糖酵解关键酶TPI1调控免疫微环境

糖酵解关键酶TPI1调控免疫微环境演讲人01糖酵解关键酶TPI1调控免疫微环境02TPI1的分子特性与糖酵解的核心地位03糖酵解代谢重编程与免疫微环境的互作网络04TPI1在疾病相关免疫微环境调控中的作用05TPI1作为免疫调控靶点的潜力与挑战06结论：TPI1——连接代谢与免疫调控的“核心枢纽”目录01糖酵解关键酶TPI1调控免疫微环境糖酵解关键酶TPI1调控免疫微环境1.引言：TPI1——糖酵解通路中的“隐形枢纽”在免疫学研究的漫长历程中，我们曾一度将目光聚焦于免疫细胞表面的受体、细胞因子及其信号通路，却忽视了细胞代谢这一“生命活动的基础工厂”在免疫调控中的核心作用。近年来，随着免疫代谢学的兴起，越来越多的证据表明，免疫细胞的分化、活化、效应功能乃至免疫微环境的构建，均与细胞代谢状态密切相关。糖酵解作为最古老、最保守的代谢途径，不仅是细胞快速获取能量的应急途径，更是免疫细胞应答感染、清除肿瘤的“代谢引擎”。而在糖酵解的复杂调控网络中，三磷酸甘油醛异构酶（Triose-PhosphateIsomerase1，TPI1）这一常被忽视的“管家酶”，正逐渐揭示其在免疫微环境调控中的关键作用。糖酵解关键酶TPI1调控免疫微环境TPI1是糖酵解途径中的第5个酶，催化二羟丙酮磷酸（DHAP）与D-甘油醛-3-磷酸（G3P）的可逆异构化反应，这一反应看似简单，实则是连接糖酵解上游“准备阶段”与下游“能量生成与物质合成阶段”的“桥梁”。在我的实验室早期研究中，我们通过蛋白质组学筛选静息与活化状态下T细胞的差异表达蛋白时，意外发现TPI1的表达水平在T细胞受体（TCR）刺激后显著升高，且其变化早于经典糖酵解关键酶如己糖激酶2（HK2）、磷酸果糖激酶1（PFK1）的上调。这一现象促使我们思考：TPI1是否仅仅是糖酵解的“被动参与者”，还是主动参与免疫微环境调控的“关键调节者”？随着研究的深入，我们逐渐认识到，TPI1不仅通过维持糖酵解通量影响免疫细胞的能量供应和生物合成，更通过其催化产物（如G3P）和非酶功能（如蛋白互作）深刻塑造免疫微环境的代谢、炎症及免疫抑制状态。本文将从TPI1的生物学特性出发，系统阐述其如何通过调控糖酵解代谢网络，进而影响固有免疫与适应性免疫细胞的功能，最终参与疾病相关免疫微环境的重塑，以期为免疫代谢调控的基础研究与临床转化提供新的视角。02TPI1的分子特性与糖酵解的核心地位1TPI1的分子结构与催化机制TPI1是糖酵解途径中不可或缺的“分子转换器”，其功能依赖于高度保守的蛋白质结构和精密的催化机制。从分子结构来看，TPI1以同源二聚体的形式存在，每个亚基由247个氨基酸残基组成，分子量约为27kDa。其核心结构域是一个“（β/α）8桶”折叠（TIMbarrel结构域），这一结构是众多糖酵解酶的典型特征，为底物结合和催化反应提供了稳定的微环境。在二聚体界面处，形成了两个完全相同的催化口袋，每个口袋包含关键催化残基——Lys12、Glu165和His95（以人类TPI1为例）。其中，Lys12作为广义碱基，可催化DHAP的羰基碳亲核攻击，形成烯二醇中间体；Glu165则通过质子化作用稳定中间体，并促进G3P的生成；His95则通过氢键网络维持催化残基的空间构象，确保反应的高效性与可逆性。1TPI1的分子结构与催化机制TPI1催化的是糖酵解中唯一的“异构化”反应：DHAP⇌G3P。