線粒體代謝重編程與NK細胞抗腫瘤功能演講人01線粒體代謝重編程與NK細胞抗腫瘤功能02引言：線粒體代謝在NK細胞抗腫瘤功能中的核心地位03線粒體代謝的基礎特征與NK細胞代謝的可塑性04腫瘤微環(huán)境誘導NK細胞線粒體代謝重編程的機制05線粒體代謝重編程對NK細胞抗腫瘤功能的調控作用06靶向線粒體代謝的NK細胞抗腫瘤治療策略目錄01線粒體代謝重編程與NK細胞抗腫瘤功能02引言：線粒體代謝在NK細胞抗腫瘤功能中的核心地位引言：線粒體代謝在NK細胞抗腫瘤功能中的核心地位作為先天免疫系統的“第一道防線”，自然殺傷細胞（NaturalKillercells,NK細胞）通過識別應激細胞、分泌細胞因子及直接殺傷腫瘤細胞，在抗腫瘤免疫中發(fā)揮著不可替代的作用。傳統研究多聚焦于NK細胞的活化性受體（如NKG2D、NKp46）、抑制性受體（如KIR、NKG2A）及其下游信號通路，而近年來，“代謝重編程”這一概念在免疫學領域的興起，為我們理解NK細胞功能的調控機制提供了全新視角。線粒體作為細胞代謝的“樞紐”，不僅通過氧化磷酸化（OXPHOS）產生ATP，還參與活性氧（ROS）生成、脂質合成、氨基酸代謝及細胞凋亡調控等過程。在腫瘤微環(huán)境（TumorMicroenvironment,TME）中，NK細胞面臨著低氧、營養(yǎng)匱乏（如葡萄糖、谷氨酰胺限制）、免疫抑制分子（如TGF-β、引言：線粒體代謝在NK細胞抗腫瘤功能中的核心地位腺苷）等極端條件，其線粒體代謝會發(fā)生顯著改變——這一過程被稱為“線粒體代謝重編程”。這種重編程既可能是NK細胞適應TME的生存策略，也可能是其功能耗竭的關鍵誘因。因此，深入解析線粒體代謝重編程與NK細胞抗腫瘤功能的關聯，不僅有助于揭示腫瘤免疫逃逸的新機制，更為基于NK細胞的腫瘤免疫治療提供了潛在靶點。本文將從線粒體代謝的基礎特征出發(fā)，系統闡述腫瘤微環(huán)境如何誘導NK細胞發(fā)生線粒體代謝重編程，探討代謝改變對NK細胞增殖、活化、細胞毒性及記憶形成等抗腫瘤功能的影響，并以此為依據提出靶向線粒體代謝的NK細胞增強策略，最終展望該領域的未來研究方向與應用前景。03線粒體代謝的基礎特征與NK細胞代謝的可塑性1線粒體的核心代謝功能：免疫細胞能量與信號的中樞線粒體是一個具有雙層膜結構的細胞器，其內膜向內折疊形成嵴（cristae），為電子傳遞鏈（ElectronTransportChain,ETC）復合物（Ⅰ~Ⅳ）提供附著平臺，是OXPHOS的核心場所。在正常生理條件下，細胞通過糖酵解將葡萄糖轉化為丙酮酸，后者進入線粒體經丙酮酸脫氫酶復合物（PDC）轉化為乙酰輔酶A，進入三羧酸循環(huán)（TCA循環(huán)）生成還原型輔酶NADH和FADH?；NADH和FADH?通過ETC傳遞電子，驅動質子（H?）從線粒體基質泵入膜間隙，形成質子梯度（ΔΨm），最終通過ATP合合酶（ComplexⅤ）將ADP磷酸化為ATP——這一過程稱為“氧化磷酸化”，是細胞高效產能的主要方式。1線粒體的核心代謝功能：免疫細胞能量與信號的中樞除OXPHOS外，線粒體還通過以下途徑支持免疫細胞功能：①脂肪酸氧化（FAO）：長鏈脂肪酸經肉堿棕櫚酰轉移酶1A（CPT1A）轉運至線粒體，進行β氧化生成乙酰輔酶A，為TCA循環(huán)提供原料，同時產生大量NADH和FADH?；②氨基酸代謝：谷氨酰胺經谷氨酰胺酶（GLS）轉化為谷氨酸，再經谷氨酸脫氫酶（GLUD）轉化為α-酮戊二酸（α-KG），補充TCA循環(huán)中間產物（“補漏”作用）；③ROS生成：ETC復合物Ⅰ和Ⅲ是線粒體ROS（mtROS）的主要來源，適量mtROS可作為第二信分子，激活NF-κB、MAPK等促炎信號通路，促進免疫細胞活化；④線粒體動力學：通過融合（融合蛋白MFN1/2、OPA1）與分裂（分裂蛋白DRP1、FIS1）的動態(tài)平衡，維持線粒體形態(tài)與功能的穩(wěn)定，影響免疫細胞極化與存活。