肿瘤微环境中存在许多独特的生理特征,如低氧、营养缺乏和酸性等,这些都会影响肿瘤浸润T细胞的功能。最新研究发现,肿瘤组织中钠离子(Na+)浓度也显著高于周围正常组织。这一发现引起了研究人员的关注，Dominik Soll进一步探究了肿瘤微环境中Na+浓度升高对肿瘤浸润CD8+T细胞功能的影响。

材料和方法
研究采用多种细胞生物学和分子生物学技术,包括流式细胞术、实时细胞分析和单细胞RNA测序等,对肿瘤微环境中Na+浓度升高对CD8+T细胞的影响进行了深入研究。

我们着重介绍一下其中用到的流式方法学

研究人员首先从乳腺癌患者的肿瘤组织和正常组织中分离出CD8+T细胞,并测定其Na+浓度。结果显示,肿瘤组织中CD8+T细胞的Na+浓度明显高于正常组织。

为了进一步探究Na+浓度升高对CD8+T细胞功能的影响,研究人员体外培养CD8+T细胞,分别在高Na+和低Na+条件下进行刺激,然后采用流式细胞术检测T细胞的活化状态、效应功能和代谢状态。具体步骤如下:
1. 分离人源或小鼠CD8+T细胞,并在高Na+或低Na+培养基中培养48小时。
2. 采用抗CD3/CD28抗体刺激T细胞,检测其表达的活化标志物如CD69、CD25等。
3. 检测T细胞分泌的效应因子如IFN-γ和粒酶B的水平。
4. 检测T细胞的代谢状态,如ATP水平和糖酵解活性等。

此外,研究人员还建立了小鼠肿瘤模型,通过输注经高Na+或低Na+预处理的CD8+T细胞,观察其对肿瘤生长的抑制作用。

结果
1、肿瘤组织中CD8+T细胞的Na+浓度显著高于正常组织



2、高Na+环境增强CD8+T细胞的活化和效应功能

为了进一步探究Na+浓度升高对CD8+T细胞功能的影响,研究人员体外培养CD8+T细胞,分别在高Na+和低Na+条件下进行刺激。结果显示,与低Na+组相比,高Na+组CD8+T细胞表达的活化标志物CD69和CD25明显增加。此外,高Na+组CD8+T细胞分泌的效应因子IFN-γ和粒酶B的水平也显著升高。这些结果表明,高Na+环境可以增强CD8+T细胞的活化和杀伤功能。


3、高Na+环境提高CD8+T细胞的代谢活性

进一步检测了Na+浓度对CD8+T细胞代谢状态的影响。结果发现,与低Na+组相比,高Na+组CD8+T细胞的ATP水平和糖酵解活性明显增强。这表明,高Na+环境可以提高CD8+T细胞的代谢适应性和能量供给,从而增强其功能。


4、高Na+预处理的CD8+T细胞抑制肿瘤生长

为了验证上述体外实验结果在体内的生理意义,研究人员建立了小鼠肿瘤模型,通过输注经高Na+或低Na+预处理的CD8+T细胞,观察其对肿瘤生长的影响。结果显示,与低Na+组相比,高Na+组CD8+T细胞显著抑制了肿瘤的生长。这进一步证实,高Na+环境可以增强CD8+T细胞的抗肿瘤功能。


5、肿瘤浸润CD8+T细胞的Na+信号转导通路

为了探究Na+浓度升高如何影响CD8+T细胞的功能,研究人员进行了单细胞RNA测序分析。结果发现,肿瘤浸润CD8+T细胞中Na+信号转导相关基因NFAT5和ATP1A1的表达水平与其杀伤功能呈正相关。这表明,Na+通过激活NFAT5和Na+/K+-ATPase通路,增强了CD8+T细胞的活化和代谢状态,从而提高其抗肿瘤效应。


总之,本研究发现肿瘤微环境中Na+浓度的升高可以增强肿瘤浸润CD8+T细胞的活化、效应功能和代谢适应性,从而提高其抗肿瘤免疫应答。这一发现为利用Na+调节肿瘤微环境,增强免疫治疗疗效提供了新的思路。未来,大家可以进一步探索Na+调节CD8+T细胞功能的分子机制,并在临床试验中验证其应用价值。



参考文献：Soll, D., Chu, CF., Sun, S. et al. Sodium chloride in the tumor microenvironment enhances T cell metabolic fitness and cytotoxicity. Nat Immunol (2024). https://doi.org/10.1038/s41590-024-01918-6