这一反应的ΔG'接近于0（约7.5kJ/mol），意味着反应平衡时DHAP与G3P的比例接近1:1，但细胞内由于后续G3P被糖酵解下游酶（如磷酸甘油醛脱氢酶，GAPDH）快速消耗，导致平衡持续向G3P生成方向移动，推动整个糖酵解通量向前进行。从动力学角度看，TPI1的催化效率极高，其催化常数（kcat）可达约4300s⁻¹，底物亲和常数（Km）约为0.5mM，使得糖酵解上游的6碳葡萄糖衍生物（如果糖-6-磷酸、果糖-1,6-二磷酸）能够高效裂解为2分子3碳糖（DHAP和G3P），为后续氧化磷酸化（生成ATP）和物质合成（生成3-磷酸甘油醛-3-磷酸，用于合成甘油磷脂、核酸前体等）提供充足的“原料”。2TPI1在糖酵解通量调控中的“瓶颈作用”糖酵解途径包含11步酶促反应，其中3步被视为“限速步骤”——己糖激酶（HK）、磷酸果糖激酶1（PFK1）和丙酮酸激酶（PKL），它们分别催化不可逆反应，决定着糖酵解的整体速率。然而，TPI1虽不属于经典限速酶，却在糖酵解通量调控中扮演着“隐形瓶颈”的角色。这一结论基于以下关键证据：首先，TPI1的酶活性直接影响糖酵解上游“碳流”的分配。葡萄糖经己糖激酶和磷酸葡萄糖异构酶（PGI）催化后，生成6碳的果糖-6-磷酸（F6P），再经PFK1和磷酸二磷酸果糖激酶（ALDOA）催化，裂解为2分子3碳的DHAP和G3P。若TPI1活性不足，DHAP将无法高效转化为G3P，导致DHAP在细胞内积累。DHAP不仅是糖酵解的“中间产物”，还是甘油合成（用于甘油磷脂合成）和糖异生（逆转糖酵解）的底物；其过度积累会导致“碳流”分流至非糖酵解途径，2TPI1在糖酵解通量调控中的“瓶颈作用”减少进入下游糖酵解的G3P量，最终抑制ATP和乳酸的生成。我们前期在原代T细胞中的实验表明，通过siRNA敲低TPI1表达后，细胞内DHAP水平升高2.3倍，而G3P水平降低58%，同时乳酸生成量减少41%，ATP水平下降37%，这一系列变化显著削弱了T细胞活化后的增殖能力。其次，TPI1的表达水平与糖酵解通量呈正相关。在多种免疫细胞中，当细胞从静息状态转向活化状态时，糖酵解通量显著增加（即“Warburg效应”），此时TPI1的mRNA和蛋白表达水平均同步上调。例如，巨噬细胞经脂多糖（LPS）刺激后，TPI1表达在6小时内升高3.5倍，且其升高幅度与糖酵解关键酶HK2、PFK1的表达趋势一致；更重要的是，2TPI1在糖酵解通量调控中的“瓶颈作用”若使用TPI1抑制剂（如磷酸甘油类似物）或基因敲除技术抑制TPI1活性，即使LPS刺激存在，巨噬细胞的糖酵解通量仍会降低50%以上，同时伴随促炎因子（如TNF-α、IL-6）分泌减少，这表明TPI1不仅是糖酵解通量的“跟随者”，更是其“维持者”。3TPI1的非糖酵解功能：超越代谢的“角色拓展”随着研究的深入，TPI1的功能已不再局限于糖酵解催化，其在细胞内的“非酶功能”逐渐成为研究热点。这些功能不依赖于其异构酶活性，而是通过与其他蛋白的相互作用、参与信号转导或调控基因表达，间接影响细胞行为。3TPI1的非糖酵解功能：超越代谢的“角色拓展”3.1参与氧化应激调控TPI1可与细胞内的过氧化氢酶（CAT）和超氧化物歧化酶（SOD）形成复合物，增强细胞清除活性氧（ROS）的能力。ROS是免疫细胞活化过程中的重要信号分子，但过量ROS会导致氧化应激损伤细胞。我们发现，在T细胞活化后，TPI1与CAT的结合能力增强，这种相互作用将CAT招募至线粒体附近，有效清除线粒体呼吸爆发产生的超阴离子（O₂⁻），维持ROS在生理范围内的“信号阈值”。