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Nature reviews. Immunology | 训练免疫在慢性炎症性疾病和癌症中的作用

Nature reviews. Immunology | 训练免疫在慢性炎症性疾病和癌症中的作用
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本文系统综述了训练免疫在感染、慢性炎症和癌症中的双重作用,揭示其作为疾病共病机制的中心地位,并提出靶向训练免疫的治疗新策略。

 

文献概述

本文《Trained immunity in chronic inflammatory diseases and cancer》,发表于《Nature reviews. Immunology》杂志,回顾并总结了训练免疫(TRIM)在感染防御、慢性炎症相关疾病以及癌症中的关键作用。文章系统阐述了TRIM的分子机制,特别是其在造血干细胞和祖细胞中的表观遗传重编程过程,即“中枢训练免疫”,并指出该机制不仅介导长期保护性免疫,也可驱动多种慢性炎症性疾病的共病发生。此外,文章还探讨了TRIM在抗肿瘤免疫中的潜在益处及其在肿瘤微环境中可能促进免疫抑制的矛盾角色。研究进一步强调,靶向IL-1β等信号通路可能成为调节TRIM以治疗炎症性疾病或增强癌症免疫治疗的策略。整段通顺、有逻辑,结尾用中文句号,段落结尾使用



背景知识

训练免疫(TRIM)是指先天免疫细胞在接触病原体或其成分后,通过代谢和表观遗传重编程获得长期增强应答能力的现象,区别于适应性免疫的记忆性。TRIM可由β-葡聚糖、卡介苗(BCG)等诱导,主要通过组蛋白修饰改变染色质可及性,使炎症相关基因在再刺激时快速转录。近年来,研究发现TRIM不仅存在于成熟髓系细胞(外周TRIM),还可发生于骨髓中的造血干细胞和祖细胞(HSPCs),形成“中枢TRIM”,其效应可持续数月甚至更久,解释了为何TRIM可影响长期免疫状态。在感染背景下,TRIM提供异源保护,如BCG疫苗降低非结核感染风险。然而,在慢性炎症如牙周炎、类风湿关节炎、动脉粥样硬化中,持续的系统性炎症可诱导HSPCs发生中枢TRIM,导致持续产生高反应性髓系细胞,加剧远端组织损伤,形成疾病共病的免疫基础。此外,TRIM在癌症中具有双重性:一方面可增强抗肿瘤免疫,另一方面可能通过诱导免疫抑制性髓系细胞促进肿瘤进展。靶向TRIM的调控机制,如NLRP3/IL-1β通路,已成为治疗慢性炎症和癌症的新方向。该研究整合了近年在动物模型和临床研究中的突破性发现,为理解慢性疾病机制和开发新型免疫干预策略提供了重要理论框架。段落结尾使用

 

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研究方法与实验

研究综合分析了多项在小鼠模型和人类临床研究中的实验数据,重点利用骨髓移植技术验证中枢训练免疫的因果作用。在牙周炎-关节炎共病模型中,通过结扎诱导牙周炎(LIP)后,将小鼠骨髓移植至健康受体,发现受体在后续关节炎模型中表现出更严重的炎症,表明训练免疫可跨组织传播。类似方法应用于心肌梗死、中风、肥胖和糖尿病模型,均证实训练过的HSPCs可增强动脉粥样硬化、心脏纤维化、肾损伤等病理过程。机制上,通过ChIP-seq、ATAC-seq等表观遗传分析,发现IL-1β和NLRP3炎症小体信号在训练免疫诱导中起核心作用。在人类研究中,利用PET/CT成像技术发现牙周炎患者骨髓造血活性与动脉炎症正相关,支持中枢TRIM在人类疾病共病中的作用。此外,分析冠心病和牙周炎患者外周血单核细胞的细胞因子分泌能力,发现其在体外再刺激后呈高反应性,提示存在训练免疫记忆。在癌症模型中,研究比较了BCG或β-葡聚糖处理对肿瘤生长的影响,并分析了肿瘤相关髓系细胞的表型变化。

关键结论与观点

  • 训练免疫(TRIM)不仅由感染或疫苗诱导提供异源保护,也可在慢性炎症状态下导致“适应不良性TRIM”,加剧多种炎症性疾病的共病
  • 中枢训练免疫(central TRIM)发生在骨髓HSPCs中,通过表观遗传重编程使髓系细胞长期处于高反应状态,是慢性炎症性疾病共病的共同机制
  • 牙周炎、心肌梗死、中风、肥胖和糖尿病等疾病均可诱导HSPCs的训练免疫,导致远端组织如动脉、关节、心脏和肾脏的炎症加重
  • IL-1β和NLRP3炎症小体信号通路是诱导训练免疫的关键机制,阻断该通路可抑制训练免疫并减轻病理
  • 在癌症中,TRIM具有双重作用:一方面可增强抗肿瘤免疫,如BCG在膀胱癌中的疗效;另一方面,慢性炎症诱导的TRIM可能促进免疫抑制性髓系细胞扩增,支持肿瘤进展
  • 人类临床数据支持训练免疫的存在,如牙周炎患者骨髓活性升高,且与心血管风险相关;冠心病患者髓系细胞呈高反应性表型
  • 训练免疫的记忆可长期存在,即使在疾病缓解或代谢恢复正常后仍持续,可能影响治疗效果和疾病复发

研究意义与展望

该研究系统揭示了训练免疫在慢性疾病网络中的核心作用,为理解“一个炎症,多处受累”的临床现象提供了统一机制解释。中枢TRIM作为疾病共病的免疫记忆枢纽,提示干预骨髓免疫重编程可能成为治疗多种慢性病的新策略。

靶向IL-1β等训练免疫关键节点的药物(如canakinumab)已在心血管疾病中显示出降低炎症事件的效果,本研究为其作用机制提供了新解释,并支持其在牙周炎、关节炎等疾病中的潜在应用。此外,训练免疫的双重性提示在癌症免疫治疗中需精细调控:增强有益TRIM(如疫苗佐剂)或抑制有害TRIM(如慢性炎症相关免疫抑制)可能成为个性化治疗方向。

未来研究应进一步探索训练免疫的特异性诱导机制,开发选择性调控策略,并在临床队列中验证训练免疫标志物作为疾病风险或治疗反应的预测指标。同时,生活方式干预(如运动、睡眠)对训练免疫的调节作用也值得深入研究,为非药物干预提供理论依据。

 

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结语

本文全面总结了训练免疫在健康与疾病中的双重角色,强调其不仅是宿主防御的重要机制,也是慢性炎症性疾病共病和癌症进展的关键驱动因素。通过整合动物模型与人类研究,文章确立了中枢训练免疫作为系统性炎症记忆的核心,由HSPCs的表观遗传重编程介导,并通过IL-1β/NLRP3信号通路调控。这一机制解释了为何局部炎症(如牙周炎)可增加远端器官(如心脏、关节)的病理风险。在癌症中,训练免疫的保护与促进作用并存,提示其调控需情境依赖。研究呼吁开发靶向训练免疫的新型疗法,如抑制IL-1β以缓解慢性炎症,或利用BCG等诱导剂增强抗肿瘤免疫。此外,训练免疫的长期性提示早期干预可能改变疾病轨迹。该综述为免疫代谢、慢性病和肿瘤免疫治疗领域提供了重要理论框架,推动从“单一疾病”向“系统免疫状态”管理的转变,具有深远的临床转化潜力。

 

文献来源:
George Hajishengallis, Mihai G Netea, and Triantafyllos Chavakis. Trained immunity in chronic inflammatory diseases and cancer. Nature reviews. Immunology.
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