能量感受器 AMPK 在体调控 T 细胞代谢适应和功能发挥

初始T细胞会进行代谢重编码,进而满足分化为效应性T细胞后,所增加的对能量及生物合成的需要。但是营养物质的利用对T细胞代谢及功能的具体调控机制目前尚不清楚。本文作者证明了在营养物质利用改变的情况下,效应性T细胞代谢的变化。激活的T细胞具有葡萄糖敏感的代谢调定点,受能量感受器AMPK调控,通过调节mRNA翻译以及谷氨酰胺依赖的线粒体代谢维持T细胞生物能量合成和存活。T细胞缺失AMPKα1后,离体葡萄糖饥饿和在体病理状态下都表现出线粒体生物能量合成减少和ATP降低的现象。     

能量感受器AMPK在体调控T细胞代谢适应和功能发挥北大核心CSCD

初始 T 细胞会进行代谢重编码,进而满足分化为效应性 T 细胞后,所增加的对能量及生物合成的需要。但是营养物质的利用对 T 细胞代谢及功能的具体调控机制目前尚不清楚。本文作者证明了在营养物质利用改变的情况下,效应性 T 细胞代谢的变化。激活的 T 细胞具有葡萄糖敏感的代谢调定点,受能量感受器 AMPK 调控,通过调节 mRNA 翻译以及谷氨酰胺依赖的线粒体代谢维持 T 细胞生物能量合成和存活。T 细胞缺失 AMPKα1后,离体葡萄糖饥饿和在体病理状态下都表现出线粒体生物能量合成减少和 ATP 降低的现象。最后,作者证明 AMPKα1是 Th1和 Th17分化,以及在体初始 T 细胞对病原微生物反应所必须的。本文提示 AMPK 依赖的代谢平衡调控可能作为干预 T 细胞介导的适应性免疫的关键点。     

Notch信号通路调节葡萄糖摄取而控制记忆型CD4~+ T细胞存活

<正>T淋巴细胞能量代谢是近年一大新的热点问题,成为多种自身免疫性疾病、肿瘤及慢性炎症性疾病的研究靶点。此前的研究主要集中于效应性T细胞的能量代谢,关于记忆型T细胞的研究则限于CD8+T细胞,而记忆型CD4+T细胞的能量代谢特点尚不清楚。细胞的能量代谢与功能之间存在相互调节的关系,不同状态下的T淋巴细胞具有不同代谢方式,改变细胞的代谢状态亦将影响其功能。来自日本德岛大学的研究团队近期发现,与利用脂肪酸代谢的记忆型CD8+T细胞不同,记忆型CD4+T细胞     

记忆型CD8阳性T淋巴细胞快速发挥效应功能需要早期代谢过程向糖酵解转变

<正>接触过抗原的记忆型T细胞通过固有的动力学获得效应功能;但是,这些细胞的代谢需求并不清楚。本文作者发现效应性记忆型(effector memory,EM)T细胞能够快速产生IFN-gamma,是通过T细胞抗原受体(T cell antigen receptor,TCR)和共刺激分子CD28的激活,或者是类似的作用方式,而这种激活过程与糖酵解的增加相关。EM CD8+T cells的三磷酸甘油醛脱氢酶活性在早期明显增加,早于增殖开始,这点与相同处理的静息T细胞不同。CD28信号通过丝苏氨酸激酶Akt发挥功能,代     

PD-1通过抑制糖酵解,促进脂质裂解和脂肪酸氧化改变T细胞代谢重编码

<正>外周免疫耐受对维持免疫系统稳态至关重要。PD-1(CD279)及其配体,PD-L1(B7-H1;CD74)和PD-L2(B7-DC;CD273),参与外周免疫耐受的调控。T细胞激活伴随代谢重编码,并影响细胞发挥不同的效应功能。本文作者发现,PD-1信号可以抑制激活T细胞上调有氧糖酵解以及氨基酸代谢,增加细胞脂肪酸β氧化。PD-1通过上调CPT1A促进内源性脂质的氧化,通过增加ATGL诱导脂质裂解。同为共抑制分子,CTLA-4则在抑制糖酵解同时却不改变脂肪酸氧化,提示CTLA-4将细胞维持在非激活的代谢状态。作者发现了PD-1介导的抑制效应性T细胞分化的代谢机制--抑     

