彭 潔，曹 猛，#，孫慕涵，2，李宏偉，3，張渤旭，王鈺越，馬加駿，孔德欽，劉江正，于衛(wèi)華，

(1．空軍軍醫(yī)大學(xué)軍事預(yù)防醫(yī)學(xué)系軍事毒理學(xué)與防化醫(yī)學(xué)教研室，陜西省自由基生物學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，特殊作業(yè)環(huán)境危害評(píng)估與防治教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，陜西 西安 710032；2．西安建筑科技大學(xué)環(huán)境與市政工程學(xué)院，陜西 西安 710055；3．63710部隊(duì)醫(yī)院，山西 忻州 036301；4．空軍軍醫(yī)大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院學(xué)員大隊(duì)，陜西 西安 710032)

谷氨酰胺(glutamine，Gln)是一種五碳氨基酸，相對(duì)分子質(zhì)量為146，按照空間結(jié)構(gòu)可分為l-體(左旋)和dl-體(外消旋)，l-Gln是其天然存在形式，在食物中廣泛存在。Gln作為人體含量最豐富的氨基酸，其濃度是其他氨基酸的10～100 倍，約占血液游離氨基酸總量的20%，而肝臟和骨骼肌中占比則高達(dá)50%[1]。大量基礎(chǔ)和臨床研究表明，Gln是一種具有免疫調(diào)節(jié)特性的非必須氨基酸，被認(rèn)為是“機(jī)體免疫系統(tǒng)的燃料”。研究提示，Gln 不僅影響淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的增殖與分化，還是核苷酸和ATP 的重要前體，Gln 對(duì)于細(xì)菌增殖和病毒復(fù)制具有重要作用。因此，本文對(duì)Gln 的生物學(xué)功能及其代謝調(diào)控機(jī)制、Gln營養(yǎng)補(bǔ)充在臨床免疫治療中的應(yīng)用及Gln代謝在感染、膿毒癥和腫瘤免疫調(diào)控中的作用進(jìn)行了概述。

1 Gln的生物學(xué)功能及其代謝調(diào)控機(jī)制

1.1 Gln的生物學(xué)功能

大量研究表明，Gln 具有廣泛的生物學(xué)功能，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面[2]：①參與細(xì)胞生物合成，Gln可通過代謝轉(zhuǎn)變?yōu)猷堰?、嘧啶和氨基糖，為DNA 和RNA 合成提供原料。②促進(jìn)蛋白質(zhì)合成與分解，Gln 可為肌細(xì)胞蛋白合成提供氮源，促進(jìn)骨骼肌的增殖，腸道Gln 攝入障礙可導(dǎo)致肌肉再生障礙。最新研究發(fā)現(xiàn)，創(chuàng)傷條件下肌肉組織中巨噬細(xì)胞的Gln 分泌增多，可通過激活星形細(xì)胞促進(jìn)肌肉再生[3]。③為機(jī)體提供能量，Gln是機(jī)體內(nèi)重要碳源，能夠通過糖異生作用轉(zhuǎn)變?yōu)槠咸烟牵部芍苯愚D(zhuǎn)變?yōu)棣?酮戊二酸(α-ketoglutarate，α-KG)進(jìn)入三羧酸循環(huán)，每個(gè)Gln 分子代謝可產(chǎn)生30 個(gè)ATP 分子[2]。④維持氨基和pH 穩(wěn)態(tài)，Gln 含有兩個(gè)氨基(α-氨基和易水解的側(cè)鏈酰胺基)，對(duì)于維持器官之間氮的運(yùn)輸和機(jī)體酸堿平衡具有重要意義。⑤促進(jìn)氧化還原平衡，Gln 代謝生成谷氨酸，是合成還原性谷胱甘肽的底物，補(bǔ)充Gln 可提升機(jī)體抗氧化能力。⑥增強(qiáng)免疫功能，Gln 可調(diào)控淋巴細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的增殖分化，對(duì)吞噬功能和細(xì)胞因子分泌具有重要作用，Gln 缺乏可導(dǎo)致免疫力低下[4]。⑦調(diào)節(jié)腸道功能，Gln有利于維持腸道黏膜的完整性，增強(qiáng)腸道免疫，抑制腸道炎癥反應(yīng)和毒素?fù)p傷。⑧腦保護(hù)功能，Gln 為神經(jīng)細(xì)胞提供能量，增強(qiáng)記憶能力，對(duì)于兒童大腦發(fā)育具有重要作用，并可預(yù)防老年癡呆[5]。由此可見，Gln 是機(jī)體非常重要的一類氨基酸，在維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)和人體健康中扮演重要角色。

