结核病（Tuberculosis, TB）是由结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis, Mtb）引起的一种全球性健康问题，每年导致数百万人感染和死亡。尽管现代医学在结核病的诊断和治疗方面取得了显著进展，但Mtb的免疫逃逸机制仍然是其能够在宿主体内长期存活并引发慢性感染的关键原因之一。Mtb通过延迟宿主T细胞的免疫反应，尤其是T细胞向感染部位的招募，从而逃避宿主的免疫清除。这种延迟的T细胞反应被认为是Mtb建立其生态位并逃避免疫系统攻击的主要策略之一。

在结核感染过程中，适应性免疫反应，特别是CD4+ T细胞和CD8+ T细胞的作用至关重要。CD4+ T细胞通过分泌干扰素-γ（IFN-γ）激活巨噬细胞，增强其杀菌能力，而CD8+ T细胞则可以直接杀死被感染的细胞，减少细菌负担。然而，Mtb通过多种机制抑制T细胞的招募和功能，导致宿主的免疫反应无法有效控制感染。因此，研究Mtb如何通过代谢重编程影响宿主免疫反应，尤其是T细胞的招募和功能，具有重要的科学意义和潜在的治疗价值。

研究背景与动机

近年来，色氨酸代谢（tryptophan metabolism）在免疫调节中的作用逐渐受到关注。色氨酸代谢产物犬尿氨酸（kynurenine, Kyn）被认为是一种有效的免疫抑制分子，能够通过激活芳香烃受体（aryl hydrocarbon receptor, AHR）抑制T细胞的功能。Mtb感染后，宿主巨噬细胞中的色氨酸代谢被显著上调，导致Kyn的产生增加。Kyn通过激活AHR，进一步抑制JAK-STAT1信号通路，减少趋化因子CXCL9和CXCL10的分泌，从而抑制T细胞向感染部位的招募。这一机制可能是Mtb逃避免疫系统攻击的关键策略之一。

然而，目前关于Kyn-AHR通路在结核感染中的具体作用机制尚未完全阐明。本研究旨在揭示Mtb如何通过调控宿主色氨酸代谢，特别是通过IDO1-Kyn-AHR通路抑制T细胞的招募和功能，从而逃避免疫系统的攻击。通过这一研究，作者希望为结核病的免疫治疗提供新的靶点和策略。

研究团队与发表信息

本研究由来自北京胸科医院、首都医科大学、苏州大学附属传染病医院等机构的研究团队完成。主要作者包括Xin Liu、Mengjie Yang、Ping Xu等，通讯作者为Jinfeng Yuan和Yu Pang。该研究于2024年10月22日发表在《Cellular & Molecular Immunology》期刊上，文章标题为“Kynurenine-AHR reduces T-cell infiltration and induces a delayed T-cell immune response by suppressing the STAT1-CXCL9/CXCL10 axis in tuberculosis”。

研究流程与实验设计

1. 结核患者血清中Kyn水平与T细胞浸润的关系

研究首先通过液相色谱-质谱联用技术（LC-MS）检测了健康个体和活动性结核患者血清中的Kyn水平。结果显示，结核患者的血清Kyn水平显著高于健康对照组。进一步将结核患者分为高Kyn组和低Kyn组，发现高Kyn组患者的肺组织中CD4+和CD8+ T细胞的浸润显著减少。此外，Kyn水平与T细胞效应因子IFN-γ和TNF-α的表达呈负相关，而与抑制性受体（如PD-1、TIM3和LAG3）的表达呈正相关。这些结果表明，Mtb通过诱导宿主色氨酸代谢产生大量Kyn，影响效应T细胞在肺部的浸润和功能，从而实现免疫逃逸。

