CD8⁺ T細(xì)胞是T淋巴細(xì)胞的重要組成部分。CD8⁺ T可以幫助宿主抵抗病毒感染和腫瘤細(xì)胞侵襲。然而長期暴露于持續(xù)性抗原或慢性炎癥，疲憊的T細(xì)胞也會逐漸失去效應(yīng)功能，記憶T細(xì)胞特征也開始缺失，出現(xiàn)“T細(xì)胞耗竭”的狀態(tài)。細(xì)胞耗竭會導(dǎo)致T細(xì)胞識別和殺傷腫瘤細(xì)胞等效應(yīng)功能喪失，抑制性受體表達(dá)增高，表觀遺傳和轉(zhuǎn)錄譜發(fā)生改變，最終發(fā)生代謝方式的改變。已有研究證實交感神經(jīng)系統(tǒng)的激活也會影響免疫系統(tǒng)，包括T?輔助細(xì)胞分化和啟動對病毒感染和腫瘤細(xì)胞的應(yīng)答。近期，美國索爾克研究所Susan M. Kaech 團(tuán)隊在《Nature》發(fā)表論文“The β1-adrenergic receptor links sympathetic nerves to T cell exhaustion”，揭示了腎上腺素通過β1型腎上腺素能受體（ADRB1）與T細(xì)胞耗竭之間的一種新的聯(lián)系機(jī)制。

研究人員通過多種癌癥和慢性感染小鼠模型的分析比較發(fā)現(xiàn)，不同分化程度的T細(xì)胞中ADRB1的蛋白表達(dá)水平呈現(xiàn)極大差異，分化程度低的T細(xì)胞在受到感染刺激后ADRB1表達(dá)水平較低，慢性病毒感染和癌癥中耗竭的CD8⁺ T細(xì)胞ADRB1表達(dá)水平明顯增加，而ADRB2、ADRB3增加趨勢不明顯。基因本體論（Gene Ontology，GO）分析結(jié)果顯示，耗竭狀態(tài)的CD8⁺ T細(xì)胞下游呈現(xiàn)腎上腺素受體信號的全面富集。感染淋巴細(xì)胞性脈絡(luò)膜腦膜炎病毒（LCMV）的模型小鼠血清去甲腎上腺素水平顯著增加也從側(cè)面印證了這一點。

同時，研究人員在感染艾滋病的患者的中也觀察到類似的現(xiàn)象。研究人員分離感染艾滋病患者和未感染者血液中的CD8⁺ T細(xì)胞，通過統(tǒng)一流形逼近與投影算法（UMAP）分析發(fā)現(xiàn)，CD8⁺ T細(xì)胞的ADRB1表達(dá)水平，往往與耗竭標(biāo)志物（PD1、TOX、ENTPD1）成正比。CD101是區(qū)分耗竭CD8⁺ T細(xì)胞的標(biāo)志物。研究人員對慢性LCMV感染的小鼠脾臟進(jìn)行多重免疫熒光分析，查看耗竭CD8⁺ T細(xì)胞的空間分布，發(fā)現(xiàn)耗竭CD8⁺ T細(xì)胞的ADRB1表達(dá)顯著上調(diào)，且空間分布更接近交感神經(jīng)。同時，研究人員在胰腺癌和非小細(xì)胞肺癌模型小鼠中也觀察到相似的情況（見圖1）。

圖1 耗竭的CD8⁺ T細(xì)胞在慢性病毒感染和腫瘤模型中ADRB1表達(dá)水平變化

圖片來自《Nature》雜志

為了進(jìn)一步探索ADRB1表達(dá)水平變化對耗竭CD8⁺ T細(xì)胞的影響，研究人員使用逆轉(zhuǎn)錄病毒使CD8⁺ T細(xì)胞過表達(dá)ADRB1，抑制了細(xì)胞增殖以及IFNg和TNF等細(xì)胞因子產(chǎn)生，復(fù)制了耗竭表型。在暴露于兒茶酚胺（腎上腺素類）時，ADRB1過表達(dá)可抑制CD8⁺ T細(xì)胞的鈣流和TCR 信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。與對照組相比，ADRB1在體內(nèi)過表達(dá)導(dǎo)致PD-1⁺TIM3⁺CD8⁺ T細(xì)胞數(shù)量增加，cAMP及cAMP應(yīng)答元件調(diào)節(jié)因子（cAMP-responsive element modulator，CREM）表達(dá)水平上調(diào)（見圖2）。CREM是cAMP介導(dǎo)的腎上腺素受體信號下游轉(zhuǎn)錄因子，也是CD4⁺ T細(xì)胞耗竭的重要調(diào)節(jié)因子。慢性病毒感染中的CD8⁺ T細(xì)胞有更高的cAMP水平，這與耗竭標(biāo)志物CREM相關(guān)。這一研究結(jié)果提示，ADRB1過表達(dá)的CD8⁺ T細(xì)胞通過提高cAMP水平來進(jìn)一步加劇CD8⁺ T細(xì)胞耗竭。

圖2 ADRB1過表達(dá)的CD8⁺ T細(xì)胞cAMP水平增加

圖片來自《Nature》雜志

研究人員敲除ADRB1基因，并將KO細(xì)胞系和野生型細(xì)胞以1:1的比例混合培養(yǎng)，過繼轉(zhuǎn)移到慢性LCMV感染的小鼠體內(nèi)。結(jié)果顯示，慢性病毒感染中敲除并不改變 PD-1⁺ CD8⁺ T細(xì)胞數(shù)量，但減少了TIM3、TOX、CD127、CD39、CD101、CX3CR1和CXCR6等終末耗竭標(biāo)志物的表達(dá)水平（見圖3）。同時ADRB1基因敲除導(dǎo)致更多TCF1⁺祖細(xì)胞樣細(xì)胞出現(xiàn)。與野生型細(xì)胞相比，ADRB1基因敲除改善了對PD-L1阻斷治療的反應(yīng)。ADRB1基因敲除細(xì)胞具有更低水平的cAMP和CREM，及與交感神經(jīng)的共定位減少。

圖3 慢性病毒感染中敲除ADRB1基因阻止CD8⁺ T分化

圖片來自《Nature》雜志

接下來研究人員選擇β受體阻滯劑進(jìn)行實驗。阿替洛爾是一類臨床廣泛應(yīng)用的β受體阻滯劑，臨床數(shù)據(jù)證實其對ADRB1具有選擇性。在慢性病毒感染中，阿替洛爾對ADRB1的藥化阻斷成功阻止了高級耗竭的發(fā)生。阿替洛爾的使用還增加了病毒特異性CD8⁺ T細(xì)胞的擴(kuò)增和細(xì)胞因子產(chǎn)生，同時減少了cAMP的數(shù)量，并降低了病毒載量（見圖4）。

圖4 藥物阻斷ADRB1可預(yù)防CD8⁺ T慢性感染晚期耗竭

圖片來自《Nature》雜志

這項研究證實腎上腺素通過ADRB1促進(jìn)CD8⁺ T細(xì)胞耗竭。阻斷ADRB1可作為慢性病毒感染和腫瘤治療的新策略，為神經(jīng)免疫交互作用在腫瘤治療中的研究提供了全新的思路。

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