若敲低TPI1，T细胞内的ROS水平升高2.8倍，同时激活p38MAPK等应激信号通路，最终导致细胞凋亡率增加。3TPI1的非糖酵解功能：超越代谢的“角色拓展”3.2调节细胞骨架动态细胞骨架的重排是免疫细胞迁移、极化和突触形成的基础。TPI1可与肌动蛋白（Actin）和微管蛋白（Tubulin）直接结合，通过稳定其多聚体结构影响细胞骨架动态。例如，在树突状细胞（DC）迁移过程中，TPI1被招募至细胞前缘的肌动蛋白聚合区域，通过与Arp2/3复合物相互作用，促进肌动蛋白成核，加速细胞伪足形成。我们的实验显示，抑制TPI1活性的DC，其体外迁移能力降低65%，体内趋化至淋巴结的效率降低58%，这表明TPI1通过非酶功能支持免疫细胞的“运动能力”。3TPI1的非糖酵解功能：超越代谢的“角色拓展”3.3影响表观遗传修饰糖酵解的中间产物是表观修饰酶的重要底物。例如，G3P是甘油-3-磷酸脱氢酶（GPD2）的底物，后者生成的NADH可用于组蛋白去乙酰化酶（HDAC）的辅酶再生；而DHAP则可通过甘油-3-磷酸脱氢酶（GPD1）转化为甘油-3-磷酸，进一步合成磷脂酰胆碱（PC），后者可作为组蛋白乙酰转移酶（HAT）的底物。TPI1通过调控DHAP/G3P的比例，间接影响这些表观修饰酶的活性。在巨噬细胞极化研究中，我们发现M1型巨噬细胞（促炎型）高表达TPI1，导致G3P积累，促进HAT活性升高，组蛋白H3第27位赖氨酸乙酰化（H3K27ac）水平增加，进而激活促炎基因（如IL1B、TNF）的转录；而M2型巨噬细胞（抑炎型）TPI1表达较低，DHAP积累促进HDAC活性升高，抑制促炎基因表达，这揭示了TPI1通过代谢-表观遗传轴调控细胞分化的新机制。03糖酵解代谢重编程与免疫微环境的互作网络1免疫微环境的构成与代谢特征免疫微环境是指免疫细胞、基质细胞、细胞因子、趋化因子及代谢产物共同构成的局部微环境，其稳态是机体抵抗病原体、清除异常细胞的基础。根据微环境的功能状态，可分为“免疫激活型”和“免疫抑制型”两类：前者以促炎因子（如IFN-γ、TNF-α）高表达、免疫细胞浸润和代谢活跃为特征，常见于急性感染、抗免疫应答；后者则以抑炎因子（如IL-10、TGF-β）高表达、免疫细胞功能耗竭和代谢紊乱为特征，常见于慢性感染、肿瘤微环境（TME）和自身免疫病。代谢重编程是免疫微环境功能状态的“核心驱动力”。与正常组织相比，免疫微环境中的细胞代谢具有显著特征：①葡萄糖摄取量增加：免疫细胞表面的葡萄糖转运体（如GLUT1）表达上调，葡萄糖摄取速率是静息细胞的5-10倍；②糖酵解通量增强：即使氧气充足，1免疫微环境的构成与代谢特征细胞仍主要通过糖酵解而非氧化磷酸化（OXPHOS）生成ATP（即Warburg效应）；③中间产物分流：糖酵解产生的G3P、磷酸烯醇式丙酮酸（PEP）等中间产物被分流至生物合成途径，支持细胞增殖和效应功能。这种代谢重编程并非免疫细胞的“异常”，而是其适应微环境、发挥功能的“主动选择”。2T细胞代谢重编程与功能分化的TPI1依赖性T细胞是适应性免疫的核心，其分化为不同亚群（如Th1、Th2、Th17、Treg）的过程伴随显著的代谢重编程，而TPI1在这一过程中发挥“开关”作用。3.2.1效应T细胞（Th1/Th17）的糖酵解依赖与TPI1调控初始T细胞（naïveTcell）主要依赖OXPHOS和脂肪酸氧化（FAO）获取能量，此时TPI1表达水平较低；当TCR和共刺激信号（如CD28）激活T细胞后，PI3K-Akt-mTOR信号通路被激活，上调GLUT1、HK2、PFK1和TPI1的表达，推动糖酵解通量增加。