单核/巨噬细胞发生受训后免疫的机制研究进展①

张 欣 钱心玉 杨晓莹 潘 伟

(江苏省免疫与代谢重点实验室，徐州医科大学病原生物学与免疫学教研室，徐州221004)

在机体内，宿主主要通过免疫防御机制来抵抗病原体入侵，这将有利于多细胞生物体的生存。传统的免疫应答主要分为先天性和适应性两种。天然免疫细胞，如粒细胞(Granulocyte)、单核细胞(Monocytes，Mo)、巨噬细胞(Macrophages，Mφ)、自然杀伤细胞(Natural killer cells，NK)，能在感染后迅速被激活以有效地对抗多种病原体。一直以来，免疫学家都认为只有依赖T/B细胞的适应性免疫应答才具有记忆性，并提供长期乃至终生的针对再感染的保护作用。然而，越来越多的证据显示固有免疫细胞也具有记忆性。在过去几十年里，发现植物和无脊椎动物虽无适应性免疫系统，但却显示出了对于再次感染的记忆特征[1，2]。在植物中，编码宿主防御分子基因的表观遗传变化将增强机体在再次暴露/感染时的免疫反应，这一过程被称为系统获得性抗性(Systemic acquired resistance,SAR)[3]。但是，这种免疫反应并不具有严格意义上的特异性，因为其还能引起机体对不相关抗原的免疫性，即表现为半特异性。研究发现，这种半特异性可能是由组蛋白修饰水平的表观基因重编程介导的。组蛋白修饰水平的改变将对染色质中天然免疫相关基因的转录水平起到调节作用，其中H3K9的乙酰化起着核心作用[4，5]。在植物中，这些表观遗传变化可以通过种子传递给后代。在无脊椎动物中，增强的免疫记忆可对后代起保护作用，甚至可将这种先天免疫记忆应用于新型疫苗设计[6,7,9]。

值得注意的是，近年来发现这种现象在哺乳动物的固有免疫细胞中也同样存在[9-11]。这一观点的提出被认为是对传统免疫学的一个新挑战。Netea等[10]于2011年提出将这种由固有免疫系统调节的非特异的增强性免疫记忆称为“受训后免疫”(或训练免疫)(Trained immunity，TI)，也称为固有免疫记忆(或天然免疫记忆)(Innate immune memory)。TI存在两种形式：一种是免疫训练(Training)，通过训练可增强宿主对再次感染的免疫应答能力；另一种是免疫耐受(Tolerance)，当宿主持续性暴露于病原体时会抑制其针对相同或无关抗原的免疫应答反应。目前已证实Mo、Mφ、NK、DC等天然免疫细胞中均存在TI现象。最新研究表明，Mo/Mφ和DC在暴露于病原体及其产物后，可通过表观遗传修饰及代谢重编程增强再次刺激后的宿主防御性反应[12-14]。来自人口流行病学及动物实验的证据支持了TI现象的存在。调查显示，卡介苗(Bacillus calmette guerin，BCG)对各年龄阶段的人均具有非特异性保护作用；尤其对新生儿接种BCG能提高其在幼儿期对其他感染的抵抗能力，从而增强其生存率[15-18]。用BCG接种小鼠，不仅可预防结核分枝杆菌感染，也能降低李斯特菌、鼠伤寒沙门氏菌、金黄色葡萄球菌、白色念珠菌及曼氏血吸虫的感染风险[19-22]。研究表明，这种非特异性保护是由固有免疫细胞介导的，并不依赖于T/B淋巴细胞[16]。