1.2 Gln代謝調(diào)控機(jī)制

Gln在血液和骨骼肌中含量豐富，體質(zhì)量70 kg的健康成人約含70～80 g，血液含量為0.5～0.8 mmol/L，而骨骼肌則高達(dá)20 mmol/kg。健康人體不僅可經(jīng)腸道吸收Gln，還能通過肺、肝、腦、骨骼肌和脂肪組織合成Gln，進(jìn)而維持體內(nèi)Gln含量的穩(wěn)定[1，6]。其中，腸道吸收Gln 主要被小腸黏膜細(xì)胞消耗殆盡，而骨骼肌、肝臟和脂肪組織代謝合成是血液循環(huán)中Gln 的主要來源。研究表明，創(chuàng)傷、腫瘤、感染和膿毒癥等患者往往表現(xiàn)出Gln 缺乏癥狀，其原因包括兩個(gè)方面：①肝臟和免疫系統(tǒng)對(duì)Gln的利用率顯著增強(qiáng)，骨骼肌儲(chǔ)存Gln會(huì)釋放入血，進(jìn)而維持機(jī)體高代謝和高免疫活性；②骨骼肌和肝臟對(duì)Gln 合成能力減弱，相關(guān)代謝酶水平下調(diào)[7-8]。因此，正常情況下機(jī)體可實(shí)現(xiàn)Gln的自給自足，而劇烈運(yùn)動(dòng)和疾病條件下機(jī)體容易出現(xiàn)Gln供不應(yīng)求的局面，需要外源性補(bǔ)充[9]。如果Gln長期過度消耗而得不到補(bǔ)充，可造成機(jī)體骨骼肌數(shù)量減少、肌肉再生障礙和免疫系統(tǒng)功能低下等癥狀。

大量研究發(fā)現(xiàn)，機(jī)體內(nèi)Gln 吸收和代謝過程受到一系列酶的精細(xì)調(diào)控，如圖1 所示。溶質(zhì)載體家族成員(solute carrier family，SLC)是負(fù)責(zé)細(xì)胞吸收Gln 的關(guān)鍵載體，主要包含SLC1A4 和SLC1A5 兩種[1]。其中，有關(guān)SLC1A5 與Gln 細(xì)胞吸收的研究較多，可能它在二者之中占據(jù)主導(dǎo)地位，其表達(dá)抑制或基因突變可導(dǎo)致細(xì)胞對(duì)Gln 的攝入障礙[10]。谷氨酰胺酶(glutaminase，GLS)是一種存在于線粒體的含鋅蛋白酶，可將細(xì)胞內(nèi)Gln 分解為谷氨酸和氨基，在調(diào)解體內(nèi)酸堿平衡和肝臟尿素合成中具有關(guān)鍵作用。相反，谷氨酸和氨基可在受谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase，GS)催化作用下轉(zhuǎn)變?yōu)镚ln，肝臟、骨骼肌和脂肪中GS表達(dá)和活性較高，是體內(nèi)Gln合成的主要場(chǎng)所[7]。Gln 經(jīng)GLS 分解生成谷氨酸，可經(jīng)谷氨酸脫氫酶1(glutamate dehydrogenase 1，GDH1)催化作用轉(zhuǎn)變?yōu)棣?KG，再經(jīng)三羧酸循環(huán)代謝后生成糖類、蛋白、脂肪酸和ATP，對(duì)細(xì)胞的增殖具有重要作用[11]。不僅如此，谷氨酸還可與甘氨酸、半胱氨酸在酶的催化作用下合成抗氧化的谷胱甘肽(glutathione，GSH)，其中，最核心的是谷氨酸-半胱氨酸連接酶催化亞基(glutamate cysteine ligase catalytic subunit，GCLC)和谷氨酸-半胱氨酸連接酶修飾亞基(glutamate cysteine ligase modifier subunit，GCLM)[12]。而胱氨酸/谷氨酸逆向轉(zhuǎn)運(yùn)體(system xc-)由SLC7A11 和SLC3A2 兩個(gè)亞基構(gòu)成，主要負(fù)責(zé)將胱氨酸轉(zhuǎn)入和谷氨酸轉(zhuǎn)出，在調(diào)控GSH 合成過程中也發(fā)揮關(guān)鍵調(diào)控作用[10]。當(dāng)Gln 轉(zhuǎn)運(yùn)載體和代謝合成酶表達(dá)異常時(shí)，可導(dǎo)致Gln 攝入和利用的障礙，是導(dǎo)致機(jī)體免疫紊亂和疾病發(fā)生的重要基礎(chǔ)。