T细胞应答的代谢特征研究进展

T细胞是参与适应性免疫应答的重要组分之一,它们通过分泌细胞因子或是直接杀伤靶细胞等发挥免疫学功能。未致敏T细胞在参与免疫应答时,会由初始T细胞活化为效应T细胞,之后则发生凋亡或转化为记忆T细胞。研究表明,T细胞的能量代谢方式与其活化与分化有着紧密的联系。不同分化阶段与不同亚群的T细胞在行使其免疫功能时具有不同的代谢特点,并由相关的信号通路调控。本文就T细胞发育、活化、分化、发挥免疫功能等阶段的代谢调节机制进行了阐述,并探讨了T细胞代谢调节在临床诊断与治疗中的应用。     

肿瘤微环境代谢对T细胞的影响

肿瘤微环境(tumor microenvironment,TME)包含肿瘤组织中各种细胞如肿瘤细胞、免疫细胞、成纤维细胞等,还包含这些细胞分泌的各种可溶性因子,以及代谢底物(如葡萄糖)和代谢产物(如乳酸)等等。由于肿瘤细胞和免疫细胞对营养共同的大量需求,肿瘤微环境中的肿瘤细胞和T细胞之间会发生营养代谢竞争。这种微环境中的营养竞争已经被证明和抗肿瘤免疫抑制的发生密切相关,但同时这种关联也是复杂的和多因素的。肿瘤微环境中的共抑制分子的表达、葡萄糖的竞争、氨基酸的竞争、氧的竞争以及乳酸的分泌等等,共同成为了免疫抑制表型的重要促进因素。这些研究也给肿瘤的治疗提供了新的方向。本文从肿瘤细胞和T细胞代谢重编程出发,介绍不同的微环境因素对T细胞的影响。     

shPLCε通过下调CDC25A抑制T24细胞的瓦伯格效应

目的:探讨shPLCε对膀胱癌T24细胞瓦伯格效应的影响及其相关机制。方法:(1)慢病毒感染T24细胞,葡萄糖测定试剂盒和乳酸测试盒分别检测细胞葡萄糖利用和乳酸生成情况;q-PCR、Western blot分别检测PLCε、CDC25A及瓦伯格效应相关分子的表达。(2)转染sh CDC25A质粒,q-PCR、Western blot检测CDC25A的表达;Western blot检测瓦伯格效应相关分子的表达情况。结果:(1)慢病毒干扰PLCε后,T24细胞利用葡萄糖和生成乳酸的能力降低,同时下调CDC25A、PKM2、GLUT1、LDHA的表达。(2)干扰CDC25A的表达后可抑制PKM2、GLUT1、LDHA的表达。结论:shPLCε通过下调关键分子CDC25A的表达抑制膀胱癌T24细胞的瓦伯格效应,从而为膀胱癌的治疗提供了新思路。     

科研快讯

正Nature Immun:癌细胞抢夺葡萄糖抑制T细胞杀伤功能如果癌细胞与免疫细胞争夺葡萄糖,最终谁会获胜?答案必然是癌细胞。而缺少了葡萄糖免疫T细胞就不能保持健康状态,机体也就失去了杀死癌细胞的重要武器。近日,来自美国密歇根大学医学院的华人科学家Weiping Zou教授领导的研究团队在国际学术期刊Nature Immunology上发表了一项最新研究进展,他们发现了对抗癌症的一条潜在代谢途径。Zou教授表示:"如果我们能够控制代谢途径,T细胞可能会变得更加健康。我们也知道如果我们给机体提供葡萄糖,肿瘤会优先使用,那么     

