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本报告由 MaltSci•麦伴科研 基于最新文献和研究成果撰写

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训练免疫如何增强免疫反应？

摘要

训练免疫（trained immunity）是指宿主免疫系统在首次感染或疫苗接种后，能够增强对后续感染的应答能力的一种新兴现象。近年来的研究表明，训练免疫不仅限于先天免疫系统，还涉及适应性免疫的调节，具有重要的临床应用价值。训练免疫的机制主要包括细胞代谢的重编程、表观遗传学的改变以及细胞信号传导通路的激活等，这些机制使得宿主能够在面对不同病原体时，快速而有效地增强免疫应答。研究显示，某些疫苗（如BCG）能够诱导单核细胞和自然杀伤细胞的记忆样反应，显著增强对非特异性病原体的免疫保护。此外，训练免疫与多种疾病的发生和发展密切相关，尤其在炎症性和自身免疫性疾病中，其异常激活可能导致病理性炎症的加剧。当前的研究现状表明，训练免疫在多种病理状态中扮演着重要角色，尤其在新兴传染病的防治中展现出潜在应用价值。综述中将深入探讨训练免疫的概念、机制、影响因素及其在疫苗接种和感染防治中的应用，以期为未来的研究提供参考，并为新型疫苗的开发和免疫治疗策略的优化提供理论基础。

大纲

本报告将涉及如下问题的讨论。

• 1 引言
• 2 训练免疫的概念
  • 2.1 训练免疫的定义
  • 2.2 训练免疫的历史背景
• 3 训练免疫的机制
  • 3.1 细胞代谢的重编程
  • 3.2 表观遗传学的改变
  • 3.3 细胞信号传导通路的激活
• 4 影响训练免疫的因素
  • 4.1 病原体类型
  • 4.2 先天免疫细胞的作用
  • 4.3 微环境的影响
• 5 训练免疫在疫苗接种中的应用
  • 5.1 卡介苗的成功案例
  • 5.2 新型疫苗的研发方向
• 6 训练免疫在感染防治中的潜力
  • 6.1 对抗新兴传染病的策略
  • 6.2 免疫治疗中的应用
• 7 总结

1 引言

训练免疫（trained immunity）是指宿主免疫系统在首次感染或疫苗接种后，能够增强对后续感染的应答能力的一种新兴现象。这一概念最早是在研究卡介苗（BCG）等疫苗时提出的，研究表明非特异性免疫反应的增强与宿主的记忆能力相关[1]。近年来，随着对训练免疫机制的深入研究，科学家们发现这一现象不仅限于先天免疫系统的单一层面，还涉及适应性免疫的调节。这一发现对理解免疫系统的复杂性具有重要意义，同时为新型疫苗的研发和免疫治疗策略的优化提供了新的思路[2][3]。

训练免疫的机制主要包括细胞代谢的重编程、表观遗传学的改变以及细胞信号传导通路的激活等[4][5]。这些机制使得宿主能够在面对不同病原体时，快速而有效地增强免疫应答。例如，研究表明，某些疫苗能够通过诱导单核细胞和自然杀伤细胞的记忆样反应，显著增强对非特异性病原体的免疫保护[6][7]。此外，训练免疫还被认为与多种疾病的发生和发展密切相关，尤其是在炎症性和自身免疫性疾病中，训练免疫的异常激活可能导致病理性炎症的加剧[8][9]。

当前，训练免疫的研究现状表明，越来越多的证据支持其在多种病理状态中的重要作用。例如，训练免疫被认为能够提供异源保护，对新兴传染病的防治具有潜在应用价值[10]。随着对训练免疫的理解不断深化，研究者们开始探索其在疫苗接种、感染防治及免疫治疗中的具体应用[2][3]。例如，近年来的研究显示，BCG疫苗等训练免疫诱导疫苗在对抗COVID-19等病毒感染方面显示出一定的保护作用，这一发现为疫苗研发提供了新的视角[8]。