圖1 谷氨酰胺代謝及其調(diào)控機(jī)制

2 Gln代謝在免疫細(xì)胞功能調(diào)控中的作用

近年來，有關(guān)免疫細(xì)胞代謝及其在疾病中功能的研究成為國際新熱點(diǎn)，Gln 由于含量豐富、且代謝產(chǎn)物多樣，被認(rèn)為是“機(jī)體免疫系統(tǒng)的燃料”。大量研究提示，Gln 不僅影響淋巴細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和中性粒細(xì)胞的增殖與分化，還參與調(diào)控免疫呈遞、細(xì)胞因子分泌和病原清除等重要過程。

2.1 Gln代謝與巨噬細(xì)胞

巨噬細(xì)胞在機(jī)體組織器官廣泛存在，是固有免疫系統(tǒng)的關(guān)鍵組分，也是人體最主要的炎癥效應(yīng)細(xì)胞。大量研究提示，Gln 代謝參與調(diào)控巨噬細(xì)胞的增殖活化、病原吞噬、炎癥反應(yīng)和免疫呈遞。研究證實(shí)，Gln 代謝產(chǎn)物為巨噬細(xì)胞快速增殖提供底物，并為巨噬細(xì)胞捕捉和吞噬病原菌提供能量，提升細(xì)菌清除效率；Gln 缺乏可導(dǎo)致巨噬細(xì)胞的生長速率減慢，且細(xì)胞吞噬功能明顯降低[8，13]。超負(fù)荷訓(xùn)練可過度消耗機(jī)體Gln，導(dǎo)致腹腔巨噬細(xì)胞的吞噬和殺菌功能降低，而膳食補(bǔ)充Gln 可減輕過度訓(xùn)練誘發(fā)的機(jī)體免疫功能受損[14]。此外，Gln 及其代謝產(chǎn)物在調(diào)控巨噬細(xì)胞M1/M2型極化分型和炎癥走向中發(fā)揮重要作用，Gln 剝奪或GLS 抑制劑可增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的促炎分化，并阻斷其抗炎分化，而補(bǔ)充Gln或α-KG能夠逆轉(zhuǎn)這一過程[13，15]。研究還發(fā)現(xiàn)，Gln代謝與機(jī)體內(nèi)毒素耐受過程相關(guān)，當(dāng)Gln充足時(shí)給予小劑量內(nèi)毒素預(yù)處理，可改善致死劑量內(nèi)毒素造成的炎癥反應(yīng)和動(dòng)物死亡率；而Gln 缺乏條件下內(nèi)毒素預(yù)處理不僅不能介導(dǎo)耐受，反而加重其毒性和死亡，補(bǔ)充α-KG 后內(nèi)毒素耐受恢復(fù)[15]。不僅如此，腫瘤細(xì)胞對(duì)Gln 過度消耗會(huì)造成腫瘤微環(huán)境中的Gln 缺乏，進(jìn)而增強(qiáng)巨噬細(xì)胞介導(dǎo)的免疫逃逸[16]。Paul等[17]臨床研究表明，肥胖患者白色脂肪組織中Gln 水平顯著降低，且與脂肪細(xì)胞體積和脂肪組織炎癥因子之間存在顯著負(fù)相關(guān)，而Gln缺乏可導(dǎo)致脂肪組織巨噬細(xì)胞由抗炎的M2型轉(zhuǎn)變?yōu)榇傺譓1型，補(bǔ)充Gln可抑制肥胖小鼠脂肪組織和血清炎癥因子的升高。Nicholas 等[18]研究揭示了果糖促進(jìn)機(jī)體炎癥反應(yīng)和免疫紊亂機(jī)制，果糖暴露可導(dǎo)致人單核細(xì)胞和小鼠巨噬細(xì)胞中Gln 氧化代謝增強(qiáng)，是LPS 誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞促炎分化的重要基礎(chǔ)。Erika 等[19]則指出，谷氨酰胺合成酶(GS)抑制劑可促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)Gln 減少和琥珀酸增加，進(jìn)而通過促進(jìn)糖酵解代謝增強(qiáng)巨噬細(xì)胞的M1型極化，而巨噬細(xì)胞GS的敲除可降低腫瘤微環(huán)境中M2/M1 型巨噬細(xì)胞的比例，進(jìn)而抑制腫瘤的生存和轉(zhuǎn)移。可見，Gln 代謝可影響巨噬細(xì)胞增殖和分化，是肥胖、腫瘤和膿毒癥等多種疾病治療的新靶點(diǎn)。

