### 研究摘要解读
本研究发现，通过饮食限制（Dietary Restriction, DR）降低热量摄入可显著抑制哺乳动物肿瘤生长，其核心机制在于DR增强了肿瘤微环境中CD8+ T细胞的抗肿瘤功能。研究揭示了DR通过调控酮体代谢、改善T细胞线粒体功能、抑制T细胞耗竭，以及协同免疫检查点抑制剂（如抗PD-1抗体）等多重途径实现抗肿瘤效应。这一发现为营养干预与免疫治疗的结合提供了新思路。
### 主要发现
1. **DR显著抑制肿瘤生长**
在B16黑色素瘤和EO771乳腺癌移植瘤模型中，DR组小鼠的肿瘤体积增长较自由进食组（AL）延缓30%-80%，且生存期显著延长。体重下降主要源于脂肪组织减少（50% DR组脂肪质量下降超过50%），而肌肉质量保持稳定。
2. **CD8+ T细胞是DR抗肿瘤的核心效应器**
- **效应T细胞（Teff）比例增加**：DR组肿瘤浸润的CD8+ Teff细胞（如表达GZMB的效应细胞）比例显著升高，其增殖能力增强且耗竭标志物（PD-1、TOX）表达降低。
- **耗竭T细胞（TEX）减少**：CD8+ T细胞中PD1+TOX+的终末耗竭亚群比例在DR组中降低，而增殖性耗竭亚群（TEX-Eff）比例上升。
- **免疫抑制功能逆转**：DR通过抑制TOX介导的耗竭程序，减少PD1等抑制性受体表达，恢复T细胞的细胞毒活性。
3. **酮体代谢驱动T细胞功能增强**
- **酮体水平升高**：DR组小鼠血清和肿瘤组织中β-羟丁酸（β-OHB）浓度分别增加4倍和3倍。
- **代谢重编程**：β-OHB通过增强线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）和三羧酸循环（TCA），提高T细胞ATP产量及乙酰-CoA水平，促进效应分子（如GZMB、IFN-γ）分泌。
- **代谢依赖性耗竭逆转**：敲除酮体代谢关键酶（BDH1、OXCT1）的T细胞在DR条件下仍表现为高TOX和PD1表达，提示酮体代谢是DR抑制耗竭的关键。
4. **DR与免疫检查点抑制剂的协同效应**
DR联合抗PD-1治疗使15%的B16肿瘤小鼠长期无瘤生存，且显著降低PD1+TOX+耗竭T细胞比例，同时提升效应T细胞（如GZMB+ Teff）的增殖和细胞毒性功能。
### 机制解析
1. **代谢调控网络**
- **酮体氧化途径**：β-OHB经BDH1转化为乙酰-CoA，进入TCA循环生成ATP。DR通过激活肝脏和脂肪组织的β-OHB合成（如SIRT1、AMPK通路），提升循环中酮体水平，进而增强T细胞线粒体膜电位（TMRM染色）和氧化代谢能力。
- **乙酰-CoA的调控作用**：乙酰-CoA是组蛋白乙酰化及T细胞分化的关键代谢物。DR组T细胞中乙酰-CoA合成酶（如ACACB）表达升高，并通过激活H3K27me3去乙酰化酶（HDACs）促进Teff增殖。
2. **转录因子TOX的调控**
TOX是耗竭T细胞分化的核心转录因子。DR通过抑制TOX表达（可能通过mTORC1通路或组蛋白修饰），减少PD1+TOX+耗竭T细胞积累，同时促进效应T细胞（如表达Mki67的增殖性Teff）的扩增。
3. **代谢-免疫互作**
肿瘤微环境中慢性抗原刺激和低氧环境会导致T细胞代谢转向Warburg模式（糖酵解主导），引发OXPHOS能力下降和耗竭。DR通过提高酮体供应，推动T细胞从糖酵解向氧化磷酸化转型，恢复线粒体功能（如膜电位、TCA中间产物积累）。
