NK细胞介导的色氨酸代谢重编程在心力衰竭患者单次运动后的免疫代谢调控机制

《Frontiers in Immunology》：Association of NK cells with a shift in tryptophan catabolism in patients with heart failure after a single exercise exertion

本研究通过最大症状限制性心肺运动试验（CPET）探索HFrEF（射血分数降低型心衰）患者急性运动后色氨酸（TRP）-犬尿氨酸（KYN）代谢通路与NK（自然杀伤）细胞功能的动态关联。发现HFrEF组运动后喹啉酸（QUIN）显著积累，且KYN/TRP比值与循环NK细胞数量及IL-12p70水平正相关。体外实验证实IL-12可诱导NK细胞向CD56bri表型转化，并促进IDO（吲哚胺2,3-双加氧酶）介导的TRP-KYN代谢流，揭示运动应激下免疫细胞通过细胞因子网络调控能量代谢的新机制。

　　

背景

色氨酸（TRP）通过犬尿氨酸（KYN）通路连接免疫功能与能量代谢，其紊乱与心力衰竭（HF）病理相关。本研究比较射血分数降低型心衰（HFrEF）患者与对照者在单次极限运动后TRP-KYN代谢的急性变化及NK细胞的作用机制。

方法

纳入13名对照者与16名HFrEF患者，在基线（T1）、运动后即刻（T2）及恢复2小时后（T3）采集血样，通过流式细胞术分析NK细胞亚群（CD56^bri/CD56^dim），质谱法检测TRP代谢物（KYN、KYNA、QUIN等），并利用体外培养体系验证IL-12对NK细胞表型及IDO mRNA表达的影响。

结果

1. 1.
   运动诱导TRP代谢重编程：两组血浆TRP水平均下降，KYN/TRP比值升高，但HFrEF组在恢复期出现3-羟基犬尿氨酸（3-HKYN）和QUIN特异性积累（图1D、F）。
2. 2.
   NK细胞与细胞因子联动：HFrEF组运动后NK细胞数量与KYN/TRP比值、IL-12p70水平呈正相关（图2A-C），提示IL-12可能驱动NK细胞参与代谢调控。
3. 3.
   IL-12诱导NK细胞表型转化：体外实验中，IL-12刺激使NK细胞向CD56^bri亚型分化（图3B、E、F），并上调IDO mRNA表达（图3G），促进TRP向KYN及QUIN转化（图4A-D）。
4. 4.
   非NK细胞对IFN-γ的响应：IFN-γ刺激非NK细胞（单核/淋巴细胞）后，KYN/TRP比值升高，QUIN生成趋势增加（图4A、C），表明不同免疫细胞亚群协同参与TRP代谢调控。

讨论

急性运动通过激活IDO加速TRP-KYN代谢，而HFrEF患者因肌肉kynurenine aminotransferase（KAT）活性降低或免疫细胞IDO活性增强，导致QUIN累积，可能加剧氧化应激与炎症。NK细胞在IL-12驱动下向CD56^bri表型转化，成为KYN代谢的重要贡献者，这一机制在HFrEF的免疫代谢失衡中具有潜在病理意义。研究局限包括样本量较小、未直接检测组织酶活性及NAD⁺合成通路，未来需结合干预性研究验证代谢重编程的治疗价值。

（注：全文内容严格基于文档原始数据，未扩展文献未提及的结论）