2.2 Gln代謝與中性粒細(xì)胞

中性粒細(xì)胞屬于血液中含量最多的一類白細(xì)胞，具有趨化、吞噬和殺菌的作用，在機(jī)體對(duì)抗病原感染過程中扮演關(guān)鍵角色。研究表明，活化中性粒細(xì)胞主要的能量代謝底物為葡萄糖，同時(shí)存在活躍的Gln 代謝，且水平超過巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞[6]。中性粒細(xì)胞攝入Gln后主要將其轉(zhuǎn)化為谷氨酸、天冬氨酸和乳酸，參與調(diào)控細(xì)胞存活、氧化還原和炎癥反應(yīng)。谷氨酰胺處理膿毒癥大鼠，可顯著上調(diào)CD4+/CD8+的中性粒細(xì)胞數(shù)量，增強(qiáng)動(dòng)物免疫力[20]。然而，一項(xiàng)針對(duì)18歲以上運(yùn)動(dòng)員的Meta分析表明，攝入大于200 mg/kg 的Gln 后，中性粒細(xì)胞數(shù)目顯著降低，并進(jìn)一步降低人員體質(zhì)量[21]，這種差異可能與補(bǔ)充Gln劑量不同有關(guān)。中性粒細(xì)胞活化后可分泌大量的H2O2，是其殺滅病原菌的重要武器。體外研究表明，在中性粒細(xì)胞培養(yǎng)基里添加Gln，可通過激活NADPH 氧化酶(NOX2)、髓過氧化酶(MPO)和誘導(dǎo)型一氧化氮合酶(iNOS)促進(jìn)ROS生成；而在大鼠飼料中加入1 g/kg 的Gln 可使動(dòng)物體內(nèi)H2O2生成水平提高60%[6]。Kim 等[22]還發(fā)現(xiàn)，抑制Gln 代謝后可抑制p38 和JNK 信號(hào)通路，促進(jìn)中性粒細(xì)胞炎癥反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致受試動(dòng)物哮喘表型增強(qiáng)。盡管中性粒細(xì)胞屬于終末分化細(xì)胞，理應(yīng)屬于一類同質(zhì)化細(xì)胞，但在腫瘤和自身免疫疾病等病理狀態(tài)下呈現(xiàn)出一定可塑性和異質(zhì)性。Injarabian 等[23]發(fā)現(xiàn)，Gln 代謝不僅會(huì)影響中性粒細(xì)胞的存活和數(shù)量，還會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞群體的異質(zhì)性?？梢?，Gln 的攝入及利用對(duì)于中性粒細(xì)胞的存活與免疫功能具有至關(guān)重要的意義。

