Nature：余迪团队提出“铁死亡的饮食效应”，揭示饮食调控T细胞铁死亡和免疫应答新机制

  研究背景：

程序性细胞死亡途径调节T细胞在免疫反应中的发育和功能。凋亡主导T细胞的胸腺选择，并调节效应细胞的收缩及记忆细胞的维持。铁死亡已成为外周T细胞的关键调节因子，但对胸腺发育的影响微乎其微。铁死亡由铁依赖性的脂质过氧化驱动，特别是含有PUFAs的磷脂易发生氧化链式反应，生成脂质氢过氧化物，从而破坏细胞膜完整性。这一过程受到谷胱甘肽-GPX4通路的拮抗，该通路能清除PUFA-PL氢过氧化物，并与GPX4非依赖性的监控机制协同作用，以维持膜完整性和细胞存活。

GPX4对外周T细胞的存活和抗病毒免疫至关重要。此外，铁死亡还被证实能够对肿瘤浸润的CD8⁺ T细胞的抗肿瘤免疫、T_FH细胞依赖的体液免疫以及急性感染后的记忆CD4⁺ T细胞产生关键调节作用。尽管有了这些发现，T细胞抵抗铁死亡的生理性决定因素仍不清楚。

  结果描述：

研究人员选用三种不同的标准饲料（谷物型SF-NIH31与SF00-100，纯化型SF-AIN93G）喂养断奶小鼠四周后将脾脏T细胞暴露于铁死亡诱导剂RSL3，并通过铁死亡抵抗指数（FRI）评估其对铁死亡的抵抗力。结果发现，与SF-AIN93G喂食组相比，SF-NIH31组小鼠的初始及效应/记忆CD4⁺和CD8⁺ T细胞铁死亡抵抗能力最低，SF00-100饲料组中等。此外，T细胞的FRI与细胞内脂质活性氧（ROS）及丙二醛（MDA）水平呈负相关，提示不同饲料饲喂小鼠的T细胞存在不同程度的铁死亡应激。相比之下，星形孢菌素诱导的凋亡仅见于脾脏B细胞（而非T细胞），且凋亡敏感性与饮食或脂质ROS无关，说明标准饲料对T细胞的效应具有铁死亡特异性。为评估DEFs在T细胞中的体内作用，研究人员将T细胞特异性GPX4缺陷小鼠（GPX4^T-KO）及其同窝对照小鼠（GPX4^ᴡᴛ）分别饲喂三种饲料。4周后发现，与GPX4^ᴡᴛ相比，喂养SF-AIN93G的GPX4^T-KO小鼠保留了约35%的总CD8⁺ T细胞，较SF-NIH31喂养的多出3.5倍。结合过继转移实验说明了三种标准饲料可在T细胞中产生DEFs，并通过调控细胞存活显著影响T细胞稳态。

标准啮齿动物饲料对T细胞抗铁死亡能力的影响

随后探究了T细胞中的DEFs是否具有免疫调节功能。结合先前的成果，研究人员聚焦于对铁死亡高度敏感的T_FH细胞。通过分别构建GPX4^T-KO和GPX4^ᴡᴛ OT-II细胞的过继转移模型，发现喂食SF-AIN93G饲料小鼠的OT-II细胞的脂质ROS水平显著降低，T_FH细胞分化率显著提高，并启动了下游的生发中心B细胞反应和抗体产生。同样地，GPX4^WT OT-II细胞中也观察到类似趋势，进一步通过铁死亡抑制剂Fer-1可消除不同饮食间的免疫差异，这些发现表明T细胞依赖性体液免疫的饮食变化主要是由DEF介导的。

DEFs在生理层面调控T细胞依赖性体液免疫

通过转录组、蛋白质组、微生物学和代谢组实验，研究人员系统排除了基因/蛋白质表达差异、肠道微生物和特定营养元素（半胱氨酸、硒、维生素E或铁）对DEF效应的干扰。但聚焦于脂肪酸的分析发现，这三种饲料的膳食PUFA/MUFA比值与CD4⁺和CD8⁺ T细胞的FRI呈显著负相关，表明饮食中脂质摄入及其代谢在塑造DEFs中发挥重要作用。接着，使用仅脂质来源不同的两种AIN93G配方喂养小鼠，发现D-AIN93G（canola，菜籽油，富含MUFA）喂养的小鼠T细胞FRI显著高于D-AIN93G（soya，大豆油，PUFA/MUFA比值高）组。