本综述将围绕训练免疫的概念、机制、影响因素及其在疫苗接种和感染防治中的应用进行深入探讨。具体内容组织如下：首先，我们将详细阐述训练免疫的定义及其历史背景，接着分析其机制，包括细胞代谢的重编程、表观遗传学的改变和细胞信号传导通路的激活。随后，我们将探讨影响训练免疫的各种因素，包括病原体类型、先天免疫细胞的作用及微环境的影响。接下来，将重点讨论训练免疫在疫苗接种中的应用，尤其是卡介苗的成功案例和新型疫苗的研发方向。最后，我们将分析训练免疫在感染防治中的潜力，特别是在对抗新兴传染病的策略和免疫治疗中的应用。通过对训练免疫的全面综述，期望为未来的研究提供参考，并为新型疫苗的开发和免疫治疗策略的优化提供理论基础。

2 训练免疫的概念

2.1 训练免疫的定义

训练免疫是指先天免疫细胞在经历初次刺激后，能够形成一种长期的功能性记忆状态，使其在后续遇到不同病原体时表现出增强的免疫反应。这一概念挑战了传统上认为免疫记忆仅限于适应性免疫系统的观点。训练免疫的核心特征包括对免疫细胞的长期表观遗传重编程以及代谢重塑，这些变化使得免疫细胞在再次接触病原体时能够更有效地应对。

具体来说，训练免疫通过以下几个机制增强免疫反应：

1. 表观遗传和代谢重编程：在初次感染或接种疫苗后，先天免疫细胞经历了显著的表观遗传变化，例如组蛋白乙酰化的增加和基因表达的改变。这些变化使得免疫细胞在再次遇到相同或不同的病原体时，能够迅速做出反应并产生更强的炎症反应[1]。

2. 增强的非特异性保护：训练免疫使得免疫细胞能够对多种病原体表现出增强的非特异性应答。例如，接种卡介苗（BCG）后，研究表明个体不仅在抵御结核病方面得到保护，还能对其他感染如疟疾和SARS-CoV-2表现出一定的保护效果[11]。

3. 细胞类型的参与：不同类型的免疫细胞，如单核细胞、巨噬细胞和树突细胞，在训练免疫中发挥重要作用。这些细胞在经历初次刺激后，能够改变其代谢状态，从而提升对病原体的识别和应答能力[7]。

4. 细胞信号通路的调节：训练免疫的机制涉及多个信号通路的调节，这些信号通路与细胞的代谢状态密切相关。通过改变能量代谢（例如，转向糖酵解），免疫细胞能够满足其增强的能量需求，从而更有效地进行抗炎和抗微生物反应[11]。

总的来说，训练免疫为先天免疫系统提供了一种新的记忆机制，使得免疫细胞在面对病原体时能够表现出更为强大和持久的防御能力。这一机制不仅对疫苗的有效性具有重要意义，也为治疗各种感染性和非感染性疾病提供了新的思路和策略[12]。

2.2 训练免疫的历史背景

训练免疫是一个相对较新的概念，指的是先天免疫细胞在经历初次刺激后，能够在后续的接触中展现出增强的免疫反应能力。这一现象不仅挑战了传统上对免疫记忆的理解，还为我们提供了一个新的视角，理解先天免疫系统如何在应对病原体时发挥作用。

训练免疫的机制主要包括代谢和表观遗传的重编程。先天免疫细胞如单核细胞和巨噬细胞在经历感染或接种疫苗后，会经历深刻的代谢改变，这些改变使得它们在再次接触相同或不同病原体时能够快速而有效地响应。这种记忆特性与适应性免疫的特征相似，但其反应是非特异性的，能够提供对多种病原体的保护[1][2][13]。

具体来说，训练免疫通过以下几种机制增强免疫反应：

1. 表观遗传重编程：训练免疫的核心在于细胞的表观遗传变化。这些变化导致基因表达模式的改变，使得先天免疫细胞在后续的刺激中表现出更高的活性。例如，研究表明，初次感染或疫苗接种后，细胞内的染色质结构发生重塑，增强了与免疫反应相关基因的转录活性[7][14]。