2.3 Gln代謝與T淋巴細(xì)胞

T 淋巴細(xì)胞是機(jī)體適應(yīng)性免疫系統(tǒng)的重要組分，可直接殺傷病原感染和惡性轉(zhuǎn)化細(xì)胞，分泌多種細(xì)胞因子，并調(diào)控B細(xì)胞抗體生成。1985年，Eric 課題組[11]首次發(fā)現(xiàn)淋巴細(xì)胞中Gln代謝非?；钴S，可促進(jìn)核酸、蛋白和脂肪酸等生物大分子合成，進(jìn)而加速T細(xì)胞增殖。不僅如此，Gln代謝在調(diào)控T細(xì)胞分化和機(jī)體免疫調(diào)控中發(fā)揮至關(guān)重要的作用。Mako等[24]發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞由靜息態(tài)向Th1和Th17分化過程中Gln攝取明顯增加，敲減SLC1A5 可通過抑制Gln 攝取阻斷T 細(xì)胞釋放炎癥因子。Byun等[25]也發(fā)現(xiàn)，Gln 可調(diào)控T 細(xì)胞GSH 合成以及炎癥因子分泌，Gln缺乏可抑制T細(xì)胞介導(dǎo)炎癥反應(yīng)。而2018年Johnson 團(tuán)隊(duì)[26]報(bào)道，Gln 代謝在調(diào)控T 細(xì)胞向Th1 和Th17 分化中存在差異，抑制GLS活性可促使Th1細(xì)胞增多，但對(duì)于Th17細(xì)胞及其介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)無明顯作用。此外，Klysz 等[27]研究表明，在效應(yīng)T細(xì)胞和調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞活化過程中，葡萄糖和Gln 利用水平均顯著升高，Gln缺乏或SLC1A5敲減可抑制調(diào)節(jié)性T細(xì)胞激活。最新研究還發(fā)現(xiàn)，Gln 代謝與人類免疫缺陷病毒1(HIV-1)感染過程相關(guān)。Clerc 等[28]研究表明，剝奪培養(yǎng)基中Gln 可促進(jìn)CD8+T細(xì)胞存活，增強(qiáng)其向記憶T 細(xì)胞分化，Gln 代謝抑制劑可阻斷上述過程。Gln 代謝產(chǎn)物α-KG 參與CD4+T 細(xì)胞的TCA 循環(huán)，為氧化磷酸化代謝提供燃料，進(jìn)而加快HIV-1 感染進(jìn)程?？梢?，Gln及其代謝產(chǎn)物對(duì)于維持T細(xì)胞免疫功能具有重要意義。

3 Gln代謝在感染、膿毒癥和腫瘤免疫調(diào)控中的作用

3.1 Gln代謝與感染、膿毒癥

作為核苷酸和ATP 的重要前體，Gln 對(duì)于細(xì)菌增殖和病毒復(fù)制具有重要作用。同時(shí)，病毒感染后宿主細(xì)胞中Gln 利用和代謝顯著增加，充足的Gln 是保障白細(xì)胞發(fā)揮正常免疫功能的基礎(chǔ)。人類巨細(xì)胞病毒感染成纖維細(xì)胞后，Gln 攝取增多，且GS和GLUD1酶活性升高，將Gln轉(zhuǎn)變?yōu)棣?KG后進(jìn)入三羧酸循環(huán)，為葡萄糖饑餓細(xì)胞提供能量[7]。當(dāng)Gln缺乏時(shí)，結(jié)核分枝桿菌刺激人外周血單核細(xì)胞，使其IL-1β、INF-γ和IL-17表達(dá)降低，而Gln 轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝阻斷劑可抑制免疫細(xì)胞對(duì)細(xì)菌的清除[29]。此外，Gln 缺乏導(dǎo)致機(jī)體免疫抑制與新型冠狀病毒(COVID-19)肺炎的發(fā)生和發(fā)展關(guān)系密切。Gln 缺乏人群會(huì)出現(xiàn)顯著免疫缺陷和透明質(zhì)酸合成，COVID-19 感染后可能出現(xiàn)嚴(yán)重并發(fā)癥[30-31]。Gln營養(yǎng)補(bǔ)充可顯著增強(qiáng)COVID-19感染患者的抗氧化能力，降低患者體內(nèi)氧化應(yīng)激和炎癥因子水平，改善患者肺組織損傷[30]。但少數(shù)研究則認(rèn)為，Gln 攝入和代謝增強(qiáng)可能促進(jìn)病毒感染導(dǎo)致的機(jī)體損傷。抑制Gln 代謝可減少皰疹病毒感染動(dòng)物眼角膜中巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞的數(shù)量，并改善角膜基質(zhì)的炎癥病變[32]。丙肝病毒(HCV)慢性感染患者Gln代謝關(guān)鍵酶發(fā)生顯著變化，Gln的利用率增加，Gln剝奪或代謝抑制可顯著減輕HCV 導(dǎo)致的氧化應(yīng)激和肝臟損傷[33]。因此，Gln 轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝抑制劑可作為抗感染藥物研發(fā)的研究方向，但需要以感染宿主細(xì)胞為靶點(diǎn)，降低對(duì)機(jī)體免疫系統(tǒng)產(chǎn)生負(fù)面影響。

