高鹽飲食傷害免疫細(xì)胞，免疫系統(tǒng)可能因此失控！

在中國(guó)古代，鹽的生產(chǎn)和販賣通常掌握在官府手里。通過對(duì)鹽稅的征收變相地征收人頭稅，從一個(gè)側(cè)面體現(xiàn)出鹽在每個(gè)人生活中的不可或缺。不過，到了現(xiàn)在，人們則更多關(guān)注高鹽飲食將會(huì)對(duì)健康造成的不良影響。

雖然難以在研究中將鹽的攝入量與其他飲食生活方式完全剝離，但我們確實(shí)知道，高鹽飲食會(huì)誘發(fā)高血壓、骨質(zhì)疏松、胃炎、糖尿病、哮喘等疾病。此外還已經(jīng)證實(shí)，高鹽飲食會(huì)使免疫細(xì)胞由平衡狀態(tài)轉(zhuǎn)向促炎狀態(tài)。

在我們的免疫系統(tǒng)中，調(diào)節(jié)性T細(xì)胞（Regulatory cells，Tregs）擔(dān)任著“監(jiān)督者”的職責(zé)，具有免疫抑制作用，通過抑制或下調(diào)其他T細(xì)胞的誘導(dǎo)和增殖，來確保免疫反應(yīng)以可控的方式發(fā)生。當(dāng)Treg細(xì)胞功能失調(diào)，將出現(xiàn)種種自身免疫性疾病，如多發(fā)性硬化癥（MS）、系統(tǒng)性紅斑狼瘡（SLE）、類風(fēng)濕性關(guān)節(jié)炎（RA）或1型糖尿病（T1D）和慢性感染等。

有意思的是，高鹽誘導(dǎo)下的Treg細(xì)胞表現(xiàn)出與常在自身免疫性疾病患者身上觀察到的功能失調(diào)的Treg細(xì)胞有著極高的相似性。這暗示過量的鹽攝入可能導(dǎo)致整體免疫失衡，可能是導(dǎo)致疾病的風(fēng)險(xiǎn)因素之一。

近年來，免疫代謝方面的研究表明，許多免疫反應(yīng)是通過細(xì)胞代謝的變化來控制的。而對(duì)于Treg細(xì)胞來說，線粒體呼吸對(duì)其功能的維持至關(guān)重要。在多發(fā)性硬化癥患者身上，也發(fā)現(xiàn)分離出的Treg細(xì)胞的大呼吸水平降低，線粒體基因失調(diào)，線粒體功能缺陷。另一方面，已有研究闡明，在單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中，鈉離子通過Na+/Ca2+交換器（NCLX）進(jìn)入線粒體，隨后抑制位于線粒體內(nèi)膜上的電子傳輸鏈（electron transport chain，ETC）并減弱ATP的產(chǎn)生。

那么，這一機(jī)制是否也適用于Treg細(xì)胞呢？

為此，Max Delbrück分子醫(yī)學(xué)中心和實(shí)驗(yàn)與臨床研究中心的Dominik Müller授團(tuán)隊(duì)圍繞Treg細(xì)胞在高鹽環(huán)境下展現(xiàn)出的表型變化及背后機(jī)制進(jìn)行了研究，相關(guān)結(jié)果以“Sodium perturbs mitochondrial respiration and induces dysfunctional Tregs”為題發(fā)表于Cell me[x]tabolism。

研究發(fā)現(xiàn)：

01 高鹽誘導(dǎo)的Treg細(xì)胞表型特征類似于功能失調(diào)的自身免疫性Treg細(xì)胞

研究人員在體外模擬了高鹽飲食后或炎癥期間在間質(zhì)組織中發(fā)現(xiàn)的Na+濃度增加現(xiàn)象，結(jié)果發(fā)現(xiàn)Treg細(xì)胞對(duì)其他免疫細(xì)胞的抑制能力減弱，表達(dá)細(xì)胞因子IFN-γ，增殖的水平也更高，與自身免疫疾病中觀察到的功能失調(diào)的Treg細(xì)胞特征相似，RNA測(cè)序的結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了這一點(diǎn)，即Treg細(xì)胞發(fā)生了代謝重編程。

02 高鹽會(huì)擾亂Treg細(xì)胞的線粒體呼吸

高鹽條件下，丙酮酸代謝和三羧酸（TCA）循環(huán)的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)下調(diào)，尿素循環(huán)上調(diào)。TCA循環(huán)中，琥珀酸脫氫酶（Succinate dehydrogenase，SDH）受到抑制，導(dǎo)致琥珀酸累積，通過電子傳輸鏈的電子減少，細(xì)胞氧化磷酸化（oxidative phosphorylation，OXPHOS）的能力下調(diào)。氧化磷酸化是Treg細(xì)胞的主要代謝方式。

