综述：酸性肿瘤微环境下的T细胞功能障碍

实体瘤存在显著代谢与血管异常，形成以细胞外酸中毒、缺氧及营养剥夺为特征的有害肿瘤微环境（TME）。既往研究多聚焦于上述条件对癌细胞行为的影响，而其对抗肿瘤免疫反应尤其是T细胞功能的调控作用近年才受到关注。本综述系统梳理并批判性讨论现有关于酸性TME影响核心抗肿瘤效应细胞——细胞毒性CD8+T细胞，以及促肿瘤调节性T细胞（Tregs）的研究进展。现有证据表明，TME酸中毒可限制CD8+T细胞的运动能力与肿瘤浸润深度，在转录水平未改变的情况下抑制细胞因子生成与分泌，阻碍细胞增殖并降低杀伤活性，这些效应与酸诱导的代谢重编程密切相关，包括糖酵解抑制、哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（mTOR）与MYC信号通路改变，以及向脂肪酸依赖性氧化代谢的偏移。与之相对，依赖氧化磷酸化（OXPHOS）与乳酸利用的Tregs对酸性应激具有较强耐受性，酸中毒甚至可增强其免疫抑制功能，进一步加剧免疫平衡向耐受状态倾斜。研究人员强调新兴证据显示肿瘤酸中毒可调控免疫检查点通路，包括pH敏感的V域免疫球蛋白T细胞活化抑制因子（VISTA）信号与程序性死亡配体1（PD-L1）的表达调控，这对免疫治疗敏感性具有重要启示意义。研究人员提出，限制肿瘤酸中毒有望恢复抗肿瘤T细胞功能，提升免疫检查点阻断（ICB）与过继性T细胞疗法的治疗响应。

1 引言

肿瘤微环境（TME）是决定肿瘤进展、侵袭性及治疗响应的关键因素。癌细胞大量产酸，叠加实体瘤血管结构异常与低效灌注，共同塑造了时空异质性的酸性、缺氧、乳酸累积及营养匮乏的物理化学微环境。现有研究已明确此类环境可促进癌细胞获得高侵袭性、代谢可塑性与化疗抵抗等恶性表型，其核心机制与酸外排能力增强形成的正反馈循环有关。实体瘤中免疫细胞占比可达半数以上，包括肿瘤浸润淋巴细胞（TILs）在内的先天与适应性免疫细胞亚群，其组成与功能状态直接影响疾病表型与治疗结局。尽管已知肿瘤酸中毒可显著影响免疫细胞浸润与功能，但针对T细胞的相关研究仍相对有限，这主要源于体外模型难以完全模拟体内TME的复杂性。鉴于当前癌症治疗愈发聚焦于恢复患者T细胞介导的抗肿瘤免疫，或采用嵌合抗原受体T细胞（CAR-T）疗法，阐明酸中毒对T细胞功能的调控机制具有重要临床意义。本综述聚焦CD8⁺T细胞与调节性T细胞（Tregs），系统总结酸性TME对其肿瘤浸润、代谢及抗肿瘤反应的调控作用，同时区分氢离子（H⁺）与乳酸的独立效应，仅纳入可明确判定低细胞外pH（pH_e）独立作用的研究。

2 CD8⁺T细胞介导的抗肿瘤免疫——基本原理

细胞毒性CD8⁺效应T细胞通过释放穿孔素（PFN）、颗粒酶B及干扰素γ（IFNγ）、肿瘤坏死因子α（TNFα）等细胞因子识别并清除靶细胞。初始CD8⁺T细胞的经典激活依赖三类信号：T细胞受体（TCR）识别主要组织相容性复合体I类分子（MHC-I）呈递的特异性抗原（信号1）；CD28与共刺激分子CD80/CD86的相互作用（信号2）；以及特定细胞因子提供的信号（信号3），其中白细胞介素2（IL-2）通过激活JAK/STAT通路驱动CD8⁺T细胞增殖与分化。近年研究提出营养物质与氧气可作为第四信号（信号4）。TCR与CD28的协同激活启动下游信号级联，驱动细胞增殖、分化与活化；若仅有TCR激活而缺乏共刺激信号，则会导致T细胞失能或凋亡。最新研究显示，癌症中的CD8⁺T细胞激活包含淋巴结内的初始启动阶段，此时细胞处于TCF1⁺干样、增殖但非细胞毒性的状态，随后迁移至肿瘤部位，在肿瘤驻留树突状细胞（DCs）高表达的CD80/CD86驱动下获得细胞毒性效应功能。此外，CD8⁺T细胞存在显著异质性，包括CD8⁺Tregs及Tc1、Tc2、Tc9等多种效应亚群，但现有酸中毒相关研究尚未对亚群差异进行细分。