2. 代谢重编程：训练免疫还伴随着细胞代谢途径的显著变化。细胞在经历初次刺激后，会增加能量代谢的效率，如增强糖酵解和氧化磷酸化，从而提高其对后续感染的应答能力。这种代谢的改变不仅支持了细胞的增殖和功能发挥，还为细胞提供了必要的能量和代谢物，以应对再次感染[4][15]。

3. 促炎因子的增强产生：经过训练的免疫细胞在再次接触病原体时，会产生更多的促炎因子，如IL-1β、TNF和IL-6等，这些因子能够有效增强局部的免疫反应[14][16]。

训练免疫的历史背景可以追溯到对BCG疫苗的研究，该疫苗不仅对结核病有效，还能提供对其他非相关感染的保护。此后，研究者们发现，训练免疫的现象在多种感染和免疫疾病中普遍存在，这一发现促使科学界重新审视先天免疫系统的功能与记忆特性[4][9]。

综上所述，训练免疫通过代谢和表观遗传的重编程，增强了先天免疫细胞的反应能力，从而在应对病原体时提供了更为强大和持久的保护。这一概念不仅为疫苗开发提供了新的方向，也为多种疾病的治疗提供了潜在的策略。

3 训练免疫的机制

3.1 细胞代谢的重编程

训练免疫是指先天免疫细胞在经历初次刺激后，能够经历功能性重编程，从而在后续的挑战中展现出增强的免疫反应。这一过程不仅依赖于免疫细胞的表观遗传学改变，还涉及到细胞代谢的重编程。

在训练免疫的过程中，细胞代谢的重编程发挥了至关重要的作用。研究表明，经过初次刺激的先天免疫细胞（如单核细胞和巨噬细胞）会经历显著的代谢改变，这些改变促进了细胞的能量生产和生物合成能力。例如，细胞会从依赖氧化磷酸化转向更依赖于糖酵解的代谢途径，这种转变被称为“代谢重编程”[17]。这种代谢重编程使得细胞能够在二次刺激时快速产生足够的能量和代谢中间产物，以支持增强的炎症反应和抗微生物能力[11]。

此外，训练免疫还涉及到表观遗传的改变，这些改变使得基因表达模式发生改变，进一步增强了细胞对后续刺激的反应能力。例如，训练免疫可以通过组蛋白乙酰化等机制来调节与炎症反应相关的基因的表达，促进促炎细胞因子（如IL-1β、TNF和IL-6）的产生[16]。这些促炎因子的增加不仅提高了免疫细胞的活性，还可能影响适应性免疫细胞（如T细胞）的功能，改变其分化和极化状态，从而增强整体免疫反应[16]。

在特定情况下，训练免疫的增强效应可能带来保护作用，例如在BCG疫苗接种后，受试者对其他病原体（如疟疾和SARS-CoV-2）的感染抵抗力也有所提高[18]。然而，值得注意的是，训练免疫的过度激活可能导致慢性炎症和自身免疫疾病的发生，因此对训练免疫的调控在治疗策略中显得尤为重要[18][19]。

总之，训练免疫通过细胞代谢的重编程和表观遗传的改变，增强了先天免疫细胞的反应能力，使其能够更有效地应对后续的感染和刺激。这一过程不仅为理解免疫记忆提供了新的视角，也为开发新的免疫治疗策略提供了潜在的靶点。

3.2 表观遗传学的改变

训练免疫是指先天免疫细胞在经历初次刺激后，经过表观遗传和代谢重编程，获得增强的应对能力，以更有效地应对后续的病原体挑战。这一现象颠覆了传统的免疫记忆观念，表明不仅适应性免疫系统具有免疫记忆，先天免疫系统也能通过长期的功能改变展现出记忆特征。

