在这个微观的世界里，每一个细胞都像一个精密的工厂，不断地进行着能量的转换和物质的循环。而免疫代谢，就是这个工厂中最为核心和神秘的部分。它不仅维系着我们身体的防御系统，更是在多种疾病的发生和发展中扮演着关键的角色。近年来，随着科学研究的不断深入，免疫代谢这一概念逐渐从幕后走向台前，成为医学研究的新宠。它涉及到免疫细胞如何利用能量，如何响应营养变化，以及这些代谢活动如何影响免疫反应。在健康的状态下，免疫代谢帮助我们维持免疫平衡，抵御外来侵害；而在疾病状态下，它的变化则可能导致炎症反应过度或免疫反应受阻。

2024年10月9日，Signal Transduction and Targeted Therapy发表了一篇综述由四川大学华西第二医院张南南团队领衔的研究，题为“Metabolic regulation of the immune system in health and diseases: mechanisms and interventions”，不仅揭示了免疫系统代谢调控在健康与疾病状态下的作用机制，为我们指出了创新的干预策略，更赋予了我们对免疫系统运作深邃洞察的新视角。

01、免疫细胞中的代谢途径和重编程

免疫系统的代谢调节是一个复杂的过程，涉及多种细胞类型的代谢途径和重编程。免疫细胞的代谢活动受其表型和亚型的影响。例如，幼稚T细胞处于静息状态，代谢需求有限；而效应T细胞则需要大量生物质和快速增殖，因此代谢活跃。调节免疫细胞代谢的关键途径包括：

1. 糖酵解：免疫细胞，尤其是促炎细胞，依赖糖酵解产生能量。例如，M1巨噬细胞和效应T细胞在执行功能时，表现出高水平的糖酵解。这种代谢途径为免疫细胞提供了快速的能量供应，同时产生乳酸等代谢产物，参与免疫调节。

2. 氧化磷酸化：氧化磷酸化是细胞的主要能量来源，在幼稚T细胞和调节性T细胞中占主导地位。

3. 脂肪酸氧化：脂肪酸氧化是M2巨噬细胞的重要代谢途径，用于产生能量和炎症介质。

4. 脂肪酸合成：脂肪酸合成是效应T细胞和调节性T细胞的重要代谢途径，用于合成细胞膜成分和其他脂质。

5. 氨基酸代谢：氨基酸是免疫细胞的重要营养物质，参与细胞增殖、分化和功能调节。例如，谷氨酰胺是免疫细胞的重要能量来源，而精氨酸则参与T细胞激活和功能调节。

02、疾病中的免疫系统代谢调控

免疫细胞的代谢重编程在多种疾病的发生发展中起着重要作用。以下是一些典型疾病中免疫系统代谢特征：

1. 癌症：肿瘤微环境中存在缺氧和营养缺乏，导致免疫细胞发生代谢重编程，以适应这种环境。例如，肿瘤相关巨噬细胞表现出促炎表型，而效应T细胞的糖酵解活性降低。

2. 自身免疫性疾病：自身免疫性疾病中，免疫细胞的代谢特征往往与促炎表型相关。例如，系统性红斑狼疮患者外周血单核细胞表现出高水平的糖酵解和氧化磷酸化。

3. 代谢性疾病：代谢性疾病，如肥胖和2型糖尿病，通常伴随着慢性低度炎症。免疫细胞的代谢重编程在疾病进展中起着重要作用。例如，肥胖患者脂肪组织中M1巨噬细胞增多，而M2巨噬细胞减少。

4. 感染：感染期间，免疫细胞会发生代谢重编程，以适应病原体感染并清除病原体。例如，巨噬细胞在布鲁氏菌感染期间会增加糖酵解活性，而HIV感染患者的CD8+ T细胞糖酵解活性降低。

5. 其他系统性疾病和器官疾病：免疫系统代谢在心血管疾病、神经系统疾病和呼吸系统疾病中也起着重要作用。例如，动脉粥样硬化患者外周血单核细胞和巨噬细胞的糖酵解活性降低，而急性肺损伤患者M1巨噬细胞的糖酵解活性增加。