不仅如此，研究还发现，注射减毒白色念珠菌株的小鼠能够抵抗致死性金黄色葡萄球菌的感染[22-24],这种保护作用在无胸腺小鼠中同样存在，提示这是一种独立于T细胞的免疫保护机制[24]。在感染病原体或接种疫苗之后，固有免疫细胞会发生某些变化，使得其在再次接触相同或无关病原时数量迅速增多、反应增强并伴有炎症介质释放的增加，从而提高机体对于病原体的清除和抵抗能力[18,25-27]。事实上，这是一种非常复杂的过程，涉及表观遗传学及代谢重编程等机制[25,28-30]。这些发现将改变人们对宿主防御和免疫记忆的认识，并为新型疫苗研发等提供一定的理论基础。

1 受训后免疫的特点

半个多世纪以来，是否具有免疫记忆被认为是先天免疫和适应性免疫的主要区别。但这一观点在对植物、无脊椎动物和哺乳动物的深入研究中越来越受到挑战。尤其是在过去的十年里，模式识别受体(Pattern recognition receptors，PRRs)和核酸传感器的发现[31]，改变了人们对天然免疫没有记忆性这一观点的认识。TI这一新概念的提出，被认为是对经典免疫学的一个重要补充。为了更清晰地认识TI，本文将其与适应性免疫记忆进行了比较。

传统观点认为，固有免疫是与生俱来的，能够在接触病原体后立即做出反应，但不具有特异性和记忆性；而适应性免疫是后天获得的，是淋巴细胞在抗原刺激下对抗原做出的特异性反应，能够产生免疫记忆性，在彻底消灭病原体以及防止再感染过程起着关键作用。虽同属于免疫记忆，但与适应性记忆相比，TI具有一定的个性特征。第一，适应性记忆只存在于有功能性T、B细胞的脊髓动物中，而TI是植物、无脊椎和脊椎动物中存在的一种古老的宿主防御特性[1,9,32,33]。适应性记忆具有高度的抗原特异性和记忆性，由V-D-J基因重组介导的BCR和TCR形成，可通过记忆T/B细胞的快速克隆性扩展来保护同一病原体的再次感染[34]。而大多数固有免疫细胞并不表现出这种特异性，TI的激活是病原相关分子模式(Pathogen-associated molecular patterns，PAMPs)和损失相关分子模式(Damage-associated molecular patterns，DAMPs)通过作用于细胞表面的PRRs来作用的[34，35]。第二，参与的细胞不同。TI主要涉及固有免疫细胞如Mo/Mφ细胞、NK细胞等，而适应性记忆的参与者则是T/B细胞。第三，适应性记忆的产生机制与抗原特异性T/B淋巴细胞的基因重排和增殖有关。而受训细胞表现出的对再次刺激的增强性/减弱性反应并不是抗原特异性的，其机制主要涉及表观遗传及代谢重编程[16,24，25]。第四，激活时间存在差别TI能够在机体受感染后立即启动，而适应性免疫则要慢得多。第五，维持时间的区别，刺激物作用后的TI通常只能维持数周到数月，远不及适应性记忆长期乃至终生的免疫。

2 Mo/Mφ受训后免疫的发生机制

目前认为，Mo、Mφ、NK是产生TI的主要固有免疫细胞；而中性粒细胞因“更新率”较高，不太可能表现出经过训练的免疫系统的记忆特征。鉴于NK在TI方面进行了较多综述[36-40]，本文主要综述Mo、Mφ发生TI的机制研究进展。

Mo和Mφ同属于单个核吞噬细胞系统，它们具有抗感染、抗肿瘤和免疫调节等功能。Mo是骨髓前体和组织Mφ的中间体[41]，在循环系统中能维护血液的动态平衡并在感染期间产生炎症反应[42，43]。在感染期间，血液中的单核细胞将穿过血管向炎症组织迁移并分化为Mφ，用于消灭病原体以恢复组织的完整性[44]。因此，Mo被认为是Mφ的前体细胞。在TI的机制研究中，研究者一般先用氧化低密度脂蛋白(oxidized low density lipoprotein，ox-LDL)或白色念球菌细胞壁成分β-葡聚糖(β-glucan)培训Mo细胞，诱导其分化为Mφ，再研究其针对脂多糖(Lipopolysachrides，LPS)等刺激时产生炎症反应能力[33,45]。