2NK細胞的代謝特征：靜息與活化狀態(tài)的代謝轉換靜息態(tài)NK細胞主要依賴OXPHOS和FAO維持存活與基礎功能，其線粒體呈管狀、嵴結構清晰，ATP產生效率高。此時，糖酵解途徑處于“低耗能”狀態(tài)，僅滿足細胞基本代謝需求（如核苷酸合成）。當NK細胞通過活化性受體識別靶細胞或經細胞因子（如IL-12、IL-15、IL-18）刺激后，代謝模式發(fā)生顯著轉換——類似于T細胞的“沃伯格效應”（WarburgEffect），糖酵解速率迅速提升，即使氧氣充足也大量產生乳酸，同時OXPHOS和FAO活性增強，形成“糖酵解+OXPHOS+FAO”的混合代謝模式，以滿足增殖、細胞因子分泌及細胞毒性顆粒釋放的能量與生物合成需求。2NK細胞的代謝特征：靜息與活化狀態(tài)的代謝轉換值得注意的是，NK細胞的代謝可塑性是其發(fā)揮抗腫瘤功能的關鍵。在不同組織微環(huán)境（如外周血、腫瘤組織、肝臟）中，NK細胞可通過代謝途徑的動態(tài)調整適應局部條件：例如，在腫瘤微環(huán)境中，當葡萄糖受限時，NK細胞會增強FAO和谷氨酰胺代謝以維持OXPHOS；當線粒體功能受損時，細胞可通過線粒體自噬（mitophagy）清除受損線粒體，或通過糖酵解補償能量供應。這種可塑性使得NK細胞能夠在復雜環(huán)境中發(fā)揮免疫功能，但也可能成為腫瘤細胞利用的“弱點”——腫瘤細胞通過競爭營養(yǎng)物質或分泌抑制性因子，誘導NK細胞代謝紊亂，最終導致功能耗竭。04腫瘤微環(huán)境誘導NK細胞線粒體代謝重編程的機制腫瘤微環(huán)境誘導NK細胞線粒體代謝重編程的機制腫瘤微環(huán)境是一個高度異質性的生態(tài)系統，其低氧、酸性pH值、營養(yǎng)匱乏及免疫抑制分子等因素共同構成“代謝壓力”，通過直接或間接方式重塑NK細胞的線粒體代謝網絡，進而影響其抗腫瘤功能。以下將從關鍵代謝途徑、信號通路及細胞互作三個層面，系統闡述TME誘導NK細胞線粒體代謝重編程的機制。1低氧：HIF-1α介導的代謝抑制與功能耗竭腫瘤組織快速增殖導致的血管生成不足，使得局部氧濃度顯著低于正常組織（常<1%），形成“低氧微環(huán)境”。低氧誘導因子-1α（HIF-1α）是細胞應對低氧的核心調控因子，在常氧條件下經脯氨酰羥化酶（PHDs）羥基化后，被vonHippel-Lindau（VHL）蛋白泛素化降解；低氧時PHDs活性受抑，HIF-1α穩(wěn)定并轉位入核，與HIF-1β形成異二聚體，調控下游靶基因表達，從而重編程NK細胞代謝。在NK細胞中，HIF-1α的激活通過以下途徑抑制線粒體功能：①下調線粒體生物合成：HIF-1α抑制PGC-1α（過氧化物酶體增殖物激活受體γ共激活因子-1α）的表達，而PGC-1α是調控線粒體生物合成的關鍵轉錄共激活因子，其減少導致線粒體數量下降、嵴結構紊亂，OXPHOS能力降低；②促進糖酵解：HIF-1α上調葡萄糖轉運蛋白（GLUT1/3）、己糖激酶2（HK2）、1低氧：HIF-1α介導的代謝抑制與功能耗竭乳酸脫氫酶A（LDHA）等糖酵解關鍵酶的表達，加速葡萄糖攝取與乳酸生成，同時抑制丙酮酸進入線粒體（通過下調PDC亞單位E1α），阻斷丙酮酸驅動的OXPHOS；③抑制FAO：HIF-1α下調CPT1A的表達，阻礙脂肪酸轉運至線粒體進行β氧化，使NK細胞無法通過FAO獲取能量。