T细胞的效应功能受有氧糖酵解的转录后调控

非增殖细胞将葡萄糖代谢为丙酮酸,进而进入线粒体的三羧酸循环,通过氧化磷酸化产生还原当量和ATP。然而,增殖细胞如激活的T细胞和癌细胞,它们进行糖酵解,在胞浆中将丙酮酸代谢为乳酸,有充足的氧气可以进行氧化磷酸化(OX-PHOS)。这一现象被称为Warburg效应。显然,后者在提供能量方面效率不如前者,提示这一过程可能有其他功能。之前有学者认为有氧糖酵解在增殖产生子细胞营养物质生物合成的过程中是必需的。但是氧化磷酸化转变为有氧糖酵解是T细胞激活而不是增殖的标志,所以作者希望探索有氧糖酵解对T细胞是否有增殖以外其他方面的功能。他们的研究成果发表在2013年6月6日在线出版的《细胞》(cell)杂志上。     

胞内氧化还原水平对嗜热厌氧乙醇菌 发酵代谢的影响

辅酶NADH/NAD+在细胞内氧化还原反应中起着重要的作用,是细胞生长和能量代谢必不可少的辅因子。调节微生物胞内NADH/NAD+的比率是定向改变微生物代谢,高效获得目标代谢产物的有效手段。嗜热厌氧乙醇菌(Thermoanaerobacter ethanolicus)是高温厌氧菌中乙醇产量较高的代表性菌株,本文利用不同氧化还原态的碳源改变T.ethanolicus的胞内NADH/NAD+含量和比例,进而研究了其对细胞生长、代谢产物分布的影响。以不同比例的葡萄糖/甘露醇作为混合碳源发酵,胞内氧化还原水平、细胞的生长特性、代谢产物都发生了不同程度的差异,以葡萄糖作为唯一碳源进行培养时,T.ethanolicus生长良好,乙醇产量为0.79g/L,但胞内NADH/NAD+比值和乙醇/乙酸的比值都比较低,分别为0.47和4.82;随着葡萄糖在混合碳源中比例的下降,NADH/NAD+比值增高,发酵产物中乙醇/乙酸比值也呈现上升的趋势。而以甘露醇作为唯一碳源时,发酵产物中乙醇浓度为0.389g/L,NADH/NAD+比值和乙醇/乙酸的比值分别为1.04和16.0。     

肿瘤生长的能量代谢特点及其临床应用

肿瘤细胞与人体正常细胞在代谢上有些不同,这主要体现在能量代谢和物质代谢上。肿瘤细胞能量代谢的特点表现在活跃地摄取葡萄糖和谷胺酰胺,进行有氧糖酵解(Warburg效应)。这种看上去很不经济的能量供给方式对肿瘤细胞却是必需的,它既为肿瘤细胞的不断生长提供能量,也为它们提供了生物合成的原料。肿瘤不同的代谢方式既是挑战也是机遇,弄清肿瘤细胞的代谢机制,对肿瘤早期诊断和靶向治疗具有重要意义。     

在静态和动态培养条件下杂交瘤细胞的生长和代谢

通过对WuT3杂交瘤细胞在静态和动态培养条件下的比较,发现细胞生长和代谢有很大不同。在静态培养条件下,细胞培养周期较长,细胞密度较高;但在动态培养条件下,细胞代谢更加旺盛,葡萄糖、氨基酸等营养物质的消耗加快,乳酸、氨、丙氨酸等代谢产物的比生成速率较大。     