膿毒癥(sepsis)，又稱敗血癥，是由病原微生物感染導(dǎo)致的全身炎癥反應(yīng)綜合征。大量研究提示，血液和組織中Gln 缺乏可導(dǎo)致機(jī)體免疫功能低下，增加感染的風(fēng)險(xiǎn)和膿毒癥患者死亡率。Gln 預(yù)處理降低脾臟CD4+T 細(xì)胞的凋亡，減輕多種微生物誘導(dǎo)的膿毒癥和機(jī)體腎臟損傷[34]。補(bǔ)充Gln 可通過抑制炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激，減輕膿毒癥小鼠的氣道上皮、肺和腎臟組織的損傷[35-36]。Gln干預(yù)促進(jìn)膿毒癥小鼠腸道淋巴細(xì)胞的增殖和免疫分泌，增強(qiáng)腹腔巨噬細(xì)胞對(duì)病原菌的吞噬作用，降低膿毒癥動(dòng)物模型的死亡率[37-38]。Gln聯(lián)合烏司他丁給藥能夠抑制盲腸穿刺小鼠全身炎癥反應(yīng)，減輕膿毒癥休克[20，39-40]。細(xì)胞焦亡是一種炎癥相關(guān)的程序死亡，對(duì)于保護(hù)宿主免受細(xì)菌感染具有重要意義，但過度細(xì)胞焦亡會(huì)導(dǎo)致器官損傷。Gln 飼喂可通過促進(jìn)肝細(xì)胞焦亡清除病原體，抑制過度焦亡導(dǎo)致的膿毒癥小鼠器官衰竭[41]。臨床研究發(fā)現(xiàn)，正常人血漿中Gln 為420～700 μmol/L，ICU 入院患者中58.5%存在血漿Gln 水平下降情況(中位數(shù)299.5 μmol/L)，且傷勢(shì)嚴(yán)重和敗血癥患者血漿Gln 水平更低，血漿Gln 含量為臨床上判定ICU 患者病情嚴(yán)重程度和疾病結(jié)局的重要指標(biāo)[42]。臨床上Gln 作為一種重要的營養(yǎng)補(bǔ)劑，常用于膿毒癥、創(chuàng)傷、燒傷、手術(shù)和骨髓移植患者的營養(yǎng)支持，可降低感染發(fā)生率、減輕患者炎癥反應(yīng)和氧化應(yīng)激，進(jìn)而提高救治存活率和患者生存質(zhì)量[4]。但也有報(bào)道指出，膿毒癥條件下補(bǔ)充Gln效果欠佳，甚至有害。約14.2%的ICU患者存在血漿Gln含量偏高情況(中位數(shù)898.9 μmol/L)，常伴隨肝功能衰竭癥狀發(fā)生[42]。Marie 等[43]發(fā)現(xiàn)ICU 病人血漿中Gln≥930 μmol/L 時(shí)，其死亡率顯著升高，可作為危重患者死亡預(yù)測(cè)因子。