臨床研究顯示，腫瘤浸潤NK細胞（Tumor-InfiltratingNKcells,TINKs）中HIF-1α高表達與患者不良預后相關，其細胞毒性（如穿孔素、顆粒酶B分泌）和IFN-γ產生能力顯著低于外周血NK細胞。機制上，HIF-1α不僅直接抑制線粒體代謝，還通過上調PD-1等免疫檢查點分子，形成“代謝抑制+免疫抑制”的惡性循環(huán)，加速NK細胞耗竭。2營養(yǎng)匱乏：葡萄糖、谷氨酰胺與精氨酸的限制性攝取腫瘤細胞具有高代謝活性，通過“Warburg效應”大量攝取葡萄糖并轉化為乳酸，同時競爭性消耗谷氨酰胺、精氨酸等氨基酸，導致TME中營養(yǎng)物質濃度顯著低于正常組織，迫使NK細胞面臨“饑餓狀態(tài)”，其線粒體代謝途徑被迫重塑。2營養(yǎng)匱乏：葡萄糖、谷氨酰胺與精氨酸的限制性攝取2.1葡萄糖限制：糖酵解與OXPHOS的雙重抑制葡萄糖是NK細胞的主要能量底物，TME中低葡萄糖濃度直接抑制糖酵解途徑，減少丙酮酸生成，進而影響線粒體OXPHOS。具體而言：①糖酵解中間產物耗竭：葡萄糖-6-磷酸（G6P）是磷酸戊糖途徑（PPP）的底物，PPP產生的NADPH用于維持細胞內還原型谷胱甘肽（GSH）水平，清除ROS；葡萄糖限制導致PPP活性下降，NADPH和GSH減少，NK細胞內ROS積累，線粒體膜電位（ΔΨm）下降，ETC功能受損；②丙酮酸供應不足：丙酮酸是連接胞漿糖酵解與線粒體TCA循環(huán)的橋梁，葡萄糖限制導致丙酮酸生成減少，TCA循環(huán)中間產物（如草酰乙酸）耗竭，迫使細胞進入““補充”模式”——通過谷氨酰胺代謝（見3.2.2）或脂肪酸代謝（見3.3）補充TCA循環(huán)，但這一過程效率較低，難以滿足NK細胞活化時的能量需求。2營養(yǎng)匱乏：葡萄糖、谷氨酰胺與精氨酸的限制性攝取2.2谷氨酰胺限制：TCA循環(huán)“斷流”與線粒體應激谷氨酰胺是T細胞、NK細胞等免疫細胞的重要氮源和碳源，其通過GLS轉化為谷氨酸，再經轉氨酶或GLUD轉化為α-KG，補充TCA循環(huán)中間產物（“anaplerosis”）。在TME中，腫瘤細胞高表達谷氨酰胺轉運蛋白ASCT2/SLC1A5，競爭性攝取谷氨酰胺，導致NK細胞谷氨酰胺供應不足。此時，TCA循環(huán)因草酰乙酸等中間產物耗竭而“斷流”，導致：①OXPHOS底物減少：NADH和FADH?生成下降，ATP產量降低；②線粒體應激：TCA循環(huán)中間產物缺失導致線粒體基質中積累代謝中間體（如琥珀酰輔酶A），通過抑制α-KG依賴的雙加氧酶（如TET家族蛋白），影響表觀遺傳修飾，進而抑制NK細胞活化相關基因（如IFN-γ、TNF-α）的表達。2營養(yǎng)匱乏：葡萄糖、谷氨酰胺與精氨酸的限制性攝取2.3精氨酸限制：NO合成抑制與線粒體功能損傷精氨酸是NO合酶（iNOS）的底物，在NK細胞中，iNOS催化精氨酸生成瓜氨酸和NO，NO具有雙重作用：適量NO可通過調節(jié)線粒體呼吸鏈復合物活性促進ROS信號，過量NO則與線粒體復合物Ⅳ（細胞色素c氧化酶）結合，抑制其活性，導致ETC電子泄漏增加，ROS過量生成。腫瘤細胞通過精氨酸酶1（ARG1）將精氨酸分解為鳥氨酸和尿素，消耗TME中精氨酸，限制NO合成，同時ARG1代謝產物鳥氨酸可進入多胺合成途徑，促進腫瘤細胞增殖。在精氨酸限制條件下，NK細胞iNOS活性下降，NO產生減少，一方面削弱其對腫瘤細胞的直接殺傷作用（NO具有誘導腫瘤細胞凋亡的功能），另一方面因復合物Ⅳ抑制解除，可能導致電子傳遞鏈“擁堵”，ROS過度積累，引發(fā)線粒體氧化應激損傷。2營養(yǎng)匱乏：葡萄糖、谷氨酰胺與精氨酸的限制性攝取2.3精氨酸限制：NO合成抑制與線粒體功能損傷3.3免疫抑制分子：腺苷、TGF-β與PGE2的代謝調控作用腫瘤細胞和基質細胞通過分泌免疫抑制分子（如腺苷、TGF-β、前列腺素E2,PGE2），直接或間接抑制NK細胞線粒體代謝，促進其功能耗竭。