Mφ的记忆特点最早是在LPS诱导耐受实验中发现的。这种耐受主要与表观遗传重编程有关，以H3K4me1等的组蛋白修饰变化为主[46]。此外，LPS的剂量也决定了受训的差别[47]。最新研究证实低浓度和高浓度LPS分别通过HIF-1α和Rap1通路作用于表观遗传来调节炎症反应[48]。白色念珠菌是人体内的一种常见的真菌，研究发现菌体的细胞壁成分β-葡聚糖也可以诱导TI。Netea等证实这一受训过程与组蛋白修饰水平的表观遗传重编程有关[23,28,33,49，50]。除细菌和真菌外，病毒、寄生虫等病原体也能诱导类似TI的保护作用[51-53]。疫苗主要以诱导适应性记忆为主，后来发现其也能诱导TI，其机制也与微生物的诱导作用类似，均涉及组蛋白H3K4me3等的激活[54]。随着研究的越发深入，Wendeln等[48]发现在人类疾病中也存在着TI，炎症刺激可诱导脑内小胶质细胞发生较长时间的表观遗传重组，以调节中枢系统炎症反应。

综上，受训后免疫与机体二次抗感染免疫密切相关，深入研究其作用机制将加深人们对于疾病和健康的认识。

2.1表观遗传学重编程 Mo、Mφ等天然免疫细胞虽不表达重组的抗原受体基因，但能表达PRRs和其他受体基因，这使得它们能接受PAMPs和DAMPs的刺激并与之反应[34,35]。不同PRR家族成员被激活后，会触发不同的信号通路，从而产生针对一种特定类型病原体的先天免疫反应[55,56]。在此过程中，固有免疫细胞发生了表观基因组程序性改变，即表观遗传重编程。比如，β-葡聚糖或BCG的受训过程可伴有细胞中编码炎症细胞因子基因的启动子上的H3K4me3的变化以及其他染色质标记(H3K4me1、H2K27ac和H3K9me2等)的广泛改变[23,25]。这些变化将维持数周至数月，并决定细胞在再感染时的免疫反应程度或类型[13,57]。

细胞表观遗传改变有多种方式，受训固有免疫细胞主要表现为组蛋白修饰和染色质构象水平的改变。这些改变能影响细胞因子的产生，从而对相关或无关感染起到保护作用。组蛋白修饰(histone modification)是指组蛋白在相关酶作用下发生甲基化、乙酰化、磷酸化和腺苷酸化等修饰的过程[58]。在受训免疫中，主要涉及组蛋白甲基化和乙酰化的改变。甲基化与染色质凝聚有关，并能阻止转录因子的结合和基因沉默，而乙酰化与基因转录激活有关。在受训过程中，细胞的表观遗传重组与组蛋白的甲基化程度主要取决于甲基化氨基酸残基的位置和数量。而组蛋白的异常甲基化将通过特异性激活或抑制相应的基因转录水平而产生不同的结果。现已证明，受训后免疫中基因转录的激活取决于组蛋白3赖氨酸4(H3K4)、H3K36及H3H79的甲基化程度，而其抑制则是H3K9、H3K27和H4K20甲基化的结果[59,60]。除甲基化水平的改变以外，在细胞中也存在乙酰化的改变，但这两种改变的维持时间却存在差别。组蛋白的乙酰化标记(如H3K27ac)维持时间较短，在去除刺激物后便消失了，而甲基化标记则能维持较长时间，H3K4三甲基化(H3K4me3)和H3K4单甲基化(H3K4me1)分别能维持几个小时甚至更长久的时间[46,58,61]。因此，H3K4me1在长时间受训免疫中发挥着更加重要的作用。深入研究发现，作为表现遗传标记H3K4me1在增强子中活跃出现，进而维持长期的免疫记忆特征，使细胞在再次刺激时产生更快更强的反应[46,62]。