3.2 Gln代謝與腫瘤免疫

Gln 代謝增強(qiáng)是腫瘤的十大特征(hallmark)之一，不僅可為腫瘤細(xì)胞的快速生長提供底物，還是導(dǎo)致腫瘤免疫逃逸的重要誘因。在急性淋巴細(xì)胞白血病中，Gln 代謝可為腫瘤細(xì)胞提供生物大分子底物，并維持氧化還原平衡穩(wěn)態(tài)，在腫瘤細(xì)胞增殖、存活和耐藥過程中發(fā)揮重要作用[44]。Najumudeen 等[45]發(fā)現(xiàn)，小鼠腸上皮細(xì)胞癌基因Kras突變激活可導(dǎo)致Gln流出，抑制細(xì)胞Gln轉(zhuǎn)出的關(guān)鍵蛋白SLC7A5，可阻斷Kras突變腸癌細(xì)胞的增殖。Leone 等[46]報(bào)道表明，Gln 抑制后腫瘤細(xì)胞和T 細(xì)胞的代謝存在巨大差異，使用小分子抑制劑JHU083 阻斷Gln 代謝，腫瘤細(xì)胞的氧化磷酸化和糖酵解代謝減弱，而CD8+T細(xì)胞快速增殖和激活，顯著提升了免疫系統(tǒng)對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷作用。研究還提示，腫瘤細(xì)胞可能通過對(duì)Gln 的競(jìng)爭(zhēng)，進(jìn)而抑制T 細(xì)胞的抗腫瘤活性。乳腺癌組織中Gln 代謝相關(guān)基因表達(dá)顯著升高，且與T細(xì)胞抗腫瘤激活呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)，而腫瘤細(xì)胞特異性敲除GLS 可促進(jìn)CD8+T 細(xì)胞對(duì)Gln 的吸收，進(jìn)而增強(qiáng)T 細(xì)胞抗腫瘤效能[47]。而GS是調(diào)控谷氨酸轉(zhuǎn)變?yōu)镚ln的關(guān)鍵酶，GS的表達(dá)和活性增強(qiáng)可促進(jìn)M2 巨噬細(xì)胞增多，在腫瘤血管生成和免疫抑制的調(diào)控中發(fā)揮關(guān)鍵作用[19]。此外，Gln 代謝能夠通過影響免疫檢查點(diǎn)穩(wěn)態(tài)，進(jìn)而調(diào)控T 細(xì)胞的免疫活化和功能。Nabe等[48]發(fā)現(xiàn)，剝奪Gln 可導(dǎo)致CD8+T 細(xì)胞中程序性死亡受體1(programmed death receptor1，PD-1)的表達(dá)降低和Ki67 水平增加，提升T細(xì)胞抗腫瘤活性，減小荷瘤動(dòng)物的腫塊體積，提升動(dòng)物生存率。Oh 等[49]研究表明，Gln 代謝抑制劑可顯著增強(qiáng)機(jī)體抗腫瘤活性，提高動(dòng)物生存率，其機(jī)制包括：減少腫瘤組織中MDSCs 的數(shù)量，調(diào)控巨噬細(xì)胞由抗炎表型向促炎表型轉(zhuǎn)化，并通過調(diào)控T細(xì)胞功能增強(qiáng)PD1療效。Byun等[25]指出，耗竭Gln能夠通過降低GSH促進(jìn)腫瘤細(xì)胞中抗程序性死亡配體1(PD-L1)的表達(dá)，抑制CD8+T細(xì)胞的抗腫瘤活性，增強(qiáng)PD-L1的治療效果。不僅如此，Gln 大量消耗是腎透明性細(xì)胞癌的重要標(biāo)志，可造成腫瘤微環(huán)境中巨噬細(xì)胞Gln 利用障礙和IL-23 分泌增多，而IL-23 可促進(jìn)調(diào)節(jié)性T 細(xì)胞IL-10 和TGF-β 的表達(dá)，進(jìn)而阻斷CD8+T 細(xì)胞對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷[16]。對(duì)2201 名腸癌患者進(jìn)行隨機(jī)對(duì)照干預(yù)研究，其中1108 人給予Gln 營養(yǎng)補(bǔ)充，1093 人作為對(duì)照，結(jié)果發(fā)現(xiàn)給予Gln 可顯著增強(qiáng)體液免疫功能，并延長患者的生存時(shí)間[50]。因此，Gln 不僅直接為腫瘤細(xì)胞惡性增殖提供底物，還通過影響T細(xì)胞和巨噬細(xì)胞的功能參與腫瘤免疫調(diào)控，靶向Gln代謝可能是腫瘤治療的新方向。

