【Lancet子刊】揭开检查点抑制剂肺炎之谜：北京大学人民医院高占成团队发现微生物群与月桂酰肉碱对T细胞活化的关键影响

2024年8月3日， 北京大学人民医院高占成团队在期刊《ebioMedicine》上发表了题为“The potential role of lung microbiota and lauroylcarnitine in T-cell activation associated with checkpoint inhibitor pneumonitis”的研究论文。在本研究中，团队对CIP患者的BALF样本进行了16S rRNA 测序，以确定其微生物组成，并探索微生物群与宿主免疫学表现之间的关联模式。

https://www.thelancet.com/journals/ebiom/article/PIIS2352-3964(24)00303-7/fulltext#%20

研究背景

01

免疫检查点抑制剂（ICI）的应用，彻底改变了黑色素瘤和非小细胞肺癌（NSCLC）等恶性肿瘤的治疗。检查点抑制剂肺炎（CIP）是最严重的irAE形式之一，与宿主因素（如自身免疫性疾病和肺纤维化病史）、ICI的类型和剂量，以及联合治疗的使用有关。

因此，CIP可能是NSCLC治疗的一个限制因素。CIP主要表现为肺间质的病变。CIP的放射学表现多种多样，急性间质性肺炎、隐源性机化性肺炎和非特异性间质性肺炎是最常见的类型，代表了肺损伤从急性期到组织期再到纤维化的演变。

CIP的间质浸润与特发性肺纤维化（IPF）相似，IPF是一种进行性间质性肺炎，其死亡率高，治疗选择有限，特征是间质、远端气道和肺泡间隙的重塑。研究表明，转化生长因子-β可以诱导CIP成纤维细胞增殖，也可以在IPF的巨噬细胞中过表达，从而加速肺部间质炎症。对于既往有IPF病史的肺癌患者，通常不推荐使用一线ICI治疗，因为ICI可能会不可逆地加重肺纤维化的进展。IPF通常表现为慢性病程，与CIP的急性病程有很大不同。

支气管肺泡灌洗液（BALF）通常通过支气管镜检查收集，以诊断CIP。BALF样本是肺浸润期间有关肺部微生物群的合适信息来源。在本研究中，团队从BALF样本中提取了基因组DNA ，并进行了16S rRNA 测序。

团队发现CIP患者肺酰基肉碱代谢显著失调，月桂酰肉碱水平显著升高，这可能发挥潜在的免疫调节作用。团队还试图探索月桂酰肉碱水平升高，是否与肺部微生物群有关。团队收集了CIP、IPF和NSCLC患者的BALF样本，以检查肺部微生物谱，旨在阐明CIP的微生物和代谢发病机制。

研究进展

02

CIP中的肺微生物组成和收敛多样性

团队共鉴定了3,312个ASV，每个样本的测序深度达到饱和。共鉴定出19门、36纲、87目、143科、276属、401种。丰度最高的5个门，依次为变形菌门（Proteobacteria）、厚壁菌门（Firmicutes）、拟杆菌门（Bacteroidetes）、放线菌门（Actinobacteria）和蓝细菌门。在门水平上，CIP组的α多样性，显著高于IPF组和LC组。变形菌门是各组的优势门，CIP（中位数为66.07%）和IPF（中位数为66.44%）组的比例，明显高于LC组（中位数为44.41%），表明致瘤性和间质炎症变化，影响了微生物结构。在属和系统发育水平上，CIP组的ACE值显著降低，表明随着分类的精细化，CIP组浸润物的微生物多样性趋同。降维后，生物组间存在明显分化，表明CIP中微生物组成不同。

肺微生物谱和多样性的比较。（a） 基于相对丰度中位数的门水平微生物群结构。分别在门（b）、属（d）和ASV水平（e）比较代表组内α多样性的ACE值。（c）变形菌群间的相对百分比。事后检验结果显示，CIP组（P = 0.032）和IPF组（P = 0.025）的比例高于LC。（f）基于NMDS算法的组间距离显示。进行Kruskal-Wallis检验，然后进行Bonferroni调整，以进行成对比较。样本量：CIP n = 13，IPF n = 11，LC n = 10。

