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炎症研究现状与进展

 菌心说 2024-04-17 发布于北京

文章来源:谢海伦,石汉平(首都医科大学附属北京世纪坛医院肿瘤营养与代谢中心/临床营养科,国家市场监管重点实验室(肿瘤特医食品) ,北京肿瘤代谢与营养国际科技合作基地,北京100038).炎症研究现状与进展[J].肿瘤代谢与营养电子杂志,2024,11(1):9-19.

摘 要

炎症是自身免疫系统对外界刺激的防御反应,能够在各种有害条件下维持组织稳态。然而,炎症反应会导致暂时性的组织功能下降,这反过来也是许多疾病发生的机制之一。因此,当炎症反应过度或持续存在时,会促进多种慢性疾病的发展,例如心血管疾病、恶性肿瘤、糖尿病、慢性肾病以及代谢相关脂肪性肝病(MAFLD)等。从生命的早期阶段起,炎症在我们伤口愈合和感染康复中扮演着至关重要的角色,而到了老年时,我们可能会遭受各种慢性炎症性疾病的折磨。人类生命过程与炎症息息相关,炎症不仅是一种保护因素,同时也可能是一种致病因素,贯穿了整个生命周期。因此,全面了解炎症并尝试采取措施来减轻炎症对健康的影响十分重要。本文旨在系统介绍炎症相关进展。通过系统性地探讨炎症理论发展史、炎症发生模式、炎症分类、炎症作用以及炎症调控等内容,以期为炎症相关疾病的干预和治疗提供新的思路和方向。

关键词:炎症;炎症发生模式;炎症分类;炎症调控

正 文

炎症是免疫系统最强大的武器之一,当机体遭遇外界有害生物侵袭时,就会启动免疫反应,以消除这些致炎因子。炎症是维持机体稳态的重要调节因素,但是非正常的、过度的或过低的炎症反应则是引起众多疾病的主要因素之一[1]。早在2000多年前,Cornelius C等就描述了炎症的4种特征,包括发红、发热、肿胀和疼痛等症状[2]。随后Julius C等[3]发现了炎症特征的生理基础,即血管扩张、血浆渗漏和白细胞从血管迁移到周围组织中。功能障碍是炎症的第5个基本特征。在所有的炎症特征当中,功能障碍是唯一伴随所有炎症过程的普遍现象[2]。细胞免疫理论是炎症研究领域的另一重大发现,Élie M等[4]发现了吞噬作用在炎症过程中的有益作用,并指出巨噬细胞和中性粒细胞在宿主防御和维持组织稳态中的关键作用。随后的进展包括识别不同类型的炎症介质,控制其产生的途径及作用机制。目前研究发现,炎症具有许多不同的形式和模式,受到不同的诱导物、调节和解决机制的控制。在过去的几十年里,对于炎症的理解已从仅限于急性炎症反应对伤口和感染的范围扩展为涉及慢性炎症状态的领域。例如,2型糖尿病、动脉粥样硬化、神经退行性疾病、肥胖和恶性肿瘤等都与慢性炎症相关[5-8]。深入了解炎症的发展历史有助于我们更好地了解其演化过程和重要里程碑,并认识到不同时期对炎症理解的变迁(图1)。从生命的早期阶段,我们在伤口愈合和感染康复中存活下来,到老年时,我们可能遭受各种慢性炎症性疾病的折磨,炎症过程始终存在于我们的生命中。因此,可以说生命的过程就是炎症的过程,炎症是贯穿一生的保护因素和致病因素[8]。既然我们无法完全摆脱炎症,那么至少我们应该努力充分了解它,并尝试采取措施来减轻炎症对健康的影响[9]。在这篇综述中,我们将从炎症发生模式、分类、作用和调控等方面来介绍炎症生物学的最新进展以及未来的研究方向。

1 炎症的发生模式

典型的炎症反应由4个部分组成:炎症诱导物、炎症识别受体、炎症介质以及受炎症介质影响的靶组织。每个组成部分有多种形式,它们的不同组合在不同的炎症途径中起作用。炎症的发生模式大致为诱导物引发机体炎症反应,并被模式识别受体识别,诱导产生炎症介质,这些炎症介质作用于各种目标组织,引起其功能状态的变化[10]