训练免疫的机制主要依赖于表观遗传学的改变和代谢重编程。首先，表观遗传学的改变涉及到基因表达的持久性变化，这些变化并不涉及基因组的永久性改变，如突变和重组。研究表明，先天免疫细胞在经历初次刺激后，会出现诸如组蛋白乙酰化和其他表观遗传标记的增加，这些标记在多种免疫基因的启动子和增强子上积累，导致细胞在后续刺激中表现出增强的免疫反应[1]。

其次，代谢重编程在训练免疫中也起着关键作用。在初次刺激后，免疫细胞的代谢状态会发生显著变化，例如，细胞会转向增强的糖酵解和三羧酸循环（TCA循环）代谢，这些变化为细胞提供了足够的能量和代谢中间产物，以支持增强的炎症和抗微生物反应[11]。具体来说，代谢重编程使得细胞能够在后续感染中更有效地产生促炎因子和细胞因子，如IL-1β、TNF和IL-6，从而增强对病原体的反应[16]。

此外，训练免疫还会影响其他免疫细胞的功能，尤其是T细胞的反应。经过训练的先天免疫细胞在二次挑战中会改变微环境，进而影响T细胞的分化、极化和功能[16]。例如，训练免疫可能会促进Th1细胞的分化，这对于提高对特定病原体的保护具有重要意义[16]。

综上所述，训练免疫通过表观遗传学的改变和代谢重编程，使得先天免疫细胞在后续的病原体挑战中表现出增强的反应能力。这一机制不仅提高了对感染的抵抗力，也为疫苗开发和免疫治疗提供了新的思路和潜在靶点。

3.3 细胞信号传导通路的激活

训练免疫是指在先前接触病原体或疫苗后，先天免疫细胞通过功能性重编程获得的增强应答能力。这一过程涉及细胞信号传导通路的激活，从而导致对后续刺激的更快和更强的免疫反应。具体机制可以归纳为以下几个方面：

首先，训练免疫的核心在于先天免疫细胞的表观遗传重编程。研究表明，感染或疫苗接种后，单核细胞和巨噬细胞经历显著的代谢和转录重编程，这些变化使得它们在再次接触病原体时能够迅速产生增强的炎症反应（Netea et al., 2024; Domínguez-Andrés et al., 2019）。这种表观遗传改变涉及组蛋白修饰和基因转录的调控，进而增强了细胞对病原体的识别和反应能力。

其次，细胞信号传导通路的激活在训练免疫中起着至关重要的作用。例如，研究发现CD40-TRAF6信号通路在训练免疫的调节中扮演了重要角色。T细胞通过CD40-TRAF6信号与髓系细胞相互作用，调节训练免疫的功能、转录组和代谢重编程。这种信号通路的激活促进了巨噬细胞的表面激活标志物（如CD40和CD86）的增加，以及与抗原呈递相关的MHC分子的表达（Jacobs et al., 2024）。

此外，训练免疫还伴随着促炎细胞因子的分泌，例如白介素-1β（IL-1β），这种细胞因子的升高进一步促进了抗原呈递细胞前体的生成，增强了对肿瘤抗原的免疫应答和特异性T细胞的激活（Liu et al., 2024）。这种通过信号传导通路和细胞因子相互作用实现的免疫增强机制，为疫苗开发和免疫治疗提供了新的方向。

总的来说，训练免疫通过表观遗传重编程和细胞信号传导通路的激活，显著增强了先天免疫细胞的应答能力，使其能够在面对后续感染时提供更强的保护作用。这一机制的深入理解为开发新的免疫治疗策略和疫苗提供了重要的理论基础。

4 影响训练免疫的因素

4.1 病原体类型

训练免疫是指先前暴露于病原体或疫苗后，先天免疫细胞能够通过代谢和表观遗传重编程，形成一种长期的功能性记忆状态，从而在后续遭遇不同病原体时，增强其免疫反应的能力。训练免疫的增强作用主要体现在以下几个方面。