2營養(yǎng)匱乏：葡萄糖、谷氨酰胺與精氨酸的限制性攝取3.1腺苷：通過A2A受體抑制線粒體生物合成腺苷是TME中含量最高的免疫抑制分子之一，由腫瘤細胞或基質細胞釋放的ATP經CD39（ATP→ADP）和CD73（ADP→腺苷）降解產生。NK細胞高表達腺苷A2A受體（A2AR），其與腺苷結合后激活Gs蛋白，升高胞內cAMP水平，激活蛋白激酶A（PKA）和交換蛋白直接激活cAMP（EPAC），通過以下途徑抑制線粒體功能：①下調PGC-1α：PKA磷酸化并抑制CREB調節(jié)轉錄共激活因子（CRTC）的活性，減少其與PGC-1α啟動子的結合，抑制線粒體生物合成；②抑制DRP1介導的線粒體分裂：EPAC激活Rap1，促進線粒體融合，減少分裂，導致線粒體呈過度融合狀態(tài)，嵴結構異常，OXPHOS效率下降；③阻斷IL-15信號：IL-15是維持NK細胞存活與功能的關鍵細胞因子，其通過JAK-STAT5通路上調Bcl-2和Bcl-xL等抗凋亡蛋白，并促進線粒體代謝；腺苷通過抑制JAK1/STAT5磷酸化，削弱IL-15的代謝支持作用，導致NK細胞凋亡增加。2營養(yǎng)匱乏：葡萄糖、谷氨酰胺與精氨酸的限制性攝取3.1腺苷：通過A2A受體抑制線粒體生物合成3.3.2TGF-β：誘導線粒體動力學失衡與FAO抑制TGF-β是腫瘤微環(huán)境中另一種強效免疫抑制因子，通過激活Smad2/3信號通路，重編程NK細胞代謝：①促進線粒體分裂：Smad3直接轉錄激活DRP1表達，同時下調MFN2表達，打破線粒體融合與分裂的平衡，導致線粒體碎片化，嵴結構紊亂，OXPHOS能力下降；②抑制FAO：TGF-β通過Smad3誘導轉錄因子PPARγ的抑制分子（如SMRT），下調CPT1A和ACADM（中鏈?；o酶A脫氫酶）的表達，阻斷脂肪酸進入線粒體進行β氧化，迫使NK細胞依賴糖酵解獲取能量，而糖酵解產生的ATP效率僅為OXPHOS的1/18，難以支持長期抗腫瘤功能；③誘導免疫檢查點分子表達：TGF-β上調NK細胞PD-1、TIM-3等抑制性受體的表達，形成“代謝抑制+免疫抑制”的正反饋循環(huán)，加速NK細胞耗竭。2營養(yǎng)匱乏：葡萄糖、谷氨酰胺與精氨酸的限制性攝取3.1腺苷：通過A2A受體抑制線粒體生物合成3.3.3PGE2：通過EP2/EP4受體激活mTORC1，擾亂代謝平衡前列腺素E2（PGE2）由腫瘤細胞或巨噬細胞中的環(huán)氧合酶-2（COX-2）催化花生四烯酸生成，通過NK細胞表面的EP2和EP4受體（G蛋白偶聯受體）激活腺苷酸環(huán)化酶，升高cAMP水平，進而激活PKA和EPAC，其與腺苷信號部分重疊，但具有獨特的代謝調控作用：①激活mTORC1信號：EP4受體通過β-arrestin-1激活PI3K-Akt-mTORC1通路，mTORC1促進糖酵解關鍵酶（如HK2、PFKFB3）的翻譯，同時抑制自噬（通過磷酸化ULK1），導致NK細胞在營養(yǎng)物質匱乏時仍維持高糖酵解活性，但線粒體OXPHOS因底物（丙酮酸、谷氨酰胺）不足而“供不應求”，引發(fā)代謝紊亂；②誘導ROS積累：mTORC1激活促進NADPH氧化酶（NOX2）組裝，增加胞漿ROS生成，同時抑制線粒體抗氧化系統（如SOD2、GPX1），導致線粒體氧化應激損傷，ΔΨm下降，細胞色素c釋放，誘導NK細胞凋亡。05線粒體代謝重編程對NK細胞抗腫瘤功能的調控作用線粒體代謝重編程對NK細胞抗腫瘤功能的調控作用線粒體代謝重編程不僅是NK細胞對TME的被動適應，更主動調控其增殖、活化、細胞毒性及記憶形成等抗腫瘤功能。