### 实验方法关键点
1. **动物模型与饮食干预**
- 使用C57BL/6J小鼠，实施50%热量限制（DR）或自由进食（AL）干预，持续2周后接种移植瘤模型。
- 通过EchoMRI动态监测体重、脂肪及肌肉变化，结合肿瘤体积和时间-事件分析（Kaplan-Meier曲线）评估疗效。
2. **代谢组学与细胞功能分析**
- **稳定同位素示踪**：利用13C标记的葡萄糖和β-OHB，通过LC-MS/MS定量分析TCA循环中间产物（如琥珀酸、苹果酸）及乙酰-CoA水平。
- **单细胞转录组测序（CITE-seq）**：解析肿瘤浸润T细胞的亚群分布，结合ADT标记（如GZMB、TIM3）和RNA测序数据，鉴定出5类CD8+ T细胞亚群（效应、记忆、耗竭亚群等），并验证酮体代谢相关基因（BDH1、OXCT1）的表达差异。
3. **耗竭逆转的验证**
- **基因编辑模型**：构建CD4+ Cre驱动BDH1/OXCT1双敲除（DKO）小鼠，证实酮体代谢缺失导致DR无法逆转T细胞耗竭。
- **体外慢性刺激模型**：通过持续激活（anti-CD3/CD28刺激）模拟肿瘤微环境，发现慢性刺激的T细胞同样依赖酮体氧化维持功能，支持体内DR效应的机制共性。
### 局限性与未来方向
1. **局限性**
- **模型差异**：当前研究基于移植瘤模型，需进一步验证其在原发性和转移性人类肿瘤中的普适性。
- **代谢动态监测不足**：仅通过血清和肿瘤组织β-OHB水平间接反映代谢状态，缺乏实时动态监测（如连续血糖监测系统）。
- **性别差异未明确**：实验中未区分性别对DR抗肿瘤效果的影响。
2. **未来方向**
- **临床转化策略**：探索GLP-1受体激动剂（如司美格鲁肽）模拟DR的代谢效应，联合PD-1抑制剂优化疗效。
- **代谢物靶向治疗**：开发小分子酮体类似物（如乙酰乙酸衍生物）或抑制耗竭相关通路（如TOX/HDACs）的药物。
- **跨组学整合**：结合蛋白质组、代谢组及空间转录组，解析肿瘤微环境中酮体代谢与T细胞耗竭的时空互作网络。
### 总结
本研究首次系统揭示饮食限制通过酮体代谢调控CD8+ T细胞功能，为营养干预肿瘤免疫治疗提供了理论依据。其核心机制包括：
1. **酮体利用增强**：β-OHB促进TCA循环和线粒体生物能，抑制耗竭信号通路（TOX/PD1）。
2. **耗竭逆转**：DR减少终末耗竭T细胞（TEX-Term），促进增殖性耗竭T细胞（TEX-Eff）向效应亚群转化。
3. **免疫治疗协同**：酮体代谢缺陷（DKO）导致DR无法增强PD-1抑制剂疗效，提示代谢干预是免疫检查点抑制剂增效的关键。
这一发现为开发基于代谢重编程的肿瘤疫苗佐剂（如酮体类似物）或联合营养干预的免疫疗法提供了新靶点。
### 关键术语解释
- **酮体代谢**：β-OHB经BDH1转化为乙酰-CoA，进入TCA循环供能。
- **耗竭T细胞（TEX）**：长期抗原刺激下分化的功能抑制亚群，标志物包括PD1、TOX、TIM3。
- **OXPHOS**：线粒体氧化磷酸化途径，依赖酮体补充的乙酰-CoA生成ATP。
- **TOX通路**：转录因子TOX通过调控PD1、TIM3等抑制性受体及代谢相关基因（如OXCT1）驱动T细胞耗竭。