高鹽條件下，Treg細(xì)胞的大呼吸降低，ATP的產(chǎn)生減少，線粒體膜電位崩潰。RNA-seq分析顯示，高鹽處理與細(xì)胞呼吸抑制劑抗霉素A處理呈現(xiàn)出高度重疊的基因特征。對(duì)小鼠基因敲除使線粒體ETC復(fù)合物III消融，其基因表達(dá)模式和功能失調(diào)表型同樣與高鹽處理高度類似。

進(jìn)一步的scRNA-seq分析表明，高鹽或抗霉素A處理將使得FOXP3基因快速下調(diào)，FOXP3是Treg細(xì)胞發(fā)育和功能的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子之一，因此這可能是Treg細(xì)胞功能喪失的原因。

03 高鹽會(huì)擾亂Treg細(xì)胞的線粒體呼吸

針對(duì)健康志愿者每日鹽攝入量分析Treg細(xì)胞表型，發(fā)現(xiàn)高鹽組（>7克/天）Treg細(xì)胞中IL-10的表達(dá)降低，且與鹽攝入呈負(fù)相關(guān)；FOXP3減少，IFN-γ表達(dá)增加。

小鼠實(shí)驗(yàn)表明，Treg細(xì)胞的過繼轉(zhuǎn)移可以改善實(shí)驗(yàn)性自身免疫性腦脊髓炎（experimental autoimmune encephalomyelitis，EAE），這可能是由于Treg細(xì)胞產(chǎn)生的IL-10。但高鹽預(yù)處理的Treg細(xì)胞無法改善EAE的進(jìn)展，疾病評(píng)分提高。

在異種移植物抗宿主病（xenogeneic graft vs. host disease，xGvHD）模型中，對(duì)小鼠移植了人效應(yīng)T細(xì)胞和不同條件處理的人Treg細(xì)胞，結(jié)果表明，僅僅使用高鹽或抗霉素A預(yù)孵育6小時(shí)，人Treg細(xì)胞就出現(xiàn)功能喪失，無法預(yù)防小鼠的xGvHD。這表明，即使線粒體呼吸被高鹽短暫擾動(dòng)，也可能導(dǎo)致人/鼠體內(nèi)Treg細(xì)胞功能的長(zhǎng)期破壞。

03 高鹽誘導(dǎo)的線粒體功能障礙取決于NCLX，抑制NCLX可恢復(fù)Treg細(xì)胞功能

檢查高鹽對(duì)電子傳輸鏈的影響，發(fā)現(xiàn)在在無細(xì)胞和無線粒體的測(cè)定中，Na+使復(fù)合物II的功能降低了近50%。NaCl濃度增加時(shí)，完整純化線粒體中復(fù)合物II/III的功能抑制程度依賴于NaCl的劑量。表明，高鹽在ETC復(fù)合物II/III水平上誘導(dǎo)Treg細(xì)胞的線粒體呼吸紊亂。

低氧條件下，Na+通過NCLX流入線粒體，考慮到Na+對(duì)復(fù)合物II/III活性的直接影響，研究人員測(cè)試了NCLX抑制劑能否逆轉(zhuǎn)這種影響。結(jié)果表明，NCLX抑制劑能夠在體內(nèi)恢復(fù)受高鹽擾動(dòng)的Treg細(xì)胞功能，證明了NCLX在Treg細(xì)胞免疫代謝紊亂和功能障礙中的關(guān)鍵作用。

研究的通訊作者、哈塞爾特大學(xué)VIB轉(zhuǎn)化免疫調(diào)節(jié)實(shí)驗(yàn)室的Markus Kleinewietfeld教授表示，了解導(dǎo)致自身免疫性Treg細(xì)胞功能障礙的因素和潛在分子機(jī)制不僅對(duì)于該領(lǐng)域十分重要，“由于Treg細(xì)胞也在癌癥或心血管疾病等疾病中發(fā)揮作用，進(jìn)一步探索這種鈉引起的效應(yīng)還將有可能為改變不同類型疾病中的Treg細(xì)胞功能提供新策略。”但同樣，更詳細(xì)的分子機(jī)制及其與疾病之間的關(guān)系需要進(jìn)一步的研究。