3 癌症中细胞毒性CD8⁺T细胞功能障碍——基本原理

尽管不同肿瘤类型的CD8⁺T细胞浸润程度差异显著，但已形成的肿瘤中CD8⁺T细胞常与癌细胞共存，提示其在肿瘤进展过程中出现了不同程度的功能障碍，即T细胞耗竭——表现为抑制性受体表达上调、细胞因子分泌能力下降，该状态与慢性感染诱导的耗竭存在差异。T细胞功能障碍可发生于癌变早期，且高浸润肿瘤中肿瘤反应性T细胞的比例可能极低。除持续抗原刺激与免疫检查点通路失调外，TME中的多种微环境因素共同介导CD8⁺T细胞功能抑制：包括与癌细胞及其他细胞竞争营养与氧气、乳酸等代谢副产物的抑制作用、机械应力通过PIEZO1等离子通道的调控，以及肿瘤浸润神经元通过神经递质与神经肽介导的调控。

4 酸性TME对CD8⁺T细胞的影响

4.1 运动能力与肿瘤浸润

TCGA数据分析显示，编码净酸外排转运体的基因（如SLC16A4、SLC4A7、SLC9A1）表达与多种癌症的瘤内CD8⁺T细胞丰度及整合素β1（ITGB1）等运动相关基因表达呈负相关。胰腺癌细胞中碳酸氢根转运体Slc4a4缺失可使肿瘤pH_e升高约0.5个单位，显著增加CD8⁺T细胞浸润并提升CD8⁺/Treg比值，且促进T细胞向肿瘤核心区域渗透。系统性使用广谱碳酸氢根依赖性阴离子转运体抑制剂DIDS可复现上述免疫表型，碳酸氢钠（HCO₃⁻）给药与质子泵抑制剂处理也可提升CD8⁺T细胞浸润。三维肿瘤球与仿生基质实验证实，pH_e降低（pH 6.6或10 mM乳酸）可直接抑制CD8⁺T细胞运动与浸润，其机制与酸中毒通过抑制甲基转移酶样3（METTL3）及其介导的RNA N⁶A-甲基腺苷修饰，下调ITGB1表达并破坏足体形成有关。

4.2 细胞因子生成与增殖

酸性pH_e不影响CD8⁺T细胞中IL-2与IFNγ的mRNA表达，但显著抑制其蛋白合成与分泌，该效应由H⁺而非乳酸介导，且可被碱化处理逆转。机制研究显示，酸中毒可通过抑制糖酵解，促使糖酵解酶甘油醛-3-磷酸脱氢酶（GAPDH）与乳酸脱氢酶（LDH）结合细胞因子mRNA并抑制其翻译。此外，低pH_e可阻止激活诱导的高亲和力IL-2受体α链（IL-2Rα）上调，增加干扰素γ受体2（IFNγR2）表达以增强T细胞失活敏感性。酸中毒还可诱导CD8⁺T细胞G0/G1期阻滞，抑制细胞增殖，该效应在TCR非依赖阶段部分可逆。长期酸性暴露可诱导CD8⁺T细胞上调TCF1，同时下调细胞因子表达，呈现类似干样T细胞的表型特征。

4.3 细胞毒性

酸性pH_e（pH 6.5）可降低CD8⁺T细胞的颗粒酶B表达，抑制脱颗粒过程与颗粒酶B释放，显著削弱对靶细胞的杀伤活性。Slc4a4敲除的胰腺癌细胞可提升共培养的OT-1 T细胞体外细胞毒性与颗粒酶B表达，且该效应可被HCl或乳酸酸化培养基消除，而乳酸钠无此作用。CD8⁺T细胞清除可抵消Slc4a4缺失导致的胰腺肿瘤生长缺陷，证实酸中毒通过调控CD8⁺T细胞反应影响肿瘤进展。酸性条件下靶细胞表面的HLA-I类分子、肿瘤抗原及HLA/肽复合物表达无变化，提示功能障碍源于T细胞自身改变。

4.4 代谢

初始CD8⁺T细胞主要依赖线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）维持存活，TCR与CD28共刺激则驱动代谢向有氧糖酵解偏移，以满足增殖与分化的生物能量与生物合成需求，糖酵解是效应功能的核心调控因素。酸性环境可通过酸化细胞内pH（pH_i）直接抑制pH敏感的糖酵解酶活性，降低葡萄糖消耗与乳酸生成。长期酸性暴露可下调糖酵解基因（SLC2A1、SLC2A3、LDHA）表达，上调脂肪酸氧化（FAO）基因CPT1A，推动代谢向脂质依赖的能量生成模式转变，同时伴随线粒体融合增加、mTOR与MYC信号通路抑制，该代谢谱与记忆CD8⁺T细胞亚群的特征一致。

