乳酸在免疫调节中扮演着关键且复杂的角色,其功能并非单一的 “代谢废物”,而是通过多途径、多维度影响先天免疫与适应性免疫细胞的活性,且作用效果具有显著的环境依赖性(如肿瘤微环境、炎症微环境、感染环境差异)。以下从核心机制、对不同免疫细胞的影响、在疾病中的作用及潜在治疗方向展开详细阐述:
一、乳酸调节免疫的核心机制
乳酸通过 “代谢供给 + 信号传导 + 表观调控” 三重途径实现免疫调节。
代谢供给:作为能量底物参与细胞代谢
乳酸可通过转运体(如 MCT1、MCT4)进入免疫细胞,转化为丙酮酸后参与三羧酸循环(TCA cycle),为细胞提供能量。例如:
- 调节性 T 细胞(Treg)可利用乳酸作为碳源,支持其增殖与免疫抑制功能;
- 活化的 CD8⁺T 细胞在葡萄糖充足时,仍可通过乳酸供能维持细胞毒性。
信号传导:通过转运体与膜受体触发细胞反应
乳酸的胞外信号功能依赖两类关键分子:
- 乳酸转运体如 SLC5A12(钠依赖性转运体)在 CD4⁺T 细胞中介导乳酸摄入,触发脂肪酸合成程序,促进 Th17 细胞分化;MCT1 在树突状细胞(DC)中转运乳酸,抑制其抗原提呈能力。
- 膜受体GPR81(主要表达于内皮细胞、巨噬细胞)是乳酸的核心受体,结合乳酸后可下调环磷酸腺苷(cAMP)水平,影响血管通透性(如促进骨髓中性粒细胞迁出)或抑制炎症因子释放;GPR132 则在肿瘤相关巨噬细胞(TAM)中被乳酸激活,促进其 M2 型极化(促肿瘤表型)。
表观调控:组蛋白乳酸化修饰调控基因表达
2019 年发现的组蛋白乳酸化(Histone Lactylation) 是乳酸调控免疫的关键表观机制:
乳酸在细胞内转化为乳酰辅酶 A(Lactyl-CoA),通过乙酰转移酶 p300 将乳酰基转移到组蛋白赖氨酸残基(如 H3K18、H3K27),改变染色质结构并调控基因表达。例如:
- 脓毒症中,乳酸诱导巨噬细胞 H3K18 乳酸化,促进抗炎基因(如 Arg1、IL-10)表达,抑制过度炎症;
- 肿瘤微环境中,乳酸化修饰可增强 Treg 细胞中 Foxp3、CTLA-4 的表达,强化其免疫抑制功能。
二、乳酸对先天免疫细胞的影响
先天免疫细胞(如巨噬细胞、中性粒细胞、NK 细胞、DC)是乳酸作用的主要靶点,其功能改变直接影响炎症启动与病原体清除:
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| 巨噬细胞 | - 肿瘤微环境(TME):乳酸通过 HIF-1α/VEGF 通路诱导 M2 型极化,分泌 IL-10、TGF-β,促进肿瘤免疫逃逸; - 炎症微环境:乳酸通过 GPR81 抑制 TLR4/NLRP3 炎症小体激活,减少 IL-1β、TNF-α 释放,缓解过度炎症; - 脓毒症:乳酸诱导 H3K18 乳酸化,促进巨噬细胞 “抗炎修复表型”,但高浓度时会抑制其吞噬功能。 |
| 中性粒细胞 | - 感染环境:骨髓中性粒细胞活化后通过 MCT4 分泌乳酸,结合内皮细胞 GPR81 降低 VE - 钙粘蛋白表达,增加血管通透性,促进中性粒细胞迁入血液; - 炎症环境:乳酸通过 LDHA 驱动酸化,增强中性粒细胞 F - 肌动蛋白聚合,促进其浸润与胞外陷阱(NETs)形成,加重组织损伤。 |
| NK 细胞 | - 肿瘤微环境:乳酸通过酸化胞内 pH、抑制 NFAT 转录因子,降低 NK 细胞活化标志物(NKp46、NKG2D)表达,减少穿孔素、IFN-γ 分泌,削弱其杀伤肿瘤细胞的能力; - 感染环境:肝脏驻留 NK 细胞对乳酸敏感,高浓度乳酸可诱导其凋亡,降低抗病原体能力。 |
| 树突状细胞(DC) | - 肿瘤微环境:乳酸抑制 DC 分化成熟(如降低 CD1a、MHC-II 表达),减少 IL-12 分泌,阻断 Th1 细胞极化;同时通过 SREBP2 通路抑制 DC 交叉提呈功能,削弱 T 细胞抗肿瘤反应; - 自身免疫病:乳酸通过 HIF-1α 稳定 DC 中 NDUFA4L2 表达,抑制中枢神经系统(CNS)的 T 细胞自身免疫反应。 |
三、乳酸对适应性免疫细胞的影响
适应性免疫细胞(CD4⁺T、CD8⁺T、B 细胞)的分化与功能受乳酸调控。
CD4⁺T 细胞:决定免疫极化方向
乳酸的作用依赖微环境:
- 肿瘤微环境乳酸通过 SIRT1 介导的 T-bet 去乙酰化,抑制 Th1 细胞分化;同时促进 α- 酮戊二酸(α-KG)转化为 2 - 羟基戊二酸(2HG),抑制 mTOR 通路,诱导 Treg 细胞分化,形成免疫抑制环境;
- 自身免疫病微环境乳酸通过 SLC5A12 进入 CD4⁺T 细胞,激活 PKM2 核转位与 STAT3 磷酸化,促进 Th17 细胞极化(分泌 IL-17),加重类风湿关节炎(RA)、银屑病等炎症。
CD8⁺T 细胞:影响细胞毒性与耗竭状态
- 抑制效应(肿瘤微环境)肿瘤来源的乳酸(酸性形式)通过 MCT1 进入 CD8⁺T 细胞,抑制丙酮酸羧化酶活性,减少琥珀酸分泌(琥珀酸是 SUCNR1 受体激动剂,维持 CD8⁺T 细胞毒性);同时通过 GPR81 上调 PD-1 表达,驱动细胞耗竭(减少穿孔素、颗粒酶 B);