1.1 炎症诱导物

炎症诱导物是引发炎症反应的根本原因。它们可以是外源性的,如感染、创伤或化学物质的暴露,也可以是内源性的,如细胞内的DNA损伤、代谢产物、自身抗原或异常蛋白等。内源性炎症是指一系列与体内生理机制相关的炎症反应,包括DNA损伤、端粒功能异常、表观基因组破坏、有丝分裂信号异常和氧化应激等。这些内源性因素能够触发免疫系统的炎症反应,导致炎性细胞因子的释放和免疫细胞的激活,最终导致组织和器官的炎症损伤[11-12]。DNA损伤是内源性炎症的常见诱因之一。DNA是细胞遗传信息的载体,在细胞分裂和修复过程中容易受到各种因素的损伤。当DNA损伤超过细胞修复能力时,会激活免疫系统,引发炎症反应[13-15]。端粒在细胞衰老过程中逐渐缩短,当端粒长度缩短达到一定程度时,也会触发炎症反应[16-17]。表观基因组破坏是内源性炎症的另一个重要机制。表观基因组是指影响基因表达的非编码DNA修饰,如DNA甲基化和组蛋白修饰等。当表观基因组发生异常时,会导致基因的异常表达,进而触发炎症反应[18]。此外,有丝分裂信号异常(例如细胞周期的紊乱)和氧化应激(由于自由基的过量产生)也可以引起细胞内的炎症反应[19-21]。外源性因素是指外界环境中的一系列因素,包括感染、微生物组失调、饮食、社会和文化变化以及环境和工业毒物等。外源性诱导物一般分为微生物类和非微生物类两类。微生物类诱导物分为病原体相关分子模式和毒力因子,而非微生物类诱导物包括过敏原、刺激物、异物和有毒化合物等。这些外源性诱导物可以通过不同途径引起炎症反应[22-23]。肠道微生物组失调会导致肠道屏障功能紊乱,使毒素和炎性因子进入血液循环,引起全身性炎症反应[24-25]。饮食、社会和文化变化以及环境和工业毒物等也可以通过不同机制诱发炎症反应。例如,高盐饮食、高糖饮食和饱和脂肪酸、过度加工食品摄入过多都与炎症反应的增加相关[26-27]。社会和文化变化可能会导致精神压力增加、睡眠质量下降等,进而引发炎症反应[28-29]。环境和工业毒物如空气污染、化学物质和重金属等也可以直接或间接地引起炎症反应[30-31]

1.2 炎症识别受体

炎症识别受体是机体响应炎症诱导物的重要受体。这些受体广泛存在于细胞表面和细胞内,是一类能够识别特定病原体分子模式或细胞损伤标志物的受体。它们包括Toll样受体(Toll-like receptors,TLRs)、RIG-I样受体(RIG-I like receptors,RLRs)、NOD样受体(NOD-like receptors,NLRs)和C型凝集素样受体(C-type lectin receptors,CLRs)等[32]。炎症识别受体能够与不同类型的病原体分子结合,并启动一系列信号转导通路,引发机体免疫反应并诱导产生炎症介质。TLRs是一类广泛存在于细胞表面和内膜上的炎症识别受体,并被认为是启动免疫反应的关键因素。TLRs与多种分子模式结合,包括一些外源性微生物的核酸和蛋白质结构,例如细菌的脂多糖和寡糖、病毒的核酸等。通过结合这些模式,TLRs有效地识别外来入侵者,并启动免疫系统的攻击机制,以保护机体免受侵害。因此,TLRs在炎症反应中发挥着重要作用[33-36]。RLRs是一类能够识别病毒的内生性分子模式的炎症识别受体,主要存在于宿主的细胞质中,并通过与特定的核酸结合来启动免疫反应。当细胞被感染时,病毒通过吸附作用依靠表面特定蛋白质结构与宿主细胞表面受体结合,释放的DNA、RNA或某些蛋白被输送到宿主细胞内,RLRs能够识别并结合这些物质,并启动相应的免疫信号通路,引发炎症反应以及产生干扰素等免疫应答物质,以保护机体免受病毒侵害[37]。NLRs是一类可以识别多种细菌分子模式的炎症识别受体。NLRs主要存在于细胞内,在单核细胞、树突状细胞和中性粒细胞等多种免疫细胞中广泛表达。一旦这些受体与感染的菌体分子结合,将启动细胞内信号转导通路,并引发多种免疫应答和炎症反应,以清除感染来源的菌体,并保护机体免受侵害[38-39]CLRs是一类识别真菌和其他微生物感染的重要炎症识别受体。这些受体主要存在于单核巨噬细胞、树突状细胞和肝细胞等免疫组织中能够结合许多微生物表面结构分子并激活下游免疫应答、引发炎症反应[40-41]

