结核分枝杆菌特异性T细胞调控抗癌药物诱导的中性粒细胞性肺部炎症并维持造血平衡

　　本刊推荐：抗癌药物是结核病(TB)进展的独立风险因素，但其机制不明。研究人员开展主题研究，发现gemcitabine(Gem)等药物通过延迟Mtb特异性T细胞应答、上调G-CSF，诱导骨髓粒细胞偏向生成和肺部中性粒细胞(CD11b+Ly6G+)炎症，从而加剧TB免疫病理。BCG疫苗接种通过IFN-γ抑制G-CSF/STAT3通路，恢复造血平衡，为癌症合并TB患者提供了潜在干预策略。

　　

结核病（Tuberculosis, TB）至今仍是全球最致命的传染病之一，每年导致约千万新发病例和百万人死亡。其病原体结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis, Mtb）感染全球近四分之一人口，其中5-10%的潜伏感染者会发展为活动性TB。癌症患者作为免疫脆弱人群，不仅其疾病本身，抗癌药物治疗也被认为是TB进展的独立风险因素，但其具体机制一直未被阐明。

临床上，癌症患者接受化疗后出现TB进展或复发的情况屡见不鲜，并常伴随外周血中性粒细胞增多和淋巴细胞减少。中性粒细胞在TB进展中的作用存在争议：一方面，它们可作为Mtb的“庇护所”促进细菌复制；另一方面，大量浸润又会加剧肺部免疫病理损伤。然而，抗癌药物如何影响中性粒细胞反应及Mtb特异性T细胞应答，进而导致TB恶化，尚缺乏机制层面的深入探索。

在这项发表于《Nature Communications》的研究中，Kee Woong Kwon、Tae Gun Kang及合作者通过临床数据分析与小鼠模型验证，系统揭示了gemcitabine（Gem）等抗癌药物通过扰乱骨髓造血平衡，诱导中性粒细胞主导的肺部炎症，从而加剧TB进展的免疫机制。更重要的是，他们发现BCG疫苗接种诱导的Mtb特异性T细胞应答可通过干扰素-γ（IFN-γ）依赖的方式抑制粒细胞集落刺激因子（G-CSF）的产生，恢复造血稳态，最终逆转Gem的不利影响。

研究人员主要采用了以下关键技术方法：

1. 1.
   临床回顾性研究：分析2005–2019年间Severance医院16例癌症合并TB患者临床资料；
2. 2.
   小鼠感染模型：C57BL/6J小鼠经气道感染Mtb北京K株，施用Gem、cisplatin或paclitaxel；
3. 3.
   免疫细胞分析：流式细胞术检测肺和骨髓细胞群、细胞内细胞因子及tetramer⁺ T细胞；
4. 4.
   细胞剔除实验：使用抗Ly6G单克隆抗体（1A8）剔除中性粒细胞；
5. 5.
   过继转移实验：将T细胞受体转基因小鼠（P25-Tg）来源的Ag85B特异性CD4⁺ T细胞转移至野生型小鼠；
6. 6.
   BCG免疫：小鼠皮下接种BCG Pasteur株，8周后感染Mtb；
7. 7.
   细胞因子检测：ELISA与多因子流式检测法分析血清与肺匀浆中G-CSF、IFN-γ等因子水平。

抗癌药物治疗加重TB临床进展并伴随中性粒细胞增多

研究团队首先回顾性分析了16例同时诊断为癌症和肺结核、并接受抗癌药物治疗的患者资料。发现其中7例在化疗后出现中性粒细胞增多伴淋巴细胞减少，且这组患者痰抗酸杆菌（AFB）涂片阳性强度（3+~4+）比例更高。研究详细描述了3例典型病例：如1例77岁男性非小细胞肺癌患者，接受Gem+cisplatin化疗后肺部TB恶化，中性粒细胞计数由6000/mm3升至16000/mm3；1例56岁胃癌患者化疗后TB复发，中性粒细胞数先降后升，峰值达14000/mm3。这些案例提示抗癌药物可能引起中性粒细胞增多，进而参与TB病情进展。

抗癌药物在小鼠模型中诱发以中性粒细胞为主的TB免疫病理

为深入探索机制，研究人员建立小鼠模型，在Mtb感染后给予Gem、cisplatin或paclitaxel治疗。发现Gem处理显著加重肺部坏死性肉芽肿病变，并增加肺和脾中细菌负荷。免疫细胞分析显示，Gem治疗组肺内CD11b⁺Ly6G⁺中性粒细胞频率和数量显著上升，而CD11c⁺MHC-II⁺树突状细胞和CD11b⁺F4/80⁺巨噬细胞呈下降趋势，形成中性粒细胞占主导的肺部微环境。