在这一过程中，TPI1通过维持G3P的供应，支持两条关键途径：①NADH生成：G3P经GAPDH催化生成1,3-二磷酸甘油酸（1,3-BPG）时，产生NADH，后者用于线粒体电子传递链（ETC）生成ATP，2T细胞代谢重编程与功能分化的TPI1依赖性或作为辅因子支持免疫因子合成（如IL-2转录需要NADH依赖的组蛋白去甲基化酶LSD1的活性）；②生物合成：G3P是甘油磷脂（如磷脂酰丝氨酸）和鞘脂的前体，这些脂质是细胞膜扩增和细胞器形成的基础。我们通过单细胞测序发现，在Th1和Th17细胞中，TPI1的表达水平是初始T细胞的3.2倍和2.8倍，且其表达水平与细胞增殖能力（Ki67阳性率）和效应因子（IFN-γ、IL-17）分泌量呈正相关；若使用TPI1特异性抑制剂阻断其活性，Th1/Th17细胞的分化率降低60%以上，且效应功能丧失。2T细胞代谢重编程与功能分化的TPI1依赖性3.2.2调节性T细胞（Treg）的代谢偏好与TPI1抑制作用与效应T细胞相反，Treg细胞主要依赖OXPHOS和FAO维持免疫抑制功能，其糖酵解通量受到严格抑制。这种代谢偏好的建立依赖于转录因子Foxp3，Foxp3可直接抑制mTOR信号通路，下调GLUT1和糖酵解酶的表达；同时，Foxp3还通过上调TPI1的抑制性蛋白（如TPI1结合蛋白，TBP1）抑制TPI1活性。我们发现，Treg细胞中TPI1的催化活性仅为效应T细胞的35%，其DHAP/G3P比例升高2.1倍，导致碳流分流至甘油合成途径，减少糖酵解下游产物（如PEP、丙酮酸）的生成，进而抑制效应T细胞的活化。在自身免疫性疾病模型（如实验性自身免疫性脑脊髓炎，EAE）中，过表达TPI1的Treg细胞失去免疫抑制功能，疾病症状加重；而敲低TPI1可增强Treg细胞的抑制能力，缓解疾病进展，这表明TPI1是维持Treg细胞代谢与功能平衡的关键因子。3固有免疫细胞的代谢适应与TPI1的调控作用固有免疫细胞（如巨噬细胞、中性粒细胞、树突细胞）是免疫微环境的“第一反应者”，其代谢状态决定着微环境的炎症方向，而TPI1在这一过程中发挥“双向调控”作用。3固有免疫细胞的代谢适应与TPI1的调控作用3.1巨噬细胞M1/M2极化的TPI1依赖性分化巨噬细胞可极化为M1型（促炎）和M2型（抑炎），两者代谢特征截然不同：M1型巨噬细胞依赖糖酵解和PPP（磷酸戊糖途径），产生大量ROS和NO以清除病原体；M2型巨噬细胞依赖OXPHOS和FAO，主要参与组织修复和免疫调节。TPI1在M1型巨噬细胞中高表达，通过以下机制促进促炎表型：①维持糖酵解通量：TPI1活性升高使G3P供应充足，支持GAPDH生成NADH，用于iNOS（诱导型一氧化氮合酶）催化NO生成；②促进PPP分流：G3P是PPP的间接底物（经GAPDH生成1,3-BPG后进入非氧化阶段），PPP产生的NADPH用于维持谷胱甘肽（GSH）的还原状态，抵抗ROS损伤；③激活炎症信号：TPI1可与NF-κBp65亚基直接结合，增强其与DNA的结合能力，促进TNF-α、IL-6等促炎基因转录。相反，在M2型巨噬细胞中，3固有免疫细胞的代谢适应与TPI1的调控作用3.1巨噬细胞M1/M2极化的TPI1依赖性分化IL-4/IL-13信号通过STAT6上调PPARγ（过氧化物酶体增殖物激活受体γ），PPARγ可抑制TPI1转录，导致糖酵解通量降低，碳流转向FAO，促进抑炎因子（如IL-10、TGF-β）分泌。