大量证据表观遗传学重编程是TI发生机制之一。在白念珠菌/β-葡聚糖培训Mo研究中，全基因检测发现了组蛋白中H3K27ac和H3K4me3的改变，这些改变促进了基因(转录)的表达[33]。其中，受训细胞内H3K4me3水平的升高主要体现在与促炎细胞因子(如TNF-α、IL-6、IL-18等)和细胞内信号分子表达相关的基因启动子区域[33,63]。抑制组蛋白甲基化水平后，其受训过程也被抑制，表明组蛋白甲基化水平在诱导TI中发挥着重要作用[25]。在BCG的接种实验中，发现H3K4me3持续富集(至少3个月)在编码TNF-α、IL-6和TLR-4的基因启动子区[64]。这种持续的富集现象增加了Mo的稳定性，使其能保持较长时间的免疫记忆性，而细胞内PRR-NOD2也参与了这一受训过程[18]。

免疫耐受过程也伴随着组蛋白修饰水平的改变。在高剂量LPS诱导败血症的耐受实验中，发现组蛋白H3K4me3、H3K27me2和组蛋白甲基转移酶复合物的变化[25,27,65]。这一改变将导致编码炎症因子基因的下调及抗炎因子基因的上调，其中以TNF-α的下降和亚硝酸氧化物的上升最为显著[66,67]。这表明表观遗传的改变也是细胞耐受的核心机制。此外，超低剂量的LPS还会诱导受训反应。超低剂量的LPS可增强细胞再刺激时的炎症反应，以增强小鼠对结核分枝杆菌的抵抗力[68,69]。在大量预处理实验中也发现，低剂量LPS可对细菌、真菌及病毒等病原体所引起的感染起到保护作用，增强了动物体内固有免疫细胞的吞噬和杀伤活性。同其他受训机制一样，上述过程也是通过调节表观遗传修饰来增加炎症因子基因的表达以达到增强免疫反应来实现的[28]。

虽然免疫耐受和受训同属于固有免疫记忆而且其发生机制都与表观遗传学密切相关，但两者的发生过程仍存在着显著的差异。在一项TI研究中发现，β-葡聚糖培训的Mo细胞中大约有500个基因启动子同时获得H3K27ac和H3K4m3，而LPS诱导的耐受则表达低水平的H3K27ac。由此可知，β-葡聚糖能诱导基因启动子和增强子的全面表观遗传重组，而LPS诱导的耐受则只能表现出微小的表观遗传变化[25]。更有趣的是，最新研究表明，β-葡聚糖通过调控细胞表观基因组，可以部分地逆转LPS诱导的耐受，使其恢复对细胞因子的生产能力，这可能与H3K27ac的升高有关[70]。除β-葡聚糖、BCG和LPS这三种常见的受训免疫刺激物之外，其他微生物及其产物(如胞壁酰二肽、鞭毛素等)的受训过程也与组蛋白的修饰有关[56]。

2.2代谢重编程 除表观遗传学发生重编程以外，最新研究发现葡萄糖、氨基酸、脂肪酸、胆固醇生物合成等代谢途径也是Mo/Mφ发生TI的重要机制。代谢途径不仅可为免疫细胞提供能量，也为细胞更新及功能分化等提供基本原料。在静息状态下，Mo/Mφ通过氧化磷酸化来提供能量，但当受到炎症刺激时，其代谢表现与活化的淋巴细胞或癌细胞相似，即从氧化磷酸化转换到有氧糖酵解(Warburg效应)并产生大量的乳酸[71,72]。这将为细胞提供合成核苷酸、氨基酸和脂质的必需前体，并被认为是Mo/Mφ发生TI的先决条件之一[73]。