首先，训练免疫的机制包括表观遗传修饰和代谢重编程。研究表明，训练免疫可以通过改变染色质可及性和基因表达来实现。例如，细胞在首次接触病原体后，经历的表观遗传改变（如组蛋白乙酰化）和代谢途径的转变（如向糖酵解的转变）会导致免疫细胞在面对后续感染时表现出更强的应答能力[11]。这种改变使得免疫细胞能够更有效地生成促炎介质，从而增强对病原体的抵抗力。

其次，训练免疫的作用在不同类型的病原体上表现出不同的效果。例如，接种卡介苗（BCG）疫苗的个体不仅在抵御结核病方面获得保护，同时也显示出对疟疾和SARS-CoV-2等其他病原体的交叉保护[11]。这种现象挑战了传统的免疫记忆观念，表明先天免疫细胞能够在面对非特异性病原体时，提供额外的保护。

此外，训练免疫的效果还受到多种因素的影响，包括病原体的类型、疫苗的性质以及宿主的代谢状态。某些病原体，如Candida albicans和β-葡聚糖，已被证明能够诱导训练免疫，这些病原体通过不同的机制激活先天免疫细胞，从而增强其后续应答[7]。研究发现，不同病原体的感染不仅能够影响免疫细胞的训练状态，还可能通过改变细胞的脂质组分和代谢特征，影响训练免疫的强度和持续时间[20]。

最后，训练免疫虽然在对抗感染方面具有重要作用，但其不当激活也可能导致自身免疫病和慢性炎症等病理状态的发生[1]。因此，深入理解训练免疫的机制和影响因素，对于开发新型疫苗和治疗策略至关重要。

综上所述，训练免疫通过表观遗传和代谢重编程，增强了免疫细胞对后续病原体的反应能力，其效果受到病原体类型及宿主因素的显著影响。这一现象为免疫学的研究和临床应用提供了新的视角和潜在的治疗策略。

4.2 先天免疫细胞的作用

训练免疫（trained immunity）是一种新兴的免疫学概念，指的是先天免疫细胞在经历初次刺激后，能够在后续遭遇相同或不同病原体时表现出增强的非特异性免疫反应。这一现象的核心在于先天免疫细胞的代谢和表观遗传重编程，使得它们能够更有效地应对后续感染。

首先，训练免疫通过表观遗传修饰和代谢重编程来增强免疫反应。这些变化使得先天免疫细胞能够在再暴露于病原体时产生更强的炎症反应，表现为增强的细胞因子分泌和免疫基因的转录。例如，经过训练的单核细胞和巨噬细胞会在再次刺激时迅速释放如IL-1β、TNF和IL-6等促炎介质，从而提升整体免疫反应[16]。

其次，先天免疫细胞的类型在训练免疫中扮演着重要角色。研究表明，肺部的巨噬细胞和树突状细胞在训练免疫的过程中起着关键作用。这些细胞通过其适应性改变，能够在面临多种病原体和环境刺激时提供更有效的保护。训练免疫的影响不仅限于感染，还可能在过敏和自身免疫性疾病的发病机制中发挥作用[7]。

此外，训练免疫还涉及到骨髓中的免疫前体细胞的训练。研究显示，这些细胞能够记住其转录反应，并将这种状态传递给后代，从而使得来源于训练的巨噬细胞表现出更强的免疫能力。这种机制的核心在于H3K4me3等表观遗传标记的积累，这些标记与免疫基因的转录激活密切相关[21]。

然而，训练免疫的诱导和调控是复杂的。在某些情况下，训练免疫的异常激活可能导致慢性炎症和自身免疫病的发展。这表明在开发针对训练免疫的治疗策略时，需要仔细考虑其潜在的负面影响[14]。

总之，训练免疫通过增强先天免疫细胞的反应能力，促进了对感染的保护。这一过程涉及到细胞的代谢和表观遗传重编程，且不同类型的免疫细胞在这一过程中发挥着重要作用。理解这些机制不仅有助于揭示免疫系统的基本功能，还为疫苗开发和治疗策略的制定提供了新的思路。

