譜抗生素 Abx 能夠抑制小鼠腫瘤生長(zhǎng)。之后又用乳酸菌不耐受的 Amp 和耐受的 Vanc 作為對(duì)照分別治療腫瘤，結(jié)果顯示使用 Amp 抑制乳酸菌之后能夠有效的提高細(xì)胞中 PDL1 和 MHCII 的表達(dá)來(lái)提高免疫應(yīng)答效果，從而有效抑制腫瘤生長(zhǎng)。

在幾種常見(jiàn)的乳酸菌中 L. reuteri 和 L. murinus 能產(chǎn)生 IAA, ILA 兩種激活 AhR 的產(chǎn)物，而 L. murinus 的產(chǎn)量更多，于是研究人員在無(wú)菌小鼠腸道中移植 L. murinus 后研究其對(duì)胰腺癌生長(zhǎng)的影響，結(jié)果顯示 L. murinus 不僅能夠促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)，抑制腫瘤免疫，還能促進(jìn) Arg1, Ido1, Il10 這些促癌基因的表達(dá)。

飲食調(diào)控的影響

既然色氨酸是通過(guò)食物獲取的，那么飲食的改變一定會(huì)對(duì)胰腺癌生長(zhǎng)產(chǎn)生影響。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)色氨酸缺乏的飲食并加入 IAA, ILA 來(lái)驗(yàn)證色氨酸代謝對(duì)胰腺癌的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)色氨酸缺乏飲食的小鼠腫瘤重量是對(duì)照組的一半，而加入 IAA, ILA 之后又能顯著的增加腫瘤重量，與之前一致的是，免疫因子和促癌基因的表達(dá)情況也會(huì)受到飲食的改變而發(fā)生相應(yīng)的變化。

對(duì)胰腺癌病人預(yù)后的影響

隨后，研究人員通過(guò)分析腫瘤病人單細(xì)胞測(cè)序結(jié)果和 TCGA 數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn) AhR 表達(dá)量高的病人存活情況更差，而 AhR 與 CD8+T 細(xì)胞相關(guān)基因表達(dá)呈負(fù)相關(guān)。人源的胰腺癌細(xì)胞實(shí)驗(yàn)也驗(yàn)證了 AhR 對(duì)胰腺癌細(xì)胞生長(zhǎng)的促進(jìn)作用。

大多數(shù)研究都聚焦在微生物對(duì)腫瘤的正相關(guān)調(diào)控方面，而這項(xiàng)研究則聚焦在腸道微生物對(duì)腫瘤負(fù)面的免疫調(diào)控，打破了人們對(duì)腸道益生菌的固有印象。證明了乳酸菌通過(guò)代謝色氨酸激活腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞 AhR，最終促進(jìn)胰腺癌生長(zhǎng)并破壞免疫檢查點(diǎn)的抑制效果。

胰腺癌素有「癌癥之王」之稱，胰腺癌患者的治療效果差和存活率低一直都是困擾科研和醫(yī)療人員的難題，該團(tuán)隊(duì)正在與臨床醫(yī)生合作開(kāi)展相應(yīng)的臨床實(shí)驗(yàn)，相信在不久的將來(lái)能通過(guò)膳食調(diào)節(jié)或者有效的抑制劑能夠改善胰腺癌病人的生存情況。