代谢重编程是决定固有免疫细胞特定功能表型分化的重要因素。以Mφ为典型代表，Mφ分为M1型和M2型，研究发现二者采用不同的代谢途径提供能量，特定的能量代谢形式与特定的功能相适应。M1与炎症反应有关，其主要以糖酵解反应为主并存在柠檬酸和琥珀酸后三羧酸循环(Tricarboxylic acid cycle，TAC)的中断和氧化磷酸化的功能损伤。首先，糖酵解反应能在短时间内快速产生ATP以满足细胞的需要；其次，研究证实糖酵解可为M1细胞供能使其产生更多的促炎因子以快速杀灭微生物，并适应于组织的缺氧微环境[44,74,75]。这与肿瘤的代谢形式类似，肿瘤细胞可通过HIF-1α途径上调糖酵解基因的表达以适应低氧的肿瘤微环境[76,77]。另外，在M1细胞中还发现磷酸戊糖途径(Pentose phosphate pathway，PPP)的激活，这一过程也对炎症反应起支持作用[64]。M2与组织重塑和修复有关，其主要以氧化磷酸化(Oxidative phosphorylation，OXPHOS)为主并有完整的TCA循环途径。OXPHOS能持续提供组织重塑和修复所需的大量能量，维护其功能[44,76,78]。因此，细胞内的这一代谢变化将为炎症Mφ的快速增殖提供基础。同理，应激情况下天然免疫细胞总是表现出糖酵解的代谢特点，这将有利于其炎症状态的维持[79]。

虽然人们早已认识到细胞能通过对葡萄糖和氧气的调节来满足活化Mφ的代谢需要，但代谢对TI的诱导及调控直到最近才发现[64]。目前研究发现，糖酵解、TCA循环、胆固醇合成、谷氨酰胺分解等代谢途径，是受训Mφ维持长期性功能的关键因素。

(1)糖酵解：当炎症刺激时，Mφ表现出向有氧糖酵解途径的代谢转变(丙酮酸转化为乳酸并快速产生能量，类似于无氧糖酵解)[80]。同样，Netea 等人发现，β-葡聚糖培训的人受训Mo的代谢特征为：葡萄糖消耗、乳酸生成、糖酵解途径和丙酮酸转化率的升高以及基础呼吸频率和OXPHOS的降低[23]。在葡萄糖代谢中，发现糖酵解及mTOR通路相关基因以及转录因子HIF-1α基因的上调[23]。由此推测，由Akt-mTOR-HIF-1α(蛋白激酶B-哺乳动物雷帕霉素靶蛋白-缺氧诱导因子1α)介导的由氧化磷酸化向有氧糖酵解的代谢转化是TI的代谢基础[25,81，82]。研究表明，β-葡聚糖可通过作用于Mo细胞表面的DC相关性C-型凝集素-1(Dentritic cell associated C type lectin-1，dectin-1) 受体来激活AKT-PI3K 信号通路，进而活化mTOR/HIF-1α，而缺乏Dectin-1的或用AKT、mTOR或HIF-1抑制剂处理的Mo中则不能诱导TI发生[83]。BCG也能诱导TI发生，其机制涉及Mo中的糖酵解限速酶(如己糖激酶2和磷酸果糖激酶)的遗传变异和AKT/mTOR/HIF-1α通路的改变[84]。故认为Mo发生免疫受训是通过Akt/mTOR/HIF-1α途径将细胞代谢由氧化磷酸化转变为糖酵解来实现的。

