Un metabolita dei chetoni potenzia i linfociti T che attaccano il cancro grazie all'ATP mitocondriale

I linfociti T CD8+ citotossici devono adottare e mantenere uno stato effettore per combattere i tumori e le infezioni croniche, e questo stato richiede molta energia. I linfociti T in proliferazione producono ATP soprattutto attraverso la glicolisi, mentre la funzione effettrice ottimale trae vantaggio dalla fosforilazione ossidativa mitocondriale (OXPHOS). Questo studio pubblicato su Cell indaga se il D-α-idrossibutirrato (DAHB), una molecola prodotta da alcuni batteri tra cui Fusobacterium nucleatum, possa promuovere la differenziazione effettrice modificando la produzione di energia dei linfociti T.

Nei linfociti T CD8+ attivati, il DAHB ha aumentato l'interferone gamma e la perforina più intensamente del D-lattato. I suoi effetti dipendevano dalla dose tra 2 e 20 mM, e l'espressione potenziata è persistita per 24 ore dopo la rimozione del composto. Il sequenziamento dell'RNA (RNA-seq) e la proteomica hanno mostrato aumenti più ampi delle molecole effettrici, anche quando il DAHB veniva aggiunto 24 ore dopo l'attivazione. Tra i composti confrontati, il DAHB e il butirrato erano gli induttori di citochine più potenti; gli isomeri dell'idrossibutirrato sono stati testati a dosi equimolari, mentre il butirrato è stato testato alla sua dose massima tollerata di 0,5 mM. I linfociti T OT-I pretrattati con DAHB hanno mostrato una citotossicità circa tre volte maggiore contro le cellule di linfoma EL4-OVA a diversi rapporti effettore-bersaglio.

Le stime basate su Seahorse hanno indicato che il DAHB ha aumentato in media dell'82% la velocità di produzione di ATP derivata dalla OXPHOS e ha ridotto del 23% la produzione di ATP glicolitico. Il tracciamento isotopico non ha rilevato alcuna incorporazione del carbonio del DAHB negli intermedi del ciclo di Krebs (TCA). I linfociti T di topi con knockout condizionale di Ldhd hanno mantenuto le risposte citochiniche e di OXPHOS indotte dal DAHB, a supporto di un ruolo di segnalazione piuttosto che di un requisito di catabolismo del DAHB. L'ossidazione del palmitato è raddoppiata, e l'ossidazione degli acidi grassi a catena corta, media e lunga è aumentata. L'aumento della respirazione mitocondriale nell'arco di 24 ore non è stato accompagnato da un aumento significativo della perossidazione lipidica.

Interventi farmacologici e genetici hanno supportato un ruolo dell'ossidazione degli acidi grassi. Etomoxir e teglicar hanno ridotto la respirazione associata al DAHB e le risposte effettrici e hanno aumentato l'attivazione di AMPK. Il knockout di Cpt1a o Hadhb ha inibito parzialmente l'espressione di IFN-γ e perforina mediata dal DAHB. Questi esperimenti genetici hanno contribuito ad affrontare gli effetti off-target dell'etomoxir sulla catena di trasporto degli elettroni, già segnalati.

L'abstract e l'introduzione collegano i cambiamenti metabolici alla fosfocreatina (PCr) e al rimodellamento della cromatina. Il DAHB ha aumentato la PCr cellulare, e sia la riserva di PCr sia la OXPHOS erano necessarie per la differenziazione effettrice. L'aumento della produzione di PCr è stato collegato all'accessibilità della cromatina, dipendente dal complesso BAF, nei loci effettori e a una maggiore espressione dei geni effettori. L'abstract riporta inoltre una maggiore attività antitumorale in vitro e in vivo, ma l'estratto fornito non contiene gli esperimenti dettagliati su PCr/cromatina né i risultati in vivo.

Il DAHB ha inoltre inibito l'attività delle HDAC, anche se in modo meno marcato rispetto al butirrato o alla tricostatina A. L'estratto si interrompe durante questa sezione, quindi non stabilisce come tutti i potenziali meccanismi siano stati separati sperimentalmente. Le evidenze disponibili sono precliniche e comprendono esperimenti su linfociti T di topo con concentrazioni millimolari di DAHB. Non stabiliscono dosi, sicurezza o benefici clinici nell'uomo e non supportano l'integrazione di DAHB.