本節(jié)將從代謝-功能偶聯的角度，系統解析線粒體不同代謝途徑對NK細胞功能的影響機制。4.1糖酵解與OXPHOS平衡：NK細胞活化與增殖的能量“開關”NK細胞的活化與增殖需要大量ATP和生物合成前體（如核苷酸、氨基酸、脂質），其能量來源依賴于糖酵解與OXPHOS的動態(tài)平衡。靜息態(tài)NK細胞以OXPHOS為主，線粒體ATP合酶活性高，ATP/ADP比值維持穩(wěn)定，細胞處于“待命狀態(tài)”；當NK細胞通過CD16（抗體依賴性細胞毒性）或NKG2D（識別應激細胞）等受體活化后，糖酵解速率在5-10分鐘內迅速提升（“Warburg效應”），乳酸產量增加，同時OXPHOS活性同步增強（通過上調ETC復合物表達和線粒體生物合成），線粒體代謝重編程對NK細胞抗腫瘤功能的調控作用形成“糖酵解-線粒體偶聯”模式——糖酵解產生的丙酮酸并非全部轉化為乳酸，而是部分進入線粒體經TCA循環(huán)和OXPHOS高效產能，以滿足細胞毒性顆粒（如穿孔素、顆粒酶）合成與釋放的能量需求。值得注意的是，糖酵解與OXPHOS的失衡會導致NK細胞功能缺陷：①糖酵解過度增強：在TME中，腫瘤細胞競爭性攝取葡萄糖，導致NK細胞糖酵解底物不足，同時乳酸積累抑制乳酸脫氫酶（LDH）活性，阻斷丙酮酸進入線粒體，引發(fā)“能量危機”；②OXPHOS依賴性過強：若NK細胞過度依賴OXPHOS，當TME中谷氨酰胺或脂肪酸受限時，線粒體ATP產量驟降，細胞無法維持基礎代謝，最終凋亡。臨床數據顯示，腫瘤浸潤NK細胞常表現為糖酵解關鍵酶（如HK2、PKM2）和OXPHOS復合物（如ComplexⅠ、Ⅳ）表達均下調，提示其代謝途徑“雙抑制”，這是NK細胞在TME中功能耗竭的重要特征。線粒體代謝重編程對NK細胞抗腫瘤功能的調控作用4.2脂肪酸氧化（FAO）：NK細胞存活與記憶形成的關鍵支持FAO是長鏈脂肪酸分解供能的主要途徑，在NK細胞抗腫瘤功能中發(fā)揮著“穩(wěn)定器”作用：①促進存活：在葡萄糖或谷氨酰胺限制條件下，NK細胞通過上調CPT1A表達，增強FAO活性，將脂肪酸轉化為乙酰輔酶A進入TCA循環(huán)，維持OXPHOS和ATP產生，抑制凋亡；②支持記憶形成：記憶樣NK細胞（Memory-likeNKcells）是經細胞因子（如IL-12+IL-15）預激活后，具有長期存活、快速應答及增強抗腫瘤活性的NK細胞亞群。研究表明，記憶樣NK細胞的形成依賴于FAO：IL-12通過STAT4信號上調PPARδ（過氧化物酶體增殖物激活受體δ），激活CPT1A和ACADM等FAO關鍵基因，促進脂肪酸利用；抑制FAO可顯著減少記憶樣NK細胞的數量，削弱其抗腫瘤效果。線粒體代謝重編程對NK細胞抗腫瘤功能的調控作用在腫瘤微環(huán)境中，腫瘤細胞通過分泌瘦素（leptin）或脂聯素（adiponectin）等脂肪因子，調控NK細胞FAO活性：瘦素通過JAK-STAT3信號上調CPT1A，增強FAO，促進NK細胞存活；而脂聯素通過AdipoR1受體激活AMPK，抑制mTORC1，減少脂質合成，同時促進FAO，維持線粒體功能。然而，TGF-β和腺苷等抑制性因子通過下調CPT1A表達（如3.3節(jié)所述），阻斷FAO，導致NK細胞在營養(yǎng)匱乏時無法通過脂質獲取能量，加速耗竭。3線粒體動力學：融合與分裂平衡對NK細胞功能的影響線粒體動力學（融合與分裂）是維持線粒體結構與功能穩(wěn)態(tài)的關鍵過程，直接影響NK細胞的能量代謝與信號轉導。