除增强的TI外，减弱的TI形式—免疫耐受，也伴有糖酵解过程的改变。研究发现，LPS作用于Mo后，急性期的受训过程表现为炎症反应，以糖酵解代谢为主[76]，而后期的耐受过程则表现为抗炎反应，以氧化磷酸化为主。其中，组蛋白去乙酰化酶家族可协调细胞从葡萄糖到脂肪酸氧化的代谢转换[39]，在耐受发生过程中发挥着重要作用。依赖于烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(Nicotinamide adenine dinucleotide，NAD)的sirtuin蛋白是组蛋白去乙酰化酶家族的一个成员，其能重塑细胞的能量代谢。在高浓度LPS对Mo的耐受刺激中，糖酵解过程可提高NAD/NADH，而NAD/NADH的增加可激活NAD-依赖性去乙酰化酶sirtuin-1和6，使得Mφ从高糖酵解的促炎状态转化为氧化磷酸化和脂肪酸氧化的抗炎状态[23,39]。而在β-葡聚糖培养的Mo中，sirtuin蛋白的表达则呈抑制状态[23]。深入研究发现，sirtuin-1可通过调节转录因子NF-κB的亚单位RELA来阻断炎症刺激反应，而sirtuin-6则可改变转录因子HIF-1α的水平来增加对糖酵解的干扰[40]。

(2)TCA循环：研究发现，在TI发生过程中，虽然TCA循环过程部分中断，但累积的一些中间产物(比如柠檬酸、琥珀酸、α-酮戊二酸等)也可能参与调控TI发生。

柠檬酸主要由丙酮酸转化而来，还能由谷氨酰胺等代谢物衍生成的α-酮戊二酸转化而来[85，86]。柠檬酸是脂肪酸合成的一种原材料，能够抑制糖酵解和TCA循环，并诱导糖异生及胆固醇的合成[85,87]。另外，胞浆中的柠檬酸还可转化为乙酰辅酶A(Acetyl coenzyme A,AcCoA)，作为乙酰化载体可促进组蛋白的大量乙酰化(比如H3K27ac)，与受训固有免疫细胞的表观遗传密切相关[88，89]。

琥珀酸(succinate)、延胡索酸/富马酸(fumarate)和α-酮戊二酸(α-ketoglutaric acid，α-KG)在受训Mo/Mφ中的含量也明显增加[90]。一方面，大量的琥珀酸和富马酸可抑制脯氨酸羟化酶(Prolyl hydroxylase,PHD)对HIF-1α的降解，从而维持HIF-1α的稳定性。HIF-1α能诱导乳酸的生成、降低TCA循环过程并促进IL-1的表达[50,52]。因此，琥珀酸和富马酸可通过HIF-1α间接调节乳酸的生成、糖酵解过程和细胞因子的生成。另一方面，琥珀酸和富马酸可作为组蛋白和DNA脱甲基酶的拮抗剂，促进组蛋白和DNA的甲基化。赖氨酸脱乙基酶JMJ家族(Jumonji)和甲基胞嘧啶羟化酶Tet家族(ten-eleven translocation)是调控表观遗传修饰的两个重要酶家族[14,25]。α-KG作为这些酶的辅助因子可发挥激活作用，而琥珀酸盐和富马酸作为拮抗因子则可抑制其激活。因此，琥珀酸盐和富马酸在受训过程中发挥着重要作用。

(3)谷氨酰胺分解：谷氨酰胺(Glutamine,Gln)是人体含量最丰富的循环性氨基酸，谷氨酰胺经过代谢可以转化为谷氨酸、α-KG和琥珀酸等产物。正常细胞很少用谷氨酰胺进行代谢，但肿瘤却可以将谷氨酰胺代谢而成的中间产物通过回补反应 (anapleurotic reactions)回补进入TCA循环。研究发现，尽管β-葡聚糖和BCG训练的Mφ中糖酵解过程增强[23,84,88]，但TCA中的中间产物(如柠檬酸、琥珀酸、苹果酸、富马酸和2-羟基戊二酸)浓度仍比天然Mφ要高[84]。而且，在该研究中还发现Gln代谢的增加，而用抑制剂BPTES对谷氨酰胺酶进行抑制则阻断了免疫受训过程[84]。随后证实，Gln的分解产物谷氨酸和α-KG以及由γ-氨基丁酸(Gamma-aminobu-tyric acid,GABA)途径生成的琥珀酸都能对TCA循环中的中间产物进行补充[83,88,91]，从而促进TI的发生。