4.3 微环境的影响

训练免疫（trained immunity）是指先天免疫细胞在经历初次刺激后，通过表观遗传和代谢重编程，获得一种长期的功能改变，使其在后续的免疫挑战中表现出增强的反应能力。这一现象对免疫反应的增强机制有重要的影响，特别是在微环境的作用下。

首先，训练免疫能够通过改变先天免疫细胞的代谢和表观遗传状态来增强免疫反应。研究表明，经过初次刺激的免疫细胞（如单核细胞和巨噬细胞）在再次接触病原体时，会展现出更强的反应能力。例如，研究发现，训练免疫可导致巨噬细胞在二次挑战中表现出增强的细胞因子产生能力，如白介素-1β（IL-1β）、肿瘤坏死因子（TNF）和白介素-6（IL-6）等，这些都是促炎介质，能够有效地调动适应性免疫反应[16]。

其次，微环境在训练免疫的作用中扮演着关键角色。微环境中的生物化学信号和生物力学信号会影响免疫细胞的迁移、组织、分化及其免疫反应。例如，训练免疫可以通过改变肿瘤微环境来增强对肝细胞癌（HCC）的免疫反应，促进肿瘤相关巨噬细胞向抗肿瘤表型的极化，增加免疫细胞的浸润，并改善适应性免疫的连接[22]。此外，环境中的微生物触发物（如脂多糖）也能够通过诱导巨噬细胞的记忆反应，增强其在后续病原体挑战中的反应性[23]。

训练免疫的机制不仅局限于单一的细胞类型，还涉及不同细胞间的相互作用和微环境的调节。训练免疫的增强效应可能在慢性炎症状态下导致不适应的效果，进而引发过度炎症和病理状态的进展[14]。因此，微环境的改变可以影响训练免疫的结果，既可能有助于增强保护性免疫反应，也可能导致不利的后果。

综上所述，训练免疫通过代谢和表观遗传重编程增强免疫反应的机制，受到微环境的显著影响。微环境中的信号不仅能够促进免疫细胞的记忆形成，还能影响其在后续免疫挑战中的表现，这为理解免疫系统的复杂性和发展新的治疗策略提供了重要的视角。

5 训练免疫在疫苗接种中的应用

5.1 卡介苗的成功案例

训练免疫是一种通过特定的疫苗接种或感染所诱导的非特异性免疫记忆现象，能够使先前暴露于病原体的免疫细胞在后续的感染中产生更强的免疫反应。卡介苗（BCG）作为一种经典的疫苗，不仅用于预防结核病，还被发现能够通过诱导训练免疫来增强对多种非相关病原体的免疫反应。

BCG疫苗接种后，研究发现其能够引发一系列的免疫反应，包括对其他病原体的非特异性保护。具体而言，BCG接种能够导致单核细胞和自然杀伤（NK）细胞的功能重编程，从而提高它们对非相关病原体的反应能力。例如，BCG接种后，单核细胞的细胞因子生产能力显著增强，这种增强的反应可以持续数月之久，甚至在接种后长达一年仍然有效[24][25]。

在BCG接种的个体中，研究表明这些免疫细胞在对非相关病原体的刺激下，能够产生更高水平的细胞因子，如肿瘤坏死因子（TNF）和白细胞介素（IL-1β），这表明训练免疫能够通过改变细胞的基因表达和代谢状态来提升免疫反应[26][27]。此外，BCG接种还被发现能够抑制系统性炎症，尤其在男性中表现得更为明显，这种效应可能与BCG诱导的训练免疫相关[25]。

BCG的成功案例不仅体现在对结核病的预防上，还包括其对其他感染的保护作用。例如，研究显示BCG接种能够减少新生儿因非结核病原体引起的死亡率[28]。这种非特异性保护的机制被认为与BCG诱导的训练免疫密切相关，尤其是在应对病毒感染（如COVID-19）时，BCG接种的个体显示出更强的疫苗免疫反应[29]。