脂肪细胞对胰岛β细胞功能的内分泌调节作用

脂肪因子包括脂肪细胞分泌的多种活性因子,它们通过内分泌方式调节胰岛β细胞的胰岛素分泌、基因表达以及细胞凋亡等多方面的功能。本文提出脂肪因子影响胰岛β细胞功能主要通过三条相互联系的途径而实现。第一是调节β细胞内葡萄糖和脂肪的代谢;第二是影响β细胞离子通道的活性;第三是改变β细胞本身的胰岛素敏感性。脂肪细胞的内分泌功能是一个动态过程,在不同的代谢状态下,各脂肪因子的分泌发生不同变化。从正常代谢状态发展到肥胖以及2型糖尿病的过程中,脂肪因子参与了胰岛β细胞功能障碍的发生与发展。     

病毒感染影响宿主细胞代谢研究进展

作为专性的细胞内寄生物,病毒没有独立代谢的能力,因此完全依赖于宿主细胞的代谢机制。病毒利用宿主细胞代谢网络提供的能量和生物合成前体物质来驱动其复制、装配和释放。因此,病毒挟持宿主细胞代谢以实现自身的复制和增殖。此外,病毒还可以通过编码辅助代谢基因(auxiliary metabolic genes,AMGs)调控宿主的细胞代谢,影响碳、氮、磷、硫循环,参与微生物驱动的生物地球化学循环。本文主要从细胞葡萄糖代谢、谷氨酰胺代谢、脂肪酸代谢、病毒AMGs调控宿主代谢影响生物地球化学循环4个方面总结病毒感染对宿主核心代谢途径影响的研究,以期为深入理解病毒-宿主相互作用提供参考,也将为通过代谢干预治疗病毒性疾病提供一定的理论依据。     

有氧糖酵解通过表观遗传机制促进Th1细胞分化

<正>有氧糖酵解是激活后T细胞的代谢特征,通常认为它通过3'非翻译区(3'UTR)调节机制而增强效应T细胞的免疫应答,例如调节促炎因子干扰素-γ(IFN-γ)的表达。在本文中,研究人员利用T细胞乳酸脱氢酶A(LDHA)特异性敲除小鼠,发现LDHA参与活化T细胞有氧糖酵解;LDHA敲除在不影响T细胞的生长、增殖、存活以及激活的情况下,可以促进IFN-γ的表达,但这个效应并不依赖于传统的3'UTR调节机制,同时也排除了在1型辅助T细胞(Th1)中T-bet的诱导的作用。     

高浓度葡萄糖通过p38MAPK-TXNIP/TRX-ROS通路抑制MC3T3-E1细胞成骨分化

目的：研究高浓度葡萄糖抑制MC3T3-E1细胞成骨分化的机理。方法：建立MC3T3-E1细胞成骨分化诱导体系,观察不同浓度葡萄糖（5.5mM和22mM）对MC3T3-E1细胞成骨分化的影响;用不同浓度的p38 MAPK抑制剂Fr167653（0.1μM、1.0μM和10μM）进行药物干预,观察MC3T3-E1细胞在22mM葡萄糖浓度下成骨分化的变化情况。通过钙含量检测、Real time PCR检测相关分化的变化;用Western Blot方法检测MC3T3-E1细胞分化过程中p38 MAPK磷酸化状态、TXNIP表达水平的变化;使用胰岛素二硫键还原法检测细胞内TRX活性水平;使用活性氧检测试剂盒检测细胞内自由氧生成水平。结果：体外诱导条件下,高浓度（22mM）葡萄糖通过升高p38 MAPK磷酸化水平,上调TXNIP表达水平,同时降低TRX活性,使细胞内自由氧生成增加,抑制MC3T3-E1细胞的成骨分化;Fr167653通过抑制p38 MAPK磷酸化,下调TXNIP表达同时升高TRX活性,抑制细胞内自由氧生成,解除高浓度葡萄糖对细胞成骨分化的抑制作用。结论：高浓度葡萄糖通过p38 MAPK-TXNIP/TRX-ROS信号通路抑制MC3T3-E1细胞成骨分化。     

