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慢性炎癥性疾病和癌癥中的訓(xùn)練免疫

-01-前言

在免疫學(xué)領(lǐng)域,“訓(xùn)練免疫”(Trained Immunity, TRIM)的發(fā)現(xiàn)顛覆了傳統(tǒng)免疫記憶僅屬于適應(yīng)性免疫的認知。過去十年間,研究逐漸揭示:先天免疫系統(tǒng)也能通過表觀遺傳和代謝重編程形成“記憶”,從而對后續(xù)刺激產(chǎn)生增強或抑制的長期反應(yīng)。這一機制不僅在感染防御中發(fā)揮關(guān)鍵作用,更與慢性炎癥性疾病(如動脈粥樣硬化、類風濕性關(guān)節(jié)炎)和癌癥的發(fā)生、發(fā)展密切相關(guān)。 慢性炎癥是癌癥、心血管疾病等重大疾病的共同病理基礎(chǔ),而訓(xùn)練免疫的“雙刃劍”特性使其成為調(diào)控疾病進程的關(guān)鍵靶點。例如,訓(xùn)練免疫既能通過增強抗腫瘤反應(yīng)抑制癌癥,也可能因過度激活炎癥通路加劇組織損傷。本文將從機制到應(yīng)用,系統(tǒng)解析訓(xùn)練免疫在健康與疾病中的復(fù)雜角色,并探討其臨床轉(zhuǎn)化潛力。

-02-什么是訓(xùn)練免疫

訓(xùn)練免疫是先天免疫細胞(如單核細胞、巨噬細胞、自然殺傷細胞)在短暫接觸病原體或內(nèi)源性刺激后,通過表觀遺傳和代謝重編程形成的長期功能增強狀態(tài)。這種“記憶”不依賴基因突變,而是通過染色質(zhì)修飾(如組蛋白甲基化)和代謝通路(如糖酵解、谷氨酰胺代謝)的調(diào)控實現(xiàn)。 

其作用機制包括以下三個方面: 

表觀遺傳重編程   

刺激物(如β-葡聚糖、卡介苗)激活模式識別受體(PRR),觸發(fā)組蛋白修飾(如H3K4me3),開放促炎基因(如TNF-α、IL-6)的啟動子區(qū)域,使其在二次刺激時快速響應(yīng)。 

代謝重塑  

誘導(dǎo)糖酵解和膽固醇合成增強,提供能量和代謝中間體,維持細胞的“促炎表型”。

 細胞類型擴展

不僅限于免疫細胞,造血干細胞、間充質(zhì)干細胞甚至上皮細胞也能通過訓(xùn)練免疫傳遞記憶。 例如,β-葡聚糖預(yù)處理可誘導(dǎo)中性粒細胞表觀遺傳重編程,使其在腫瘤微環(huán)境中釋放活性氧(ROS),抑制腫瘤生長。這種非特異性免疫增強為抗感染和抗腫瘤提供了新思路,但也可能因持續(xù)炎癥導(dǎo)致病理損傷。 

-03-訓(xùn)練免疫在感染中的作用

訓(xùn)練免疫最初被發(fā)現(xiàn)于對抗病原體再感染的過程中。例如卡介苗,接種后不僅預(yù)防結(jié)核病,還能通過重編程造血干細胞,增強對呼吸道病毒(如流感病毒、新冠病毒)的廣譜保護。另一個例子是β-葡聚糖,真菌細胞壁成分可訓(xùn)練單核細胞,使其二次接觸病原體時大量分泌TNF-α和IL-6,加速病原清除。 

這種機制有其特定的優(yōu)勢,第一能夠快速響應(yīng),與適應(yīng)性免疫需數(shù)周形成記憶不同,訓(xùn)練免疫在數(shù)天內(nèi)即可激活。其次可以提供廣譜保護,針對不同病原體(如細菌、病毒、真菌)形成非特異性防御。 

然而,過度訓(xùn)練可能導(dǎo)致免疫耐受或炎癥風暴。例如,長期暴露于脂多糖(LPS)會誘導(dǎo)巨噬細胞“耐受”,抑制后續(xù)免疫反應(yīng),增加敗血癥風險。