融合過程由MFN1/2（線粒體外膜融合蛋白）和OPA1（線粒體內膜融合蛋白）介導，形成管狀、interconnected的線粒體網絡，增強嵴結構穩(wěn)定性，提高OXPHOS效率；分裂過程由DRP1（dynamin-relatedprotein1）和FIS1（mitochondrialfissionfactor1）介導，將線粒體分割為小碎片，便于細胞分裂時均勻分配，同時清除受損線粒體（通過線粒體自噬）。在NK細胞活化過程中，線粒體動力學呈現“先分裂后融合”的動態(tài)變化：早期（活化后6-12小時），DRP1磷酸化（Ser616）激活，促進線粒體分裂，便于線粒體向免疫突觸（immunologicalsynapse，3線粒體動力學：融合與分裂平衡對NK細胞功能的影響NK細胞與靶細胞接觸部位）遷移，為局部提供ATP和ROS；晚期（活化后24-48小時），MFN2和OPA1表達上調，線粒體融合增強，形成大型網狀結構，提高代謝底物利用效率。然而，在TME中，腫瘤細胞通過分泌TGF-β（上調DRP1、下調MFN2）或腺苷（抑制OPA1表達），打破動力學平衡：①過度分裂：線粒體碎片化導致嵴結構紊亂，OXPHOS效率下降，ATP產量減少，同時ROS過度生成（分裂后線粒體表面積增大，電子泄漏增加）；②融合不足：線粒體網絡無法有效連接，代謝底物（如NADH、FADH?）無法在線粒體間共享，進一步加劇能量危機。臨床研究顯示，TINKs中DRP1表達顯著高于外周血NK細胞，而MFN2表達降低，其細胞毒性與IFN-γ分泌能力與DRP1/MFN2比值呈負相關，提示線粒體動力學失衡是NK細胞功能耗竭的重要機制。4線粒體ROS（mtROS）：NK細胞活化的“雙刃劍”線粒體ROS是ETC電子泄漏的副產物，主要來源于復合物Ⅰ（NADH脫氫酶）和復合物Ⅲ（細胞色素c還原酶）。在生理條件下，適量mtROS作為第二信分子，通過氧化修飾關鍵蛋白（如IKKβ、ASK1），激活NF-κB和MAPK信號通路，促進NK細胞活化相關基因（如IFN-γ、TNF-α、穿孔素）的表達，增強其抗腫瘤活性。然而，在TME中，腫瘤細胞通過誘導ETC復合物表達異常（如復合物Ⅳ下調）或抑制抗氧化系統（如SOD2、GPX1表達下降），導致mtROS過量積累，引發(fā)氧化應激損傷：①線粒體膜電位（ΔΨm）崩潰：過量ROS氧化線粒體內膜上的心磷脂（cardiolipin），破壞其與細胞色素c的結合，促進細胞色素c釋放，激活caspase-9/3凋亡通路；②DNA損傷：mtROS可氧化線粒體DNA（mtDNA），導致mtDNA突變（如常見的大片段缺失），進一步削弱線粒體功能，4線粒體ROS（mtROS）：NK細胞活化的“雙刃劍”形成“ROS-線粒體損傷-更多ROS”的惡性循環(huán)；③表觀遺傳修飾異常：mtROS通過抑制TET家族雙加氧酶，影響DNA去甲基化，導致NK細胞抑制性受體（如PD-1、TIM-3）基因啟動子區(qū)高甲基化解除，促進其表達，加速耗竭。值得注意的是，mtROS的“雙刃劍”效應具有濃度依賴性：低濃度（50-100nM）促進NK細胞活化，而高濃度（>500nM）則誘導細胞凋亡。在腫瘤免疫治療中，通過藥物（如二甲雙胍）適度增加NK細胞mtROS水平，可增強其抗腫瘤功能；但若mtROS過度積累，則需通過激活Nrf2-ARE通路（上調抗氧化酶表達）或線粒體自噬清除受損線粒體，以保護NK細胞免受氧化損傷。4線粒體ROS（mtROS）：NK細胞活化的“雙刃劍”4.5線粒體自噬（mitophagy）：維持NK細胞代謝穩(wěn)態(tài)的“質量控制”線粒體自噬是選擇性清除受損線粒體的過程，主要通過PINK1（PTEN誘導推定的激酶1）/Parkin通路實現：當線粒體受損時，PINK1在線粒體外膜穩(wěn)定并磷酸化泛素，招募Parkin（E3泛素連接酶），促進線粒體外膜蛋白泛素化，進而與自噬受體（如p62/SQSTM1、NDP52）結合，包裹自噬體，與溶酶體融合降解。