Gem处理延迟肺内Th1免疫应答

通过Mtb特异性tetramer（ESAT-6_4–17:I-A(b)及Ag85B_280–294:I-A(b)）染色及细胞内因子刺激实验，研究发现Gem显著延迟了肺内Mtb特异性CD4⁺ T细胞应答：感染后21天，Gem组几乎检测不到抗原特异性T细胞，至28天方部分恢复但仍低于单纯感染组。这表明Gem可能影响T细胞的 priming 和克隆扩增，而非其迁移能力。

剔除Ly6G⁺中性粒细胞可减轻细菌负荷和肺部病变

为确认中性粒细胞的作用，研究采用抗Ly6G抗体（1A8）剔除中性粒细胞。结果显示，剔除后Gem处理小鼠肺部炎症显著减轻，细菌载量下降，肺匀浆中IL-1β、TNF、MCP-1等炎症因子水平降低，同时血清G-CSF浓度也下降。然而，即便中性粒细胞被剔除，Mtb特异性T细胞应答在感染21天时仍未恢复，说明中性粒细胞增多是T细胞延迟的结果而非原因。

Gem影响Mtb特异性T细胞的 priming 与扩增

为区分Gem对T细胞 priming/扩增与迁移的不同影响，研究人员将P25 TCR转基因小鼠（识别Ag85B）的CD4⁺ T细胞过继转移至野生型小鼠。发现Gem处理不影响转移的P25 T细胞在肺中的聚集、增殖（Ki67⁺）和功能（IFN-γ、TNF产生），但宿主内源性CD4⁺ T细胞应答却严重受损。说明Gem可能通过影响抗原提呈或早期T细胞激活，导致内源性低频T细胞应答延迟。

BCG疫苗接种抑制Gem诱导的TB病理进展

BCG预免疫可诱导抗原特异性记忆T细胞应答。研究发现，BCG免疫后再感染Mtb并施用Gem，小鼠肺部炎症和细菌负荷显著减轻，中性粒细胞浸润受到抑制。这表明预先存在的Mtb特异性T细胞应答可抵抗Gem的免疫干扰作用。

BCG调控骨髓粒细胞生成并维持T细胞应答

机制上，Gem通过上调G-CSF，激活STAT3磷酸化，促进骨髓中造血干细胞（LSK⁺）和粒细胞-巨噬细胞祖细胞（GMP）扩增，诱导粒细胞偏向分化。而BCG免疫通过IFN-γ显著抑制G-CSF产生和STAT3活化，从而恢复骨髓造血平衡。同时，BCG免疫组在Gem处理后仍维持较强的PPD和ESAT-6特异性IFN-γ⁺ CD4⁺ T细胞应答。

G-CSF中和改善肺部炎症但不恢复T细胞应答

使用抗G-CSF抗体中和该因子后，Gem诱导的肺部炎症、细菌负荷及中性粒细胞浸润均显著改善，骨髓中GMP和Sca-1⁺ GMP比例回落。但Mtb特异性T细胞应答仍未恢复，再次说明G-CSF主要调控粒细胞生成，而非直接抑制T细胞。

IFN-γ中和逆转BCG的保护作用

最后，研究人员在BCG免疫并Gem处理的小鼠中施用抗IFN-γ抗体。发现IFN-γ中和后，BCG的保护作用被取消：肺部炎症和细菌负荷再次加重，中性粒细胞回升，G-CSF水平增加。证明BCG疫苗主要通过IFN-γ抑制G-CSF释放，进而调控造血和炎症平衡。

结论与意义

本研究系统阐明了抗癌药物Gem通过诱导G-CSF释放，促进骨髓粒细胞生成和肺中性粒细胞炎症，从而加重TB进展的机制。同时突破性地发现，BCG疫苗接种可通过预先建立的IFN-γ⁺ Mtb特异性T细胞应答，抑制G-CSF/STAT3信号，恢复造血平衡，抵抗Gem的病理作用。这一发现不仅为癌症合并TB患者的临床管理提供新思路，也揭示了免疫代谢与造血调控在感染免疫中的核心作用。研究主张在癌症患者启动化疗前，评估TB风险并考虑BCG免疫干预，为双重疾病治疗提供理论依据和实践策略。