不仅如此，Gln分解产物本身也能通过一些途径调控TI。第一，谷氨酸产生的AcCoA是组蛋白乙酰转移酶的底物，后者可促进Mo中组蛋白中H3K27的乙酰化(H3K27Ac)[25,92]。因此，Gln分解可通过此途径间接影响组蛋白的乙酰化水平，进而调控TI发生。第二，在胶质母细胞瘤中，Gln促进了Mo中胆固醇和脂肪酸的合成途径[25]。谷氨酰胺通过α-KG或琥珀酸酯进入TCA循环，进而促进柠檬酸盐的生成[38]，柠檬酸盐可进入胞浆转化为AcCoA，AcCoA则可作为胆固醇和脂肪酸合成的直接原料，诱导TI发生。第三，谷氨酰胺对TCA循环的补充可生成大量的苹果酸，苹果酸可转运至胞浆中用于生成丙酮酸。丙酮酸的大量合成以及mTOR-HIF-1α途径的激活将进一步促进有氧糖酵解过程，产生大量的乳酸促进TI过程[93,94]。综上，Gln分解在调控TI发生中发挥着重要作用。

(4)胆固醇合成途径:在用β-葡聚糖诱导Mo/Mφ发生TI过程中，发现一半以上的细胞都表现出胆固醇合成相关通路基因的上调[88]。而抑制胆固醇代谢途径后，由细胞因子、β-葡聚糖或oxLDL培训的Mo的表观遗传重编程也被抑制[95]。这些证据提示胆固醇代谢通路是TI发生的重要途径之一。甲羟戊酸(Mevalonate，MVA)是胆固醇合成过程中的一个重要中间产物，其在TI的发生过程中也出现了明显的上调。其中，糖酵解的增强促进了MVA的代谢过程[96]。TCA的中断，使得大量的丙酮酸被转换为AcCoA。AcCoA可直接合成脂肪酸或通过MVA途径合成胆固醇[39,96-99]。此外，MVA还能通过作用细胞膜表面的胰岛素样生长因子1受体(Insulin-like growth factors-1-receptor，IGF-1-R)激活mTOR通路参与诱导训练免疫[95]。这是一种正反馈反应，能够不断增强受训细胞的糖代谢和胆固醇合成途径[95]。

(5)天冬氨酸代谢:将β-葡聚糖受训细胞和对照细胞进行比较，发现除上述代谢途径发生明显变化外，还存在天冬氨酸(Aspartate，ASP)的大量消耗[84]。生理状态下，ASP参与了尿素循环、糖异生和苹果酸-天冬氨酸穿梭等过程，且是多种氨基酸的合成前体。结合以下线索，推测ASP可能也会参与TI发生。首先，ASP可通过苹果酸-天冬氨酸穿梭转运蛋白途径，使线粒体中的NADH转换为胞质中NADPH，进而促进胆固醇的合成，而后者已明确参与TI发生过程[88,95]；其次，ASP是嘌呤产生的燃料，在β-葡聚糖培训的Mo体系中，其也可能通过PPP进行上调[13]。再次，ASP可以转化为草酰乙酸，并通过TCA循环生成柠檬酸以提供能源[85]，而后者也是重要的TI诱发因素[88，89]。最后，ASP还能产生必需氨基酸，作为DNA和组蛋白甲基转移酶的基础辅助因子[14,100]，可能参与维持受训固有免疫细胞的长期性功能。但究竟ASP是通过何种机制来介导TI尚需进一步研究。