5 酸性TME对CD4⁺Tregs的影响

Tregs是TME中介导免疫抑制、促进肿瘤进展的关键细胞。研究显示，酸性环境（而非乳酸）可促进初始CD4⁺T细胞向FOXP3⁺诱导性Tregs（iTregs）转化，并增强胸腺来源Tregs（tTregs）的免疫抑制功能，但对iTregs无此增强效应。CD4⁺Tregs主要依赖OXPHOS供能，利用脂肪酸与乳酸作为底物支持免疫抑制功能，其糖酵解活性低于CD8⁺T细胞，且糖酵解虽支持增殖但会损害其免疫抑制能力。酸性培养可改变Tregs中超过3500个基因的表达，包括糖酵解与蛋白分泌相关基因，并降低一碳代谢相关代谢物（如叶酸、谷胱甘肽）水平，补充甲酸盐可逆转酸中毒预处理Tregs的促肿瘤效应。此外，乳酸可通过单羧酸转运体1（MCT1）依赖的方式诱导活化Tregs表达PD-1，靶向MCT1可增强抗PD-1单抗在小鼠结肠癌模型中的抑瘤效果。综上，酸性TME通过抑制依赖糖酵解的CD8⁺T细胞功能，同时保留甚至增强依赖OXPHOS的Tregs免疫抑制活性，共同塑造促肿瘤免疫逃逸微环境。

6 酸性TME对癌细胞抵抗T细胞杀伤的影响

癌细胞适应酸性环境后可获得更强的生存优势，包括凋亡抵抗与化疗耐药，进而降低对T细胞杀伤的敏感性。酸中毒还可通过上调癌细胞表面免疫检查点配体表达介导保护：酸性培养可经STAT3依赖的方式上调乳腺癌细胞PD-L1的mRNA与蛋白水平，在黑色素瘤与鳞状细胞癌中该效应依赖T细胞死亡相关基因8（TDAG8）介导的信号通路；酸中毒还可增强干扰素γ（IFNγ）诱导的PD-L1表达，该过程与STAT1上调相关。VISTA作为pH敏感的免疫检查点分子，其酸性环境下的高活性也可通过增强VISTA-PSGL-1相互作用抑制CD8⁺T细胞杀伤。此外，酸中毒可能通过调控癌细胞凋亡信号通路、TRAIL受体与Fas表达，以及改变免疫调节基因表达谱，进一步削弱其对T细胞毒性作用的敏感性。

7 治疗启示

免疫检查点阻断（ICB）、癌症疫苗、CAR-T及其他过继性T细胞疗法已在多种癌症治疗中取得突破，但疗效存在显著个体差异，尤其在实体瘤中响应率较低。TME酸中毒可通过多重机制限制免疫治疗应答：一方面直接抑制CD8⁺T细胞效应功能，另一方面通过上调PD-L1等检查点配体与增强VISTA活性，削弱ICB疗效。因此，在酸性显著的肿瘤中，VISTA可能成为比PD-L1与CTLA-4更优的靶点，但单纯靶向VISTA不足以恢复已严重受损的CD8⁺T细胞功能，需联合干预肿瘤酸化策略，如靶向癌细胞的pH调控蛋白、抑制净酸外排或中和肿瘤pH_e。值得注意的是，酸中毒诱导的CD8⁺T细胞向干样状态的偏移可被用于优化过继性T细胞疗法，筛选适合回输的干样记忆T细胞；此外，针对酸性TME设计的IL-2变体（如Switch-2）可在肿瘤部位选择性激活IL-2受体，在增强抗肿瘤免疫的同时降低全身副作用，为克服酸中毒介导的治疗抵抗提供了新思路。

8 核心开放问题

当前亟需开发可临床推广的肿瘤酸中毒评估技术，包括影像学与活检组织的酸中毒生物标志物panel，联合T细胞浸润分型以提升免疫治疗响应预测准确性。不同T细胞亚型的pH_i调控机制差异尚不明确，解析其酸-base转运体表达谱有望实现Tregs与CD8⁺T细胞的选择性调控。现有研究多为体外实验，需建立更贴近体内TME的模型，明确酸中毒持续时间、程度及乳酸共存条件下的亚型特异性效应。此外，三级淋巴结构（TLSs）的形成与功能是否受酸中毒调控，也是值得探索的方向，这将为全面解析肿瘤pH_e调控网络、开发更有效的免疫肿瘤学策略提供依据。

9 结论

现有研究证实，肿瘤酸中毒通过抑制CD8⁺T细胞的分化、增殖、肿瘤浸润与杀伤功能，同时保留甚至增强Tregs的免疫抑制活性，构成抗肿瘤免疫的重要屏障。研究人员提出，肿瘤酸中毒可能是部分患者免疫肿瘤学治疗失败的关键机制之一。未来需深入解析T细胞亚型的pH调控图谱，开发临床可用的肿瘤酸中毒评估与干预手段，以推动更安全、更高效的免疫肿瘤学疗法发展。