Cell重磅！无论抗癌，还是抗感染，强大的免疫系统需要“镁”力！

本文转载自“中国生物技术网”公众号。

在哺乳动物细胞内，镁（Mg）是最重要的微量营养素之一，数百种酶都需要镁离子作为必需的辅助因子。镁参与人体300多种化学反应。它不仅帮助肌肉收缩，协助神经发送和接受信息，还辅助心脏稳定地跳动。此外，镁还使我们的免疫系统变得更强大。大多数人可以通过摄入绿叶蔬菜、全谷物和豆类等食物补充镁。

在过去二十年里，镁在生物体中的作用已被广泛研究，尤其是血液中的镁（血清镁）水平与免疫系统的联系。血清镁含量是免疫系统抵御病原体和癌细胞能力的一个重要因素。因此，缺乏镁与多种疾病有关，包括感染和癌症。然而，迄今为止，关于镁是如何影响免疫系统的科学家还知之甚少。

北京时间1月20日凌晨，发表在Cell上的一项最新研究中，来自瑞士巴塞尔大学的研究团队发现，T细胞只有在富含镁的环境下才能有效地消除异常或受感染的细胞，使免疫系统有效运作。这一发现将对癌症治疗具有重要意义。

研究成果（图源：Cell）

先前的研究发现，饮食中镁摄入量低和低镁血症与各种疾病的病理生理学有关，包括感染和癌症。有研究显示，在喂食缺乏镁饮食的小鼠中，癌细胞的转移性扩散加速，并且由于诱导的T细胞激酶（ITK）活性不足，动物对流感病毒的防御能力也受到了影响。

在这些模型中，细胞外镁是否有助于形成适应性免疫反应尚未被评估。CD8+ T细胞是适应性免疫系统的重要组成部分，在识别和清除感染或恶性转化细胞方面发挥着重要作用。

在这项新研究中，研究人员发现，CD8+T细胞只有在富含镁的环境中才能有效地消除异常或被感染细胞。镁对于一种名为LFA-1的T细胞表面蛋白至关重要，LFA-1在T细胞激活中发挥着关键作用。

具体而言，共刺激细胞表面分子LFA-1需要镁在CD8+T细胞上采用其活性构象，从而增加钙流量、信号转导、代谢重编程、免疫突触形成，以及增强的T细胞毒性。

T细胞（蓝色）通过LFA-1形成免疫突触，攻击肿瘤细胞（白色）

研究人员解释说，在非活跃状态下，LFA-1处于弯曲的结构中，因此不能有效地与感染或异常细胞结合。这正是镁发挥作用的地方。如果在T细胞附近有高水平的镁，它就会与LFA-1结合，并确保其保持活性。

镁对T细胞的功能至关重要，这一事实可能是现代癌症免疫疗法的一个非常重要的发现。这些疗法的目的是调动免疫系统（尤其是细胞毒性T细胞）来对抗癌细胞。在实验模型中，研究人员证实，T细胞对癌细胞的免疫反应因肿瘤中局部镁水平的增加而得到加强。

通过分析之前的癌症患者临床数据，研究人员证明，免疫疗法对血清镁水平不足的患者效果较差。

总之，这些发现在概念上将共刺激和营养感知联系了起来，并指出“镁-LFA-1”轴是一个治疗性的生物系统。

研究通讯作者、巴塞尔大学生物医学系Christoph Hess教授说：“根据现有数据，我们还不能回答经常摄入镁是否会影响患癌症风险的问题。下一步，我们计划进行前瞻性研究，以测试镁作为免疫系统催化剂的临床效果。”

排版|乔维钧

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参考资料：

[1]Magnesium sensing via LFA-1 regulates CD8+ T cell effector function. Doi:org/10.1016/j.cell.2021.12.039