2. Mtb通过IDO1-Kyn代谢通路抑制T细胞浸润

研究进一步探讨了Mtb如何通过调控巨噬细胞中的色氨酸代谢抑制T细胞浸润。通过qPCR和Western blot分析，发现Mtb感染后，炎症巨噬细胞中IDO1的表达显著上调，而其他色氨酸降解酶（如IDO2和TDO2）的表达无明显变化。IDO1的表达水平与Mtb的感染剂量和感染时间呈正相关。此外，Mtb通过增加IDO1 mRNA的稳定性促进其表达。LC-MS检测显示，Mtb感染后，巨噬细胞内的Kyn水平显著增加。体外T细胞迁移实验表明，敲低IDO1显著增加了CD4+和CD8+ T细胞的迁移，而过表达IDO1则抑制了T细胞的迁移。进一步实验表明，Kyn能够逆转IDO1敲低引起的T细胞迁移增加，表明IDO1通过代谢色氨酸产生Kyn抑制T细胞的迁移。

3. IDO1通过STAT1-CXCL9/10信号通路抑制T细胞浸润

研究还发现，IDO1通过抑制STAT1信号通路减少趋化因子CXCL9和CXCL10的表达，从而抑制T细胞的迁移。敲低STAT1能够消除IDO1敲低引起的CXCL9和CXCL10表达增加。此外，Kyn通过激活AHR抑制STAT1的磷酸化，进一步抑制CXCL9和CXCL10的表达。这些结果表明，Mtb通过IDO1-Kyn-AHR通路抑制STAT1-CXCL9/10信号通路，从而抑制T细胞的招募。

4. AHR通过上调SOCS3抑制STAT1信号通路

研究进一步探讨了AHR如何通过上调SOCS3抑制STAT1信号通路。通过qPCR和Western blot分析，发现AHR能够直接结合SOCS3启动子区域，上调其表达。SOCS3作为JAK-STAT信号通路的负调控因子，能够抑制STAT1的激活。敲低SOCS3显著增加了T细胞的迁移和CXCL9/CXCL10的表达。这些结果表明，Kyn-AHR通过上调SOCS3抑制STAT1信号通路，从而抑制T细胞的招募。

5. 体内实验验证Kyn-AHR通路对T细胞浸润的影响

通过小鼠模型，研究进一步验证了Kyn-AHR通路在结核感染中的作用。结果显示，Mtb感染后，小鼠血清中的Kyn水平显著升高，而注射Kyn显著减少了肺组织中CD4+和CD8+ T细胞的浸润。相反，AHR敲除小鼠的T细胞浸润显著增加，且CXCL9和CXCL10的表达水平升高。此外，Kyn注射还导致T细胞功能失调，表现为抑制性受体表达增加和效应因子IFN-γ和TNF-α的分泌减少。这些结果表明，Kyn-AHR通路通过抑制T细胞的招募和功能，促进Mtb的免疫逃逸。

研究结论与意义

本研究揭示了Mtb通过调控宿主色氨酸代谢，特别是通过IDO1-Kyn-AHR通路抑制STAT1-CXCL9/10信号通路，从而抑制T细胞的招募和功能，实现免疫逃逸的分子机制。这一发现不仅为理解Mtb的免疫逃逸机制提供了新的视角，还为结核病的免疫治疗提供了潜在的靶点。通过抑制AHR活性，可能能够加速T细胞的免疫反应，增强宿主对Mtb感染的控制，为结核病的治疗和疫苗开发开辟新的途径。

研究亮点

1. 重要发现：本研究首次揭示了Mtb通过IDO1-Kyn-AHR通路抑制T细胞招募和功能的分子机制，为理解Mtb的免疫逃逸提供了新的视角。
2. 创新性方法：研究采用了多种先进的实验技术，包括LC-MS、qPCR、Western blot、免疫荧光、体内小鼠模型等，全面验证了Kyn-AHR通路在结核感染中的作用。
3. 潜在应用价值：研究结果表明，AHR和IDO1是潜在的结核病治疗靶点，抑制AHR活性可能能够增强宿主的免疫反应，为结核病的免疫治疗提供了新的策略。

总结

本研究通过系统的实验设计和深入的数据分析，揭示了Mtb通过调控宿主色氨酸代谢抑制T细胞免疫反应的分子机制。这一发现不仅深化了我们对Mtb免疫逃逸机制的理解，还为结核病的免疫治疗提供了新的思路和潜在的靶点。未来的研究可以进一步探索AHR抑制剂在结核病治疗中的应用，为开发更有效的结核病治疗方案提供理论支持。