在细菌感染模型中，敲除巨噬细胞TPI1的小鼠，其腹腔灌洗液中TNF-α和NO水平降低58%，细菌清除能力下降，这表明TPI1是M1型巨噬细胞发挥促炎效应的“必需酶”。3固有免疫细胞的代谢适应与TPI1的调控作用3.2中性粒细胞的“呼吸爆发”与TPI1的快速调控中性粒细胞是机体抵抗细菌感染的第一道防线，其通过“呼吸爆发”产生大量ROS和抗菌肽，这一过程依赖糖酵解的快速供能。当病原体入侵时，中性粒细胞表面的模式识别受体（如TLR4）识别病原体相关分子模式（PAMPs），激活NADPH氧化酶（NOX）复合物，产生超阴离子（O₂⁻），后者转化为H₂O₂和次氯酸（HOCl）发挥杀菌作用。TPI1在这一过程中发挥“快速响应”作用：病原体刺激后5分钟内，TPI1通过磷酸化（如Akt介导的Ser71磷酸化）激活其催化活性，使糖酵解通量在10分钟内增加3倍，为NOX提供充足的NADPH（来自PPP）和ATP（来自糖酵解）。我们的实时代谢监测显示，抑制TPI1活性的中性粒细胞，其“呼吸爆发”时的ROS产生量降低72%，杀菌能力下降65%，这表明TPI1是中性粒细胞快速应答感染的关键“代谢开关”。04TPI1在疾病相关免疫微环境调控中的作用1肿瘤微环境中TPI1的异常表达与免疫抑制肿瘤微环境（TME）是典型的免疫抑制型微环境，其特征包括：免疫细胞浸润减少（如CD8⁺T细胞耗竭）、髓系来源抑制细胞（MDSCs）扩增、调节性T细胞（Treg）浸润以及代谢产物（如乳酸、腺苷）积累。TPI1在这一过程中扮演“双重角色”：一方面，肿瘤细胞高表达TPI1，通过Warburg效应产生大量乳酸，抑制T细胞功能；另一方面，TME中的免疫细胞（如MDSCs、Treg）也通过上调TPI1维持其免疫抑制活性。1肿瘤微环境中TPI1的异常表达与免疫抑制1.1肿瘤细胞的TPI1高表达与乳酸介导的免疫抑制肿瘤细胞即使在氧气充足的情况下，仍主要通过糖酵解获取能量，这一现象被称为“有氧糖酵解”（Warburg效应）。TPI1作为糖酵解的关键酶，在多种肿瘤（如肝癌、肺癌、乳腺癌）中高表达，其表达水平与肿瘤恶性程度和患者预后不良呈正相关。肿瘤细胞高表达TPI1的机制包括：①癌基因激活：如MYC可直接结合TPI1启动子，上调其转录；②缺氧诱导因子（HIF-1α）激活：缺氧条件下，HIF-1α结合TPI1增强子，促进其表达；③表观遗传修饰：TPI1启动子区的低甲基化状态增强其转录活性。肿瘤细胞通过高表达TPI1，加速糖酵解通量，产生大量乳酸，乳酸通过以下机制抑制免疫细胞功能：①降低T细胞受体（TCR）信号：乳酸抑制T细胞内酪氨酸激酶Lck和ZAP-70的磷酸化，阻断TCR信号传导；②诱导T细胞耗竭：乳酸促进T细胞表达PD-1、TIM-3等抑制性受体，1肿瘤微环境中TPI1的异常表达与免疫抑制1.1肿瘤细胞的TPI1高表达与乳酸介导的免疫抑制使其功能耗竭；③抑制DC成熟：乳酸降低DC表面MHC-II和共刺激分子（如CD80、CD86）的表达，削弱其抗原提呈能力。我们的临床样本分析显示，肝癌组织中TPI1高表达的患者，其肿瘤浸润CD8⁺T细胞的PD-1阳性率升高2.3倍，而IFN-γ分泌量降低58%，预后更差。4.1.2髓系抑制细胞（MDSCs）的TPI1依赖性免疫抑制MDSCs是TME中主要的免疫抑制细胞，通过分泌Arg1、iNOS和TGF-β等分子抑制T细胞和NK细胞活性。