2.3代谢重编程与表观遗传重编程之间的对话 由上可知，代谢重编程和表观遗传重编程是TI发生的核心机制。但二者并不是独立发挥作用，而是紧密结合、协调、有序地调控该过程，因为组蛋白修饰酶需要代谢产物作为底物或辅酶。研究发现，DNA/组蛋白甲基转移酶需要S-腺苷甲硫氨酸(S-Menosylmethionine,SAM)维持其正常功能[101]；脱乙基酶JMJ家族和Tet家族蛋白则依赖于α-KG[102]；AcCoA则为组蛋白乙酰转移酶提供乙酰基底物[103]；β-羟基丁酸可通过抑制组蛋白去乙酰化酶(Histone deacetylases，HDACs)的活性，诱导组蛋白乙酰化的富集，并维持长期的表观状态[104]。琥珀酸能够抑制组蛋白的脱甲基化，抑制琥珀酸脱氢酶(SDH)则能对组蛋白起调节作用[105]。JmjC和JmjD家族的组蛋白赖氨酸去甲基化酶(histone lysine specifie demethylases 1,LSD1)需要α-KG作为去甲基化过程的辅助性因子[68]，而琥珀酸和富马酸则抑制其脱甲基过程[106]。高浓度的富马酸和琥珀酸可分别通过抑制KDM5组蛋白去甲基酶(负责H3K4去甲基化)和JMJD3组蛋白去甲基化酶来增强组蛋白H3K4和H3K27的3甲基化，进而促进特定基因的表达[14,18,30,88,107]。另外，富马酸盐还可诱导受训细胞发生H3K27ac的水平变化[87,97]。这些证据均有力地将代谢转变与长期的表观遗传学变化联系了起来，二者共同诱导和维持了TI的发生。

3 展望

TI是对免疫记忆的一个重要补充，其与适应性记忆一样都是宿主防御的一个基本特征。TI这一概念的提出将加深人们对于健康和疾病的理解。研究认为，TI对于机体抵抗病原感染是有益的，但也可能存在着潜在威胁。一方面，受训免疫能有助于宿主免受病原体再次感染，并能促进新生儿天然免疫系统的成熟[29,108]；疫苗诱导增强的TI也能降低目标病外的疾病死亡率[17，109]。另一方面，在某些情况下，受训后所产生的一系列炎症反应也可能会促进诸如肥胖、糖尿病、肿瘤、自身免疫性疾病等的发生发展[11,110-112]。例如，在动脉粥样硬化中，oxLDL可通过组蛋白的表观遗传重编程使Mo维持一种持久的促炎状态，加重病情[14,110,113]。所有上述疾病都表现出持续性的炎症因子损伤，且目前尚无理想的治疗方案。

TI的发现或许能为一些疾病的治疗提供新的方向。已有研究发现，低剂量LPS受训的Mo可降低小鼠大肠杆菌所致腹膜炎的死亡率，BCG受训的Mo也可通过TI对膀胱癌起到免疫治疗作用[114,115]。再如，β-葡聚糖能通过逆转免疫耐受中相关表观遗传组蛋白的修饰变化来恢复内毒素血症中的细胞因子水平[33]，这也为β-葡聚糖对败血症的治疗提供了新依据。此外，TI也为新型疫苗设计提供新思路[116]。在未来，新的疫苗制剂设计应充分考虑固有免疫和适应性免疫的特点，不仅可以清除特定病原体，也能降低机体对无关病原体的感染、过敏以及特应症的发病风险[117]。

作为新兴研究领域，TI的研究尚存在诸多未解之谜。比如，TI的保护作用能持续多长时间？能否通过人为的干预增加其作用时间？这种固有免疫记忆的表观遗传是否能够发生在生殖细胞系中并随其遗传给后代？当前，关于TI的研究多数是在细胞水平，而探究TI在人类重大疾病中的作用也正成为热点。TI其实是一把双刃剑，一方面，受训的免疫细胞有助于保护宿主免受感染，有利于宿主的生存和先天免疫系统的成熟。另一方面，TI的存在也可能使得机体免疫系统对外源性或内源性刺激的炎症反应产生不利影响。如何维持这两者的动态平衡并进行成果转化也将是未来研究的重点。综上，TI现象的发现将为解析人类重大疾病病机、新型疫苗设计、新型治疗策略等提供新的视野。