图2 癌症中免疫细胞的代谢调节

（图源：Hu, et al., Signal Transduct Target Ther, 2024）

图3 自身免疫性疾病中免疫细胞的代谢调节

（图源：Hu, et al., Signal Transduct Target Ther, 2024）

图4 代谢性疾病中免疫细胞的代谢调节

（图源：Hu, et al., Signal Transduct Target Ther, 2024）

03、基于免疫代谢的靶点和治疗

基于免疫代谢的治疗策略包括：

1. 靶向糖酵解：通过抑制糖酵解来治疗疾病。例如，抑制HIF-1α、mTORC1或PKM2来降低免疫细胞的糖酵解活性，从而减轻炎症和增强抗肿瘤免疫反应。

2. 靶向氧化磷酸化：通过增强氧化磷酸化来治疗疾病。例如，激活PPARα或其他信号通路来增强免疫细胞的氧化磷酸化活性，从而增强抗肿瘤免疫反应和抗炎反应。

3. 靶向脂质代谢：通过调节脂质代谢来治疗疾病。例如，抑制脂肪酸合成或增强脂肪酸氧化来调节免疫细胞的脂质代谢，从而增强抗肿瘤免疫反应和抗炎反应。

4. 靶向氨基酸代谢：通过调节氨基酸代谢来治疗疾病。例如，抑制谷氨酰胺代谢或增强谷氨酰胺合成来调节免疫细胞的氨基酸代谢，从而增强抗肿瘤免疫反应和抗炎反应。

5. 其他代谢途径：除了糖酵解、氧化磷酸化、脂肪酸氧化和合成以及氨基酸代谢外，其他代谢途径也可能参与免疫代谢，例如核苷酸代谢和谷胱甘肽代谢，未来需要进一步研究。

04、未来展望

免疫系统代谢是免疫细胞功能和疾病发生发展的重要决定因素。基于免疫代谢的治疗策略具有巨大的潜力，但仍需进一步研究和验证。未来研究需要解决代谢途径、细胞类型和疾病异质性的问题，并探索新的治疗靶点和策略，以更好地利用免疫系统代谢来治疗疾病。

05、拜谱小结

本研究综述了免疫系统在健康和疾病状态下代谢调控的机制和干预策略。免疫系统中的代谢途径和重编程包括糖酵解、氧化磷酸化、脂肪酸代谢、氨基酸代谢等，这些途径在不同类型的免疫细胞中发挥着关键作用。免疫细胞代谢是维持其功能和响应外界刺激的关键。糖酵解和氧化磷酸化是免疫细胞获取能量的主要途径，其中糖酵解尤为重要，因为它不仅能够在缺氧或氧气供应不足的环境下迅速提供能量。此外，糖酵解产生的乳酸，还可以通过乳酸化修饰影响免疫细胞的代谢状态、信号传导、基因表达和细胞功能。乳酸化修饰与免疫细胞代谢的复杂性密切相关，为开发针对免疫相关疾病的新治疗策略提供了可能性。

代谢组学是通过高通量分析技术，对免疫细胞内的所有代谢产物进行定量和定性分析的方法。它有助于深入了解免疫细胞的代谢途径及其在疾病中的作用。通过代谢组学分析，我们可以揭示免疫细胞代谢的调控机制，以及这些机制如何影响免疫细胞的活性和疾病进程。拜谱生物，作为国内领先的多组学公司，可提供完善成熟的蛋白组学、代谢组学、转录组学等多组学产品技术服务体系。在代谢组学领域，拜谱生物全面布局非靶代谢、靶向代谢组和广靶代谢产品，并针对动物/医学类样本、植物样本、中药等不同样本类型，推出特色代谢检测产品，如MT1000医学全靶、GT-MAX植物广靶、中药代谢组等。拜谱全新推出的QMT1000医学绝对定量靶向代谢组学产品，面向医学/动物类样本，可实现1000+医学专属性代谢物的高通量绝对定量检测，助力医学领域研究，欢迎咨询！

参考文献：

Hu T, Liu CH, Lei M, Zeng Q, Li L, Tang H, Zhang N. Metabolic regulation of the immune system in health and diseases: mechanisms and interventions. Signal Transduct Target Ther. 2024 Oct 9;9(1):268. doi: 10.1038/s41392-024-01954-6