综上所述，训练免疫通过提升免疫细胞的功能，增强对非特异性病原体的免疫反应，使得BCG疫苗在临床应用中展现出广泛的潜力。这种机制不仅为我们理解BCG的作用提供了新的视角，也为未来疫苗设计和免疫治疗提供了重要的理论基础和实践指导。

5.2 新型疫苗的研发方向

训练免疫是一个新兴的免疫学概念，指的是先前感染或疫苗接种后，先天免疫细胞的功能被长期重新编程，从而使其在随后的感染中能够更有效地应对多种病原体。训练免疫的机制主要涉及细胞的代谢和表观遗传重编程，这种重编程能够增强对多种病原体的非特异性免疫反应，进而提升整体免疫防御能力[7][30]。

在疫苗接种中，训练免疫的应用日益受到重视。研究表明，某些疫苗，如卡介苗（BCG）和麻疹疫苗，不仅对特定病原体提供保护，还能通过诱导训练免疫而对其他非相关病原体提供异质保护。这种现象的机制在于疫苗接种后，免疫系统中的单核细胞、巨噬细胞等先天免疫细胞会经历代谢和表观遗传的变化，从而在再次遭遇病原体时表现出增强的反应能力[2][4]。

新型疫苗的研发方向正朝着能够有效诱导训练免疫的疫苗迈进。开发针对训练免疫的疫苗可能为缺乏传统疫苗的特定临床环境提供解决方案。这类疫苗的设计不仅考虑了对特定病原体的免疫反应，还考虑了如何通过训练免疫提供更广泛的保护[7][9]。例如，研究者们正在探索如何将训练免疫诱导剂与现有疫苗结合，以提高疫苗的整体效力和持久性[10][31]。

此外，训练免疫的潜在负面影响也需引起重视。在某些情况下，训练免疫可能导致过度的炎症反应，特别是在过敏和自身免疫疾病中。因此，研发新型疫苗时，需要综合考虑训练免疫的益处与可能的风险，确保疫苗的安全性和有效性[1][32]。

综上所述，训练免疫为新型疫苗的研发提供了新的思路，通过诱导长期的免疫记忆，提升对多种病原体的保护能力。这一领域的持续研究有望为未来疫苗的设计和应用带来重大突破。

6 训练免疫在感染防治中的潜力

6.1 对抗新兴传染病的策略

训练免疫是一种新兴的免疫学概念，指的是先前接触微生物刺激后，先天免疫细胞能够进行长期的功能性重编程，从而在后续接触不同病原体时，表现出增强的免疫应答。该现象不仅挑战了传统上认为免疫记忆仅限于适应性免疫系统的观点，也为感染防治提供了新的策略。

训练免疫的核心机制涉及先天免疫细胞的代谢和表观遗传重编程。这些细胞在首次接触病原体或疫苗后，经历了一系列的细胞生理变化，从而在再次暴露于同一或不同病原体时，能够更迅速和有效地作出反应[1][2][7]。具体来说，训练免疫通过以下几种方式增强免疫反应：

1. 表观遗传重编程：先天免疫细胞在经历初次刺激后，其基因表达模式发生改变，导致在再次刺激时能够产生更强的炎症反应和细胞因子释放。例如，IL-1β、TNF和IL-6等促炎因子的产生显著增加，从而增强了对病原体的防御能力[14][16]。

2. 代谢重编程：训练免疫还伴随着细胞代谢的改变，使得细胞在面对感染时能够更有效地产生能量和代谢产物，支持其快速反应[8][33]。例如，经过训练的单核细胞和巨噬细胞在感染时表现出更高的糖酵解活性和线粒体呼吸能力，这有助于提高其抗菌活性[34]。

3. 细胞迁移和活性增强：训练免疫还增强了免疫细胞的迁移能力，使得它们能够更快地到达感染部位。在小鼠模型中，训练后的粒细胞表现出更强的自发迁移和趋化能力，从而在感染发生时能迅速聚集到需要的部位[35]。