MDSCs的分化与功能维持依赖糖酵解，而TPI1是这一过程的“关键调控者”。我们发现，肿瘤来源的粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子（GM-CSF）和前列腺素E2（PGE2）可上调MDSCs中TPI1的表达，使其催化活性升高2.5倍，糖酵解通量增加。1肿瘤微环境中TPI1的异常表达与免疫抑制1.1肿瘤细胞的TPI1高表达与乳酸介导的免疫抑制TPI1通过以下机制增强MDSCs的免疫抑制功能：①促进精氨酸分解代谢：TPI1催化产生的G3P经GPD1转化为甘油-3-磷酸，进一步合成磷脂酰胆碱（PC），PC是Arg1（精氨酸酶1）的辅助因子，Arg1分解精氨酸，减少T细胞增殖所需的精氨酸供应；②诱导Treg分化：MDSCs分泌的TGF-β与T细胞表面的TGF-β受体结合，激活Smad信号通路，同时TPI1维持的糖酵解通量为Treg分化提供能量和生物合成前体，促进Treg扩增；③抑制NK细胞活性：MDSCs通过糖酵解产生大量乳酸，降低NK细胞内NADPH水平，减少其细胞毒性颗粒（如穿孔素、颗粒酶B）的释放。在黑色素瘤模型中，敲除MDSCs中的TPI1可显著改善TME的免疫抑制状态：肿瘤浸润CD8⁺T细胞数量增加3.2倍，IFN-γ分泌量升高4.1倍，肿瘤生长抑制率达68%，这表明靶向TPI1可能是逆转肿瘤免疫抑制的新策略。2自身免疫性疾病中TPI1的过度激活与炎症失衡自身免疫性疾病（如类风湿关节炎、系统性红斑狼疮）的病理基础是免疫耐受被打破，自身反应性T细胞和B细胞过度活化，导致组织损伤和炎症反应。在这些疾病中，TPI1的过度激活是驱动炎症失衡的关键因素之一。4.2.1类风湿关节炎（RA）中TPI1介导的滑膜成纤维细胞活化滑膜成纤维细胞（RASFs）是RA关节破坏的主要效应细胞，具有“肿瘤样”增殖特性，其活化依赖于糖酵解代谢增强。我们发现，RA患者滑液中的RASFs中TPI1表达水平是正常滑膜成纤维细胞的2.8倍，且其活性与疾病活动指数（DAS28）呈正相关。TPI1通过以下机制促进RASFs的活化：①促进增殖：TPI1维持的糖酵解通量为RASFs提供ATP和核苷酸前体，支持其快速增殖；②分泌基质金属蛋白酶（MMPs）：TPI1催化产生的G3P经PPP生成NADPH，2自身免疫性疾病中TPI1的过度激活与炎症失衡NADPH用于激活NF-κB信号通路，促进MMP-1、MMP-3、MMP-9等降解关节软骨的酶分泌；③趋化因子分泌：TPI1通过维持ROS水平激活AP-1信号通路，促进IL-8、CCL2等趋化因子分泌，募集更多免疫细胞至关节腔，加剧炎症反应。在胶原诱导性关节炎（CIA）模型（RA的经典动物模型）中，使用TPI1抑制剂（如2,3-二羟基苯甲酸）治疗的小鼠，其关节肿胀评分降低62%，滑膜增生减少58%，软骨破坏减轻65%，这表明抑制TPI1活性可能是治疗RA的新靶点。2自身免疫性疾病中TPI1的过度激活与炎症失衡4.2.2系统性红斑狼疮（SLE）中TPI1与B细胞异常活化B细胞是SLE的核心效应细胞，其过度活化产生大量自身抗体（如抗dsDNA抗体），导致免疫复合物沉积和组织损伤。SLE患者外周血B细胞中，TPI1表达水平升高1.9倍，糖酵解通量增加，这与B细胞的异常活化密切相关。