月桂酰肉碱的多组学综合分析及T细胞活化效应

在之前的研究中，团队在同一队列的BALF样本中发现了代谢物，这突出了多胺和脂质代谢的失调，会促进CIP的炎症反应。

月桂酰肉碱（C12：0）是一种中间代谢产物，是月桂酸酯的活化形式。10μM在激活T细胞方面最有效。使用10μM月桂酰肉碱作为活化剂量，DMSO作为对照，小鼠CD4 T细胞在72小时后表现出TNF-α（中位数19.90%对6.08%，P = 0.0079）和IFN-γ（中位数6.69%对3.98%，P = 0.032）的分泌增加。同样，CD8 T细胞的TNF-α表达均增加（中位数为23.00% vs 8.49%，P = 0.012）和IFN-γ的表达增加（中位数为6.40% vs 4.70%，P = 0.032）。同样，用月桂酰肉碱处理的人CD4 T细胞，显示TNF-α（中位数16.60% vs 9.49%，P = 0.012）和IFN-γ（中位数2.55% vs 1.74%，P = 0.0079）的分泌增加。然而，CD8 T细胞仅显示TNF-α分泌增加（中位数为7.70% vs 4.66%，P = 0.0079），而IFN-γ的诱导无显著意义（中位数为1.71% vs 1.76%，P > 0.99）

月桂酰肉碱与肺主要微生物群共存的T细胞活化效应。（a）DIABIO构建的多组学模型中，配对微生物组与代谢组学的相关性。（b）网络分析揭示了与4个主要属直接相关的代谢物。代谢物用方块表示，微生物群用圆圈表示。月桂酰肉碱与优势属的相关系数如图所示。样本量：CIP n = 13，IPF n = 11，LC n = 10。（c）月桂酰肉碱处理，可促进活化小鼠CD4和CD8 T细胞中TNF-α和IFN-γ的分泌。进行了Mann-Whitney U检验。（d）月桂酰肉碱处理，可促进活化的人CD4和CD8 T细胞中细胞因子的分泌。进行了Mann-Whitney U检验。样本量：每组5个样本。

研究结论

03

在本研究中，团队对CIP患者的BALF样本进行了16S rRNA 测序，以确定其微生物组成，并探索微生物群与宿主免疫学表现之间的关联模式。综合微生物群-代谢组分析，揭示了月桂酰肉碱与CIP中的主要微生物群显著关联。此外，团队证明了月桂酰肉碱增强了小鼠和人类的T细胞活化，为CIP中宿主免疫-代谢-微生物群轴内的不平衡，提供了新的视角。

团队确定了CIP的主要微生物群，包括弧菌、Halomonas、Mangrovibacter和Salinivibrio。尽管如此，除了V. metschnikovii和M. plantisponsor外，这些属内的特定物种仍未确定。

尽管CIP组中性粒细胞的比例，明显低于淋巴细胞的比例，但它们在对抗潜在的益生菌方面，表现出相当大的影响力。这一证据表明，CIP患者病变中的中性粒细胞，导致了微生物群的破坏。多组学模型揭示了微生物群丰度与代谢物水平之间，存在中等相关性。月桂酰肉碱水平与主要微生物群丰度之间存在很强的相关性，而反式-2-十二碳烯酰肉碱水平仅与盐单胞菌和芒果杆菌丰度之间存在显著相关性。两种代谢物，中链酰基肉碱，均含有12个碳原子。临床研究表明，肌萎缩侧索硬化症患者肌肉中月桂酰肉碱水平升高，是一个不良预后因素。

虽然月桂酰肉碱参与能量代谢，并经常作为代谢综合征的生物标志物，研究队列中CIP组的体重指数没有升高。因此，团队假设CIP患者肺浸润中的月桂酰肉碱，可能在脂质代谢紊乱的早期升高，随后发挥显著的促炎作用。

月桂酰肉碱可促进T细胞，分泌促炎细胞因子。月桂酰肉碱的作用似乎是显著的，尽管其潜在机制尚未完全了解。团队假设主要微生物群的改变，可能会破坏肺部的脂质代谢，导致月桂酰肉碱的积累。月桂酰肉碱水平升高可能与ICI协同作用，导致T淋巴细胞过度活化，并导致CIP中观察到的自身免疫样反应。

参考资料：

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