4 Gln營養(yǎng)補(bǔ)充在臨床免疫治療中的應(yīng)用

Gln 是機(jī)體內(nèi)一種具有免疫調(diào)節(jié)功能的氨基酸，對(duì)于維持免疫系統(tǒng)功能具有重要意義。如圖2 所示，Gln 不僅為巨噬細(xì)胞、中性粒細(xì)胞和T細(xì)胞增殖提供底物，還能夠調(diào)控其激活分化和炎癥反應(yīng)，增強(qiáng)其殺滅病原菌能力，抑制T細(xì)胞的抗腫瘤活性。因此，在嚴(yán)重疾病條件下機(jī)體Gln 耗竭可損害機(jī)體免疫系統(tǒng)，合理補(bǔ)充Gln 有助于清除炎癥和增強(qiáng)免疫，有助于保護(hù)機(jī)體免受病原菌侵襲，有利于機(jī)體對(duì)抗感染。然而，在腫瘤患者中抑制Gln的攝入和利用可能對(duì)腫瘤治療具有重要意義。Gln營養(yǎng)補(bǔ)充作為一種臨床輔助干預(yù)手段，被廣泛應(yīng)用于創(chuàng)傷、燒傷、骨折、感染、膿毒癥、腫瘤、急性胰腺炎、圍手術(shù)期和臨床危重病人的治療，可通過提升病人免疫力和降低機(jī)體炎癥反應(yīng)，進(jìn)而達(dá)到改善病情的良好效果[1，4，6]。目前，常用的Gln 藥物有游離和二肽兩種形式，可通過口服、腸內(nèi)或者腸外營養(yǎng)的方式進(jìn)行給藥。一般情況下，成人按照約25～30 g/d 總量或0.3～0.5 g/kg 劑量進(jìn)行給藥，不同疾病狀態(tài)下用藥劑量和途徑有所差異。其中，燒傷、重度創(chuàng)傷、急性胰腺炎患者常采用腸內(nèi)營養(yǎng)支持，圍手術(shù)期患者則采用腸外營養(yǎng)給藥；而肝腎功能不全患者不推薦腸內(nèi)途徑給藥。大量基礎(chǔ)和臨床研究表明，補(bǔ)充谷氨酰胺二肽可抑制感染并發(fā)癥、縮短住院時(shí)間、降低危重病患者死亡率[1，7，11]。此外，由于腫瘤存在Gln 代謝依賴現(xiàn)象，荷瘤患者及其放化療期間不推薦使用含有Gln配方，而耗竭Gln能夠增強(qiáng)PD-L1 抗腫瘤免疫治療的效果[47-49]。值得注意的是，過量Gln 可能會(huì)導(dǎo)致高氨基酸血癥，加重患者病情。臨床上給患者提供Gln 補(bǔ)劑之前，需要進(jìn)行營養(yǎng)狀況和生化指標(biāo)的評(píng)估，主要包括營養(yǎng)不良、體質(zhì)量指數(shù)急劇下降、血漿白蛋白低和組織功能嚴(yán)重喪失[1，11]。機(jī)體低谷氨酰胺血癥也是臨床上重癥患者預(yù)后的獨(dú)立預(yù)測(cè)指標(biāo)，可作為臨床上給予Gln 營養(yǎng)支持的重要依據(jù)[14，42]。

圖2 谷氨酰胺代謝在機(jī)體免疫調(diào)控中的關(guān)鍵作用