-04-訓(xùn)練免疫在慢性炎癥性疾病中的作用

慢性炎癥性疾病中,訓(xùn)練免疫常表現(xiàn)為促炎表型的持續(xù)激活,引起代謝失衡和表觀遺傳鎖定。例如,胰島素抵抗通過mTOR通路增強巨噬細胞糖酵解,促使其在脂肪組織中釋放IL-6,加劇代謝性炎癥;組蛋白修飾使促炎基因長期開放,即使初始刺激消失,炎癥仍持續(xù)。 

這些改變會驅(qū)動病理進程:包括動脈粥樣硬化,高膽固醇血癥訓(xùn)練單核細胞,使其在血管壁中分泌更多IL-1β和TNF-α,促進斑塊形成;類風濕性關(guān)節(jié)炎,自身抗原(如瓜氨酸化蛋白)誘導(dǎo)巨噬細胞表觀遺傳重編程,持續(xù)釋放促炎因子,加劇關(guān)節(jié)破壞;以及神經(jīng)退行性疾病,小膠質(zhì)細胞的訓(xùn)練免疫導(dǎo)致β-淀粉樣蛋白清除能力下降,同時釋放過量炎癥介質(zhì),加速神經(jīng)損傷。 

-05-訓(xùn)練免疫在癌癥中的作用

訓(xùn)練免疫在癌癥中呈現(xiàn)“矛盾角色”:一方面產(chǎn)生抗腫瘤效應(yīng),例如β-葡聚糖能夠訓(xùn)練中性粒細胞產(chǎn)生ROS,直接殺傷腫瘤細胞;此外,卡介苗通過激活巨噬細胞的M1表型,增強腫瘤免疫監(jiān)視,已用于膀胱癌治療。 

而另一方面,訓(xùn)練免疫也有促腫瘤作用:慢性炎癥訓(xùn)練巨噬細胞向M2表型極化,分泌IL-10和VEGF,促進血管生成和免疫抑制;此外,腫瘤微環(huán)境中的乳酸和缺氧誘導(dǎo)巨噬細胞糖酵解,促使其分泌IL-1β,加速腫瘤轉(zhuǎn)移。例如,肝癌患者中,HBV感染誘導(dǎo)的免疫耐受狀態(tài)可能通過訓(xùn)練免疫促進腫瘤免疫逃逸。 

-06-靶向訓(xùn)練免疫的治療策略

針對訓(xùn)練免疫的“雙刃劍”特性,治療需精準調(diào)控: 

一方面需要抑制病理性訓(xùn)練免疫:通過表觀遺傳抑制劑,如組蛋白甲基轉(zhuǎn)移酶抑制劑,可阻斷促炎基因的持續(xù)激活,用于類風濕性關(guān)節(jié)炎治療;蛘咄ㄟ^代謝干預(yù),抑制糖酵解(如2-DG)或甲羥戊酸途徑,逆轉(zhuǎn)巨噬細胞的促炎表型。另一方面需要增強保護性訓(xùn)練免疫,如疫苗佐劑:β-葡聚糖與腫瘤疫苗聯(lián)用,增強抗腫瘤T細胞應(yīng)答。此外,通過個性化治療,根據(jù)患者炎癥狀態(tài)調(diào)整干預(yù)策略。 

-07-小結(jié)

訓(xùn)練免疫重新定義了先天免疫的“記憶”能力,其在慢性炎癥和癌癥中的雙重角色為疾病治療提供了新范式。“訓(xùn)練免疫既是疾病的推手,也是治療的鑰匙” ,唯有平衡其促炎與保護效應(yīng),方能解鎖人類對抗慢性疾病的新紀元。 

參考文獻:

Trainedimmunity in chronic inflammatory diseases and cancer. Nat Rev Immunol.2025Jan 31

       原文標題 : 慢性炎癥性疾病和癌癥中的訓(xùn)練免疫

聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權(quán)或其他問題,請聯(lián)系舉報。

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