空间代谢组学分析显示，T细胞区中最丰富的PUFAs是花生四烯酸（FA-20:4）和亚油酸（FA-18:2），最丰富的MUFAs是油酸（FA-18:1）和棕榈油酸（FA-16:1），这些游离脂肪酸的丰度与含有对应脂肪酸链的磷脂酰乙醇胺（PE）的丰度呈正相关，如PE(20:4_18:0)和PE(18:1_18:0)。说明不同摄入量的PUFAs与MUFAs会导致全身及组织中脂肪酸及其相应磷脂的差异，而这些差异与T细胞中的DEFs相关。此外，在ACSL家族成员中，ACSL4在CD4⁺ T细胞中的表达量最高，ACSL4敲除可显著降低脂质ROS，提高铁死亡抗性，并增强T_FH细胞生成。这些结果揭示，作为铁死亡“守门人”的ACSL4，关键性地调控着T_FH细胞的生成与功能。

脂肪酸摄入与脂质代谢介导T细胞中的DEFs

随后，在B16-F10-OVA黑色素瘤模型中发现，与SF-NIH31喂养小鼠相比，SF-AIN93G喂养小鼠的肿瘤生长显著延迟，且肿瘤浸润CD8⁺ T细胞脂质ROS显著更低。CD45⁺肿瘤浸润白细胞（TILs）的单细胞RNA测序和单细胞T细胞受体测序分析显示，与SF-NIH31喂养组相比，SF-AIN93G喂养的小鼠TILs中，以Gzmb、Prf1和Ifng为标记的效应CD8⁺ T细胞更为丰富，且CD8⁺ T细胞克隆扩增能力更强，因此效应CD8⁺ T细胞很可能在SF-AIN93G饮食增强的抗肿瘤免疫中发挥着核心作用。过继转移的肿瘤特异性OT-I细胞在SF-AIN93G饮食下具有更强的铁死亡耐受性、更高的肿瘤浸润和效应功能，从而增强肿瘤控制。Fer-1处理可显著降低SF-NIH31组OT-I细胞中的脂质ROS，消除饮食组间差异。这些来自CD4⁺ T细胞依赖性体液免疫和CD8⁺ T细胞介导的细胞免疫模型的结果表明，DEFs在生理上广泛地调控着小鼠免疫反应中的T细胞功能。

DEFs在生理层面调控T细胞介导的抗肿瘤免疫

在确定脂肪酸摄入和脂质代谢是小鼠T细胞DEF的关键驱动因素后，对这种机制在人类中是否保守进行了探究。研究人员分别对青年人和儿童队列进行脂质组学分析，发现血浆脂质中PUFA/MUFA比值也与初始CD4⁺或CD8⁺ T细胞脂质ROS呈正相关，与FRIs呈负相关，且未发现FRI与BMI存在显著相关性，表明脂质代谢而非体重与T细胞对铁死亡的抵抗性相关。为了直接验证脂质摄入是否影响T细胞应答，在小鼠或人T细胞活化过程中分别添加了PUFA（亚油酸）和MUFA（油酸），发现亚油酸通过诱导铁死亡抑制T细胞存活与扩增，而油酸则起保护作用，说明PUFA和MUFA通过调控铁死亡对T细胞的扩增发挥相反的调控作用。最后，在体内CAR-T治疗模型中发现，低PUFA/MUFA比例的SF-AIN93G饲料显著降低CAR-T细胞脂质ROS、增强其在体内的持久性和抗肿瘤疗效并延长白血病小鼠的生存期。这些结果共同表明，DEFs在调控人T细胞存活与功能中具有关键作用，凸显其作为一种进化保守机制的重要意义。

人T细胞铁死亡与功能和全身脂质代谢相关

综上所述，该研究揭示了脂质代谢失调如何通过增加T细胞对铁死亡的易感性，进而损害免疫功能。因此，优化脂质代谢的策略可能成为增强T细胞抗铁死亡能力、提升免疫功能的关键途径。