在NK細胞中，線粒體自噬發(fā)揮著“質量控制”作用：①清除受損線粒體：清除mtDNA突變、ΔΨm下降或ROS過量的線粒體，防止其成為“能量工廠”和“ROS源”；②維持代謝穩(wěn)態(tài)：在營養(yǎng)匱乏時，通過降解部分線粒體回收氨基酸和脂肪酸，用于生物合成或能量供應；③調節(jié)免疫應答：自噬體降解過程中釋放的線粒體DNA（mtDNA）或線粒體抗病毒信號蛋白（MAVS），可激活cGAS-STING或MAVS-IRF3通路，促進NK細胞Ⅰ型干擾素（IFN-α/β）分泌，增強抗腫瘤免疫。4線粒體ROS（mtROS）：NK細胞活化的“雙刃劍”然而，在TME中，腫瘤細胞通過分泌TGF-β或腺苷，抑制線粒體自噬活性：TGF-β通過Smad3下調PINK1表達，阻斷Parkin招募；腺苷通過A2AR-cAMP-PKA通路抑制自噬體形成。線粒體自噬受阻導致受損線粒體積累，進一步加劇ROS生成和能量危機，促進NK細胞耗竭。臨床數據顯示，晚期腫瘤患者外周血NK細胞中PINK1和Parkin表達顯著降低，而線粒體損傷標志物（如mtDNA拷貝數、8-OHdG）升高，提示線粒體自噬功能障礙是NK細胞抗腫瘤能力下降的重要原因。06靶向線粒體代謝的NK細胞抗腫瘤治療策略靶向線粒體代謝的NK細胞抗腫瘤治療策略基于線粒體代謝重編程在NK細胞功能調控中的核心作用，靶向線粒體代謝通路已成為增強NK細胞抗腫瘤活性的重要策略。本節(jié)將從代謝調節(jié)劑、基因修飾、聯合治療及TME改善四個方面，系統闡述當前研究進展與臨床應用前景。1代謝調節(jié)劑：直接干預線粒體代謝途徑1.1糖酵解調節(jié)劑：增強糖酵解效率或解除抑制-二甲雙胍（Metformin）：作為AMPK激活劑，二甲雙胍可通過抑制線粒體復合物Ⅰ（NADH脫氫酶），輕度抑制OXPHOS，激活AMPK，進而促進GLUT1轉位至細胞膜，增加葡萄糖攝取，同時通過mTORC1信號上調HK2表達，增強糖酵解活性。在NK細胞中，低劑量二甲雙胍（10-100μM）可促進糖酵解-線粒體偶聯，增加ATP和ROS產生，增強其細胞毒性；高劑量（>1mM）則過度抑制OXPHOS，導致能量危機，需謹慎使用。臨床前研究顯示，二甲雙胍聯合IL-15激活的NK細胞可顯著抑制黑色素瘤生長。-二氯乙酸（Dichloroacetate,DCA）：通過抑制丙酮酸脫氫酶激酶（PDK），激活PDC，促進丙酮酸進入線粒體，增強OXPHOS。在TME中，DCA可逆轉腫瘤細胞誘導的NK細胞糖酵解抑制，恢復線粒體功能，促進IFN-γ分泌。聯合PD-1抗體可增強抗腫瘤效果，DCA通過減少PD-L1表達（抑制HIF-1α），解除腫瘤細胞對NK細胞的抑制。1代謝調節(jié)劑：直接干預線粒體代謝途徑1.2FAO促進劑：補充脂肪酸代謝底物-L-肉堿（L-Carnitine）：作為脂肪酸轉運的輔助因子，L-肉堿可促進長鏈脂肪酸進入線粒體，增強FAO活性。在葡萄糖限制條件下，L-肉堿（1-5mM）可顯著改善NK細胞ATP產量，抑制凋亡，維持細胞毒性。臨床前研究表明，L-肉堿聯合IL-2擴增的NK細胞可提高肝癌模型小鼠的生存率。-PPARδ激動劑（如GW501516）：通過激活PPARδ，上調CPT1A和ACADM表達，促進FAO。在記憶樣NK細胞擴增中，PPARδ激動劑可增強其FAO依賴性存活和抗腫瘤活性，減少細胞因子釋放綜合征（CRS）風險。1代謝調節(jié)劑：直接干預線粒體代謝途徑1.3線粒體抗氧化劑：平衡ROS水平-MitoQ（線粒體靶向抗氧化劑）：作為輔酶Q10的衍生物，MitoQ可富集于線粒體內膜，清除過量ROS，保護線粒體功能。