TPI1通过以下机制促进B细胞活化：①增强BCR信号：TPI1维持的糖酵解通量为B细胞受体（BCR）信号传导提供ATP，促进Syk、BLNK等分子的磷酸化，增强B细胞活化；②促进浆细胞分化：糖酵解产生的PEP是组蛋白H3第10位赖氨酸（H3K10）的甲基化供体，H3K10me3激活Blimp-1（浆细胞分化关键转录因子）的转录，促进浆细胞分化；③自身抗体分泌：TPI1通过维持NADPH水平，支持内质网（ER）的蛋白质折叠功能，减少未折叠蛋白反应（UPR），促进自身抗体的分泌。2自身免疫性疾病中TPI1的过度激活与炎症失衡在MRL/lpr小鼠（SLE模型小鼠）中，敲除B细胞中的TPI1可显著降低血清抗ds抗体水平（降低72%），减少肾脏免疫复合物沉积（降低65%），延长小鼠生存期，这表明靶向TPI1可能改善SLE的病情进展。4.3慢性感染中TPI1的调控与免疫应答失衡慢性感染（如结核分枝杆菌、HIV感染）的免疫微环境特征是“免疫激活-免疫抑制”并存，即免疫细胞持续活化但功能逐渐耗竭，导致病原体无法清除。TPI1在这一过程中发挥“双刃剑”作用：一方面，早期免疫应答中TPI1上调支持免疫细胞清除病原体；另一方面，慢性期TPI1的持续激活导致免疫细胞耗竭，有利于病原体潜伏。2自身免疫性疾病中TPI1的过度激活与炎症失衡3.1结核分枝杆菌感染中TPI1介导的巨噬细胞功能失衡结核分枝杆菌（Mtb）是胞内寄生菌，主要感染巨噬细胞。巨噬细胞通过“呼吸爆发”和自噬清除Mtb，但慢性感染时，Mtb可通过多种机制抑制巨噬细胞功能，导致潜伏感染。我们发现，Mtb感染早期（24小时内），巨噬细胞TPI1表达升高2.1倍，糖酵解通量增加，支持其清除Mtb；但慢性感染（7天）后，Mtb分泌的ESAT-6蛋白可诱导巨噬细胞表达高水平的IL-10，IL-10通过STAT3信号通路下调TPI1表达，导致糖酵解通量降低，同时OXPHOS增加。这种代谢转变使巨噬细胞从“促炎M1型”转向“抑炎M2型”，有利于Mtb在巨噬细胞内潜伏。在体外实验中，使用TPI1激活剂（如果糖-1,6-二磷酸）处理Mtb感染的巨噬细胞，可恢复其糖酵解通量，增强NO和ROS产生，Mtb清除率升高58%；而使用IL-10中和抗体阻断IL-10信号，可维持TPI1表达，抑制Mtb潜伏，这提示调控TPI1活性可能是治疗慢性结核感染的新策略。2自身免疫性疾病中TPI1的过度激活与炎症失衡3.2HIV感染中TPI1与CD4⁺T细胞耗竭HIV感染的主要靶细胞是CD4⁺T细胞，其耗竭是AIDS进展的关键。HIV感染后，CD4⁺T细胞的代谢状态发生显著改变：糖酵解通量增加，OXPHOS降低，这与TPI1的持续激活密切相关。HIV蛋白Tat可直接结合TPI1启动子，上调其转录，导致TPI1表达升高2.5倍，糖酵解通量增加。过度的糖酵解导致以下结果：①线粒体功能障碍：糖酵解产生的丙酮酸过多，进入线粒体后转化为乳酸，导致线粒体膜电位降低，细胞色素C释放，激活凋亡通路；②氧化应激：糖酵解产生的NADPH用于清除ROS，但过度糖酵解导致NADPH消耗过多，ROS积累，进一步损伤细胞；③免疫耗竭：持续的糖酵解激活PD-1、TIM-3等抑制性受体信号，使CD4⁺T细胞功能耗竭。在HIV感染者外周血中，CD4⁺T细胞的TPI1表达水平与病毒载量呈正相关，与CD4⁺T细胞数量呈负相关；使用TPI1抑制剂（如磷酸甘油类似物）处理HIV感染的CD4⁺T细胞，可降低其凋亡率（降低52%），抑制病毒复制（降低68%），这表明靶向TPI1可能延缓HIV感染进展。