4. 广谱保护效应：训练免疫不仅限于特定病原体的保护，它能够提供对多种不同病原体的广谱防护。例如，研究表明，经过训练的免疫系统能够有效抵御多种细菌感染，如Listeria monocytogenes和Staphylococcus aureus等[36][36]。

针对新兴传染病的策略中，训练免疫提供了潜在的应用前景。通过设计能够诱导训练免疫的疫苗，可能提高对新兴病原体的防御能力。已有研究表明，BCG疫苗等能够诱导训练免疫的疫苗在COVID-19疫情中展现出增强的保护作用[8]。这种疫苗不仅能提高B细胞和T细胞对抗病毒疫苗的反应，还能改善对其他病原体的防御[32]。

综上所述，训练免疫通过表观遗传和代谢重编程，增强了先天免疫细胞的反应能力，为感染防治提供了新的策略和希望。未来，进一步研究训练免疫的机制及其在不同疾病中的应用，将为应对新兴传染病提供更多有效的手段。

6.2 免疫治疗中的应用

训练免疫是指在特定感染或疫苗接种后，先天免疫细胞经历代谢和表观遗传重编程，从而在后续接触不同病原体时能够增强免疫反应的现象。这一概念挑战了传统的免疫记忆观念，认为免疫记忆仅限于适应性免疫系统。训练免疫的特征包括细胞的代谢和表观遗传修饰，这些变化使得先天免疫细胞在面对感染时能够通过染色质重塑和基因表达的改变，增强其对病原体的应答能力[1][7]。

在感染防治中，训练免疫展现出其潜力。例如，研究表明，通过巴氏疫苗（BCG）等疫苗的接种，可以诱导训练免疫，从而提高对异源性感染的保护能力。这种现象在肺部环境中特别重要，肺部暴露于多种病原体和环境刺激物中，训练免疫可以通过增强肺泡巨噬细胞和树突状细胞的功能，改善对肺部感染的防御[7]。此外，训练免疫还与肿瘤疫苗的效果相关，研究显示，使用含有病原体相关分子模式的细菌衍生外膜囊泡可以增强肿瘤疫苗的效力，表明训练免疫在癌症免疫治疗中的应用潜力[5]。

在免疫治疗方面，训练免疫的应用前景广阔。研究者们提出，训练免疫可以作为一种重要的预防和治疗靶点，尤其是在癌症和炎症性疾病中。例如，通过诱导训练免疫，可能提高疫苗的效能，增强机体对感染的抵抗力；而在炎症性疾病中，抑制过度的训练免疫反应也可能是有效的治疗策略[2][14]。此外，训练免疫还可能通过调节免疫细胞的代谢和表观遗传状态，帮助逆转免疫耐受状态，从而改善患者对感染的应答能力[16][37]。

综上所述，训练免疫通过改变先天免疫细胞的代谢和表观遗传特征，增强了其对后续感染的反应能力，这一机制在感染防治和免疫治疗中具有重要的应用潜力。通过深入研究训练免疫的机制，可以为开发新型疫苗和治疗策略提供新的思路和方向。

7 总结

训练免疫作为一种新兴的免疫学现象，通过对先天免疫细胞的代谢和表观遗传重编程，显著增强了免疫系统对病原体的反应能力。当前的研究表明，训练免疫不仅限于特定的病原体，还能够提供广泛的保护，这一发现对疫苗研发和感染防治策略具有重要的启示。BCG疫苗的成功案例展示了训练免疫在对抗多种感染性疾病中的潜力，同时也引发了对新型疫苗的研发方向的思考。未来的研究应更加关注训练免疫的调控机制，以确保其在免疫治疗中的安全性和有效性。通过探索训练免疫的应用，尤其是在新兴传染病和癌症免疫治疗中的潜力，有望为人类健康提供新的解决方案。整体而言，训练免疫为免疫学的研究和临床应用开辟了新的视野，值得进一步深入探讨。

参考文献

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