在TME中，MitoQ（100-500nM）可減少NK細胞mtROS積累，維持ΔΨm穩(wěn)定，抑制其凋亡。聯合NK細胞療法可提高其在腫瘤組織中的存活率和浸潤能力。-N-乙酰半胱氨酸（NAC）：作為GSH前體，NAC可增加胞內GSH含量，清除ROS，但需注意高劑量NAC可能抑制NK細胞活化所需的ROS信號，因此需優(yōu)化劑量（通常1-5mM）。2基因修飾：增強NK細胞線粒體代謝能力2.1過表達線粒體生物合成關鍵因子-PGC-1α過表達：通過慢病毒載體將PGC-1α導入NK細胞，可顯著增加線粒體數量和嵴密度，提升OXPHOS和FAO活性。在低氧和葡萄糖限制條件下，PGC-1α過表達NK細胞的ATP產量和IFN-γ分泌能力顯著高于對照組，抗腫瘤效果增強。-ERRα（雌激素相關受體α）過表達：作為PGC-1α的下游靶點，ERRα可調控線粒體呼吸鏈復合物和脂肪酸代謝酶表達。過表達ERRα的NK細胞在腫瘤微環(huán)境中表現出更強的代謝適應性和細胞毒性。2基因修飾：增強NK細胞線粒體代謝能力2.2敲除抑制性代謝調控分子-敲除HIF-1α：通過CRISPR/Cas9技術敲除NK細胞HIF-1α，可阻斷其介導的糖酵解增強和線粒體生物合成抑制，改善TME中的代謝功能。臨床前研究顯示，HIF-1α敲除NK細胞聯合PD-1抗體可顯著抑制胰腺癌生長。-敲除ARG1：針對腫瘤細胞或髓系來源抑制細胞（MDSCs）的ARG1，可提高TME中精氨酸濃度，恢復NK細胞iNOS活性和NO產生，增強其對腫瘤細胞的殺傷作用。2基因修飾：增強NK細胞線粒體代謝能力2.3改造線粒體動力學相關蛋白-過表達MFN2或OPA1：通過過表達融合蛋白MFN2或OPA1，促進線粒體融合，改善TME中線粒體碎片化狀態(tài)，提升OXPHOS效率。在黑色素瘤模型中，MFN2過表達NK細胞的腫瘤浸潤率和細胞毒性顯著提高。-敲除DRP1：通過siRNA或CRISPR/Cas9敲除DRP1，抑制線粒體過度分裂，減少ROS生成，保護線粒體功能。但需注意，完全敲除DRP1可能影響NK細胞活化早期的線粒體遷移，因此需采用條件敲除或部分敲除策略。3聯合治療：代謝調節(jié)與免疫檢查點阻斷的協同效應免疫檢查點阻斷（ICB）是當前腫瘤免疫治療的主流策略之一，但單藥響應率有限，其主要原因之一是TME中NK細胞功能耗竭。聯合靶向線粒體代謝的藥物，可逆轉NK細胞代謝紊亂，增強ICB療效。-PD-1抗體+二甲雙胍：二甲雙胍通過激活AMPK-mTORC1信號促進糖酵解，同時抑制HIF-1α表達，減少PD-L1表達，解除腫瘤細胞對NK細胞的抑制；PD-1抗體則阻斷NK細胞PD-1與腫瘤細胞PD-L1的結合，恢復其活化能力。臨床前研究顯示，該聯合方案可顯著提高肝癌模型小鼠的生存率，且無明顯毒性。-CTLA-4抗體+L-肉堿：CTLA-4抗體通過清除調節(jié)性T細胞（Tregs），減少其對NK細胞的抑制；L-肉堿通過增強NK細胞FAO活性，改善其在TME中的代謝狀態(tài)。在結直腸癌模型中，聯合治療可顯著增加腫瘤浸潤NK細胞數量，增強其細胞毒性。3聯合治療：代謝調節(jié)與免疫檢查點阻斷的協同效應-IL-15+MitoQ：IL-15是維持NK細胞存活與功能的關鍵細胞因子，可促進線粒體生物合成；MitoQ則通過清除ROS保護線粒體功能。聯合使用可擴增高活性NK細胞群，提高其在腫瘤組織中的存活率和抗腫瘤活性，目前已進入早期臨床試驗（NCT04096660）。4改善腫瘤微環(huán)境：解除代謝抑制與免疫抑制-靶向CD39/CD73通路：通過抗CD39抗體（如ETBR-1）或CD73抑制劑（如AB680），阻斷腺苷生成，恢復NK細胞A2AR信號敏感