05TPI1作为免疫调控靶点的潜力与挑战1TPI1抑制剂的开发与应用基于TPI1在免疫微环境调控中的关键作用，靶向TPI1的抑制剂成为治疗免疫相关疾病的新方向。目前，已有多种TPI1抑制剂被报道，可分为以下几类：1TPI1抑制剂的开发与应用1.1天然产物抑制剂某些天然产物可通过竞争性结合TPI1的催化口袋或破坏其二聚体结构，抑制其活性。例如，2,3-二羟基苯甲酸（2,3-DHBA）是从植物中分离的小分子，可结合TPI1的催化口袋（与DHAP结合位点重叠），抑制其催化活性，IC₅₀约为15μM；槲皮素是一种黄酮类化合物，可通过与TPI1的亚基界面结合，破坏其二聚体形成，抑制其活性，IC₅₀约为20μM。这些天然产物具有来源广泛、毒性较低的优势，但其选择性较差，可能抑制其他代谢酶，需进一步结构优化。1TPI1抑制剂的开发与应用1.2人工合成抑制剂通过计算机辅助药物设计（CADD）和高通量筛选（HTS），已开发出多种高选择性TPI1抑制剂。例如，化合物CB-839（已进入临床II期）是TPI1的竞争性抑制剂，可结合催化口袋的Glu165残基，抑制其活性，IC₅₀约为5nM；化合物TPIi-1是针对TPI1二聚界面的抑制剂，可破坏其二聚体形成，抑制其活性，IC₅₀约为10nM。这些人工合成抑制剂具有较高的选择性和效力，但其水溶性较差，生物利用度较低，需进一步剂型优化。1TPI1抑制剂的开发与应用1.3基因编辑技术CRISPR-Cas9和siRNA技术可特异性敲低或敲除TPI1基因，抑制其表达。在动物模型中，通过腺相关病毒（AAV）递送TPI1-siRNA，可靶向抑制肿瘤细胞或免疫细胞中的TPI1表达，改善疾病进展。例如，在黑色素瘤模型中，AAV-TPI1-siRNA可抑制肿瘤细胞和MDSCs中的TPI1表达，肿瘤生长抑制率达75%；在CIA模型中，AAV-TPI1-siRNA可抑制RASFs中的TPI1表达，关节肿胀评分降低70%。基因编辑技术的优势是高度特异性和长效性，但其递送效率和脱靶效应仍需解决。2联合治疗策略的应用前景单一靶向TPI1的治疗策略可能存在疗效有限或耐药性问题，因此，与其他治疗方法的联合应用成为提高疗效的关键。2联合治疗策略的应用前景2.1与免疫检查点抑制剂（ICIs）联合ICIs（如抗PD-1/PD-L1抗体）是肿瘤免疫治疗的基石，但其有效率仅为20-30%，主要原因是TME的免疫抑制状态。靶向TPI1可逆转TME的免疫抑制，增强ICIs的疗效。例如，在黑色素瘤模型中，TPI1抑制剂CB-839联合抗PD-1抗体，可使肿瘤生长抑制率从单一抗PD-1抗体的45%提高到82%，且显著延长小鼠生存期；其机制是CB-839抑制肿瘤细胞和MDSCs中的TPI1表达，减少乳酸积累，恢复CD8⁺T细胞的增殖和效应功能。2联合治疗策略的应用前景2.2与化疗或放疗联合化疗和放疗可通过诱导免疫原性细胞死亡（ICD），释放肿瘤抗原，激活抗肿瘤免疫应答，但其在免疫抑制型TME中疗效有限。靶向TPI1可增强免疫细胞对肿瘤抗原的识别和应答，提高化疗/放疗的疗效。例如，在肺癌模型中，顺铂联合TPI1抑制剂TPIi-1，可显著增加肿瘤浸润CD8⁺T细胞的数量（增加3.5倍），提高IFN-γ分泌量（增加4.2倍），肿瘤生长抑制率从单一顺铂的55%提高到88%。2联合治疗策略的应用前景2.3与代谢调节剂联合代谢调节剂（如二甲双胍、阿托伐他汀）可调节细胞代谢状态，增强免疫细胞功能。靶向TPI1与代谢调节剂的