- 激活效应(中性 pH 环境): sodium lactate(非酸性形式)可通过 HIF-1α 促进 CD8⁺T 细胞糖酵解,增强 IFN-γ 分泌,提升抗肿瘤免疫力(如诱导 Tcf7 表达,维持 T 细胞 “干性”)。
B 细胞:调控炎症与抗体分泌
老年 B 细胞或病理状态下(如自身免疫病),B 细胞会转向糖酵解并分泌乳酸:
- 乳酸通过 SLC5A12 进入 B 细胞,诱导其分泌 “衰老相关分泌表型(SASP)” 因子(如 IL-6、TNF-α),并促进抗双链 DNA(dsDNA)自身抗体产生;
- 乳酸还可使老年 B 细胞极化年轻 CD4⁺T 细胞向 Th17 表型转化,加重慢性炎症。
四、乳酸 - 免疫轴在疾病中的作用
乳酸通过调节免疫反应,参与肿瘤、自身免疫病、感染、心血管疾病的病理进程,且作用方向因疾病微环境而异:
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| 肿瘤 | 乳酸是肿瘤微环境(TME)的关键 “免疫抑制因子”: - 抑制 CD8⁺T、NK 细胞的杀伤功能; - 促进 Treg、TAM、髓系抑制细胞(MDSC)的免疫抑制活性; - 通过乳酸化修饰(如 NBS1、MRE11 乳酸化)增强肿瘤细胞 DNA 修复能力,导致化疗耐药。 |
| 自身免疫病 | 乳酸是 “炎症放大器”: - RA:关节滑膜成纤维细胞分泌乳酸,通过 SLC5A12 诱导 CD4⁺T 细胞滞留并分化为 Th17,加重关节炎症; - 银屑病:皮肤上皮细胞分泌乳酸,激活 γδT17 细胞,维持慢性皮肤炎症; - 多发性硬化(MS):脑脊液乳酸水平与疾病进展正相关,可激活小胶质细胞释放促炎因子(如 NF-κB、IFN-γ)。 |
| 感染 | 乳酸的作用双向: - 宿主防御:乳酸可通过 GPR81 抑制巨噬细胞过度炎症,避免组织损伤; - 病原体利用:细菌(如金黄色葡萄球菌)可通过乳酸脱氢酶(LDH)代谢乳酸,维持 redox 平衡以抵抗宿主一氧化氮(NO)杀伤;疟原虫通过 pfFNT 转运体分泌乳酸,加重感染。 |
| 心血管疾病 | 乳酸参与动脉粥样硬化等病理: - 内皮细胞:乳酸通过 GPR81 激活 KLF2 表达,抑制血管炎症;同时通过 Mecp2 乳酸化,下调 EREG-MAPK 通路,减轻动脉粥样硬化; - 平滑肌细胞:MCT3 表达下调(DNA 甲基化导致)影响乳酸转运,促进细胞增殖与斑块形成。 |
五、基于乳酸 - 免疫轴的潜在治疗方向
针对乳酸代谢的关键环节(产生、转运、信号传导),可设计靶向干预策略,调节免疫反应以治疗疾病:
- 抑制乳酸产生靶向乳酸脱氢酶(LDHA,催化丙酮酸生成乳酸),如小分子抑制剂 FX11、OXamate,可减少肿瘤或炎症组织的乳酸积累,恢复 CD8⁺T、NK 细胞功能;
- 阻断乳酸转运抑制 MCT1(如 AZD3965)或 MCT4(如 syrosingopine),可减少乳酸进入免疫细胞,逆转 TAM 的 M2 极化或 DC 的功能抑制;针对 SLC5A12 的抑制剂可缓解 RA 等自身免疫病的 Th17 炎症;
- 干扰乳酸信号GPR81 拮抗剂(如 3-OBA)可阻断乳酸介导的免疫抑制,增强抗肿瘤免疫;GPR132 抑制剂可抑制 TAM 的促转移活性;
- 调控乳酸化修饰抑制 p300(乳酸化转移酶)或激活 HDAC1-3(乳酸化去修饰酶),可逆转乳酸化介导的免疫抑制基因表达(如减少 Treg 的 CTLA-4 表达)。
Sun K, Shen Y, Xiao X, Xu H, Zhang Q and Li M (2024) Crosstalk between lactate and tumor-associated immune cells: clinical relevance and insight. Front. Oncol. 14:1506849. doi: 10.3389/fonc.2024.1506849Kim,E.Y.;Abides,J.; Keller, C.R.; Martinez, S.R.; Li, W. Tumor MicroenvironmentLactate: Is It a CancerProgressionMarker, Immunosuppressant,andTherapeutic Target? Molecules 2025, 30, 1763. https://doi.org/10.3390/molecules 30081763Kumar S, Sahu N, Jawaid T, Jayasingh Chellammal HS and Upadhyay P (2025) Dual role of lactate in human health and disease. Front. Physiol. 16:1621358. doi: 10.3389/fphys.2025.1621358
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