重组毕赤酵母表达工程植酸酶发酵过渡相参数相关分析

微生物发酵是一个涉及不同尺度的互相关联的复杂生物系统的过程 ,将重组毕赤酵母表达工程植酸酶过渡相的在线和离线参数进行了相关分析研究。通过对发酵过程的在线细胞代谢生理参数 (OUR)和环境参数 (DO)的变化进行相关分析表明 :甘油和葡萄糖碳源对AOX合成的阻遏强度不同 ,葡萄糖的阻遏性明显强于甘油 ,相对于醇氧化酶启动子 ,葡萄糖为强阻遏性底物。根据甲醇代谢途径关键酶酶活性变化 ,推测出各代谢途径流量分布的变化 ,即甲醇诱导后糖酵解途径和三羧酸循环途径代谢流比例下降 ,而磷酸戊糖途径中代谢流通量上升 ,甲醇完全氧化代谢流成为主要代谢流 ,与过渡相在线参数pH、OUR(CER)和RQ等相关分析的甲醇代谢途径的变化结果一致。此外 ,建立了生产过程在线控制与分析的标准 :当OUR和CER逐渐增大 ,则可判断甲醇已被利用和启动子已被甲醇成功诱导 ,即工程植酸酶开始启动表达.     

聚球藻7942混养培养中碳代谢与能量利用

为了考察聚球藻7942在混养条件下的能量利用效率,分别以葡萄糖和乙酸为碳源开展了聚球藻7942的混养培养研究,并在此基础上利用代谢通量分析方法对聚球藻7942混养条件下的碳代谢和能量利用进行了探讨。结果表明:葡萄糖和乙酸均能促进藻细胞生长,且乙酸促进藻细胞生长的作用更为明显;葡萄糖利用可明显增加藻细胞糖酵解途径中碳代谢流量,而乙酸利用则导致糖酵解途径中碳代谢流量减小,两种有机碳源均增加了柠檬酸循环中碳代谢流量;有机碳源导致藻细胞光化学效率下降,而葡萄糖较之乙酸降低藻细胞光化学效率更为明显。虽然混养条件下光能的贡献率要小于光自养,但基于能量的细胞得率和能量转换率均高于光自养,光自养和以葡萄糖、乙酸为碳源的混养中基于ATP生成的能量转换效率分别为6.81%、7.43%和8.77%。     

高浓度葡萄糖通过p38MAPK-TXNIP/TRX-ROS通路抑制MC3T3-E1 细胞成骨分化

目的：研究高浓度葡萄糖抑制MC3T3-E1细胞成骨分化的机理。方法：建立MC3T3-E1 细胞成骨分化诱导体系,观察不同浓 度葡萄糖（5.5mM 和22mM）对MC3T3-E1 细胞成骨分化的影响;用不同浓度的p38 MAPK 抑制剂Fr167653（0.1 滋M、1.0 滋M 和 10 滋M）进行药物干预,观察MC3T3-E1 细胞在22mM葡萄糖浓度下成骨分化的变化情况。通过钙含量检测、Real time PCR 检测 相关分化的变化;用Western Blot 方法检测MC3T3-E1 细胞分化过程中p38 MAPK 磷酸化状态、TXNIP 表达水平的变化;使用胰 岛素二硫键还原法检测细胞内TRX活性水平;使用活性氧检测试剂盒检测细胞内自由氧生成水平。结果：体外诱导条件下,高浓 度（22mM）葡萄糖通过升高p38 MAPK 磷酸化水平,上调TXNIP 表达水平,同时降低TRX 活性,使细胞内自由氧生成增加,抑制 MC3T3-E1 细胞的成骨分化;Fr167653通过抑制p38 MAPK 磷酸化,下调TXNIP 表达同时升高TRX活性,抑制细胞内自由氧生 成,解除高浓度葡萄糖对细胞成骨分化的抑制作用。结论：高浓度葡萄糖通过p38 MAPK-TXNIP/TRX-ROS 信号通路抑制 MC3T3-E1细胞成骨分化。