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炎症记忆和组织对疾病的适应性,超越免疫之外
来源:     时间 : 2023-03-14

我们的身体有一种非凡的能力,可以记住过去与过敏原、病原体、伤口和刺激物的遭遇,并对下一次同样的经历做出更快的反应。这种能力也有助于机体快速应对新的威胁,但这种过度的记忆也可能导致慢性炎症性疾病和癌症。

近一个世纪以来,生物学家、临床医生和流行病学家已经观察到很多适应性反应。免疫系统的“记忆”,指机体再次被感染时产生更有效抗病原体反应的能力。传统观点认为,免疫记忆是适应性免疫的一个标志。近些年,越来越多的研究显示,即使在没有B淋巴细胞和T淋巴细胞的情况下,炎症记忆仍然存在,比如先天免疫细胞的训练免疫,非免疫细胞的炎症记忆等。

-01-天生耐受性和训练有素的免疫力

Netea等研究人员,通常用“训练免疫(trained immunity)”来描述先天免疫细胞中的炎症记忆。不同于适应性免疫,“训练免疫”能够以非病原体特异性的方式启动。如果将这种“记忆”扩展到免疫系统以外的细胞,我们发现皮肤的上皮干/祖细胞会也记住它们的炎症遭遇,并对组织健康和功能产生持久而深远的影响;随后出现的其他组织干/祖细胞中有关“记忆”的类似报道,再次印证了长寿组织细胞拥有炎症记忆的观点。

先天免疫细胞的炎症适应,可以增强二次反应(免疫priming或训练免疫)或抑制耐受性(tolerance)以确保宿主健康。

Medzhitov研究团队通过检查巨噬细胞对细菌脂多糖 (LPS) 的反应来探索训练免疫的分子基础——有趣的是,促炎基因 (如IL-6) 表现出“耐受”行为,即其启动子处失去活性染色质标记,并在第二次LPS刺激后表现出转录抑制。相比之下,抗菌基因表现出“priming”行为,即在LPS再刺激时表达增强。这种增强的转录反应归因于RNA聚合酶Ⅱ可以更快地募集到primed的基因启动子上。Foster等人发现的基因“priming”反应,后来被称为“训练免疫”,现在已经在病原体攻击和/或接种病原体相关分子(如LPS和β-葡聚糖)的模型下进行了广泛研究。

▉  寿命较长的先天免疫细胞:

然而,体外产生的巨噬细胞和外周血单核细胞只能存活几天。与外周血单核细胞相比,组织上驻留的更长寿命的巨噬细胞为研究人员提供研究持久“priming”效应的模型。

  • Chen等人发现蠕虫感染的影响在常驻的肺巨噬细胞中持续了45天,甚至在巨噬细胞转移到幼稚小鼠时仍然存在;

  • Yao等人发现腺病毒感染引起的记忆在组织驻留的肺泡巨噬细胞中持续了大约1个月;

  • 其他组织驻留的免疫细胞(如先天淋巴细胞)也可以经过训练,在几个月后发生的病原体再次攻击时更强劲地增殖并产生炎性细胞因子。

总之,寿命较长的细胞可能拥有着更久的炎症记忆。

造血干细胞和在骨髓中产生的多能祖细胞,伴随我们一生产生骨髓和淋巴细胞谱系。先天训练如何比巨噬细胞和单核细胞的短暂寿命更长?

▉  寿命较短的先天免疫细胞:

卡介苗(BCG)接种或β-葡聚糖可影响骨髓中的造血祖细胞,使其生成的髓系来源巨噬细胞和单核细胞向抗菌活性增高的方向转变。

高热量饮食也会引起炎症反应,带来更多的循环单核细胞和粒细胞,并增强了对LPS等刺激的反应。恢复正常饮食后,依然保留这一表观遗传记忆。其中,NLRP3炎症小体是连接饮食诱导的炎症和先天免疫启动的关键触发器。

炎症记忆和病原体保护能维持多久,问题仍然存在。

鉴于它们能够跨代传递信息,我们的生殖细胞可能是体内寿命最长的细胞。造血谱系中炎症训练的持续存在,可能严重依赖于编码记忆的细胞的寿命。