1.3 炎症介质

传感器诱导的炎症介质在炎症反应中扮演着重要的调节角色。一旦炎症信号被传感器接收并转导到细胞内,一系列信号通路将被激活,从而引发炎症介质的产生。这些介质包括促炎细胞因子如肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF)、白细胞介素(interleukin,IL)-1β、IL-6等,以及趋化因子、补体蛋白和凝血因子等[42]。它们能够扩展和放大炎症信号,从而吸引更多免疫细胞参与炎症过程,在炎症反应中发挥重要作用。炎症介质是由多种细胞合作产生的分子信使,在炎症过程中调节和协调不同类型免疫细胞的相互作用。免疫细胞在机体免疫反应中发挥重要的作用。免疫细胞主要是指能识别抗原、产生特异性免疫应答的淋巴细胞,有杀灭细菌、病毒并且监视自身免疫稳定的作用。免疫系统是由各种免疫细胞组成,它们分工合作,相互配合,保卫着机体。免疫系统包括许多免疫细胞,包括中性粒细胞、淋巴细胞、单核细胞、嗜酸性粒细胞和嗜碱性粒细胞等(图2)。

促炎细胞因子是炎症反应最早产生的介质之一。TNF是一种重要的促炎细胞因子,它能够通过激活免疫细胞、增强血管通透性以及诱导炎症反应等方式,参与免疫细胞的活化和炎症介质的产生[43-44]。IL-1β能够通过活化炎症细胞、促进炎症介质合成以及调节炎症信号通路等机制,参与炎症反应的调控[45]。此外,IL-6在炎症过程中能够调节免疫细胞的增殖和分化,并参与维持炎症反应的持续性[46]。除了促炎细胞因子,趋化因子也是炎症反应中的重要介质。它们能够吸引和激活免疫细胞,使其定向迁移至炎症部位。趋化因子通过与免疫细胞表面的相应受体结合,启动下游信号通路,从而促使免疫细胞向趋化物源性的信号梯度方向移动,有助于将更多免疫细胞引导至炎症部位,以加强对病原体的清除与防御[47-48]。补体蛋白也是炎症介质中的重要成分,参与调节炎症反应和清除病原体。当传感器识别和结合到病原体时,会激活补体系统,进而产生补体蛋白。这些补体蛋白通过增强免疫细胞的吞噬功能、引发炎症信号、调节血管通透性等多种机制参与炎症反应,从而对抗病原体和保护机体免受侵害[49-50]。凝血因子也是炎症介质中的重要组成部分。在炎症过程中,凝血系统与免疫系统相互作用。激活的凝血系统能够通过释放凝血因子和炎症介质,参与炎症反应的调节和维持。同时,凝血系统也能够调节免疫细胞的活化、趋化和黏附等过程,进一步促进炎症反应的进行[51-52]

1.4 靶组织

受炎症介质影响的靶组织是炎症反应的最终作用目标。炎症介质通过与目标组织或细胞表面的受体结合,改变其功能状态。其中一个典型的例子是促炎细胞因子对血管内皮细胞的影响。促炎细胞因子能够通过与血管内皮细胞表面的受体结合,诱导炎症介质的表达,增加血管通透性,并引起血管扩张和血流增加。这些生物学效应有助于将免疫细胞引导至炎症部位,并促进炎症反应的进行[53-54]。炎症介质还可以通过与其他类型的靶细胞相互作用,对其功能产生影响。在炎症反应中,免疫细胞被激活后会释放促炎细胞因子和趋化因子,这些介质能够进一步调节其他免疫细胞的活化和迁移。此外,炎症介质还能够诱导细胞的凋亡,从而清除受损细胞和病原体。然而,过度的细胞凋亡也可能导致组织损伤和疾病的发展[55]。另外,炎症介质对目标组织的影响还可导致一系列炎症特征的发生。例如,炎症介质可以引起目标组织的充血和肿胀。这是由于炎症介质通过增加血管通透性和促进液体渗出,导致局部组织血流增加和组织液体积聚。此外,炎症介质还可以引起局部组织的纤维化和增生反应。这些变化使得受损组织得以修复,但也可能导致瘢痕形成和器官功能障碍。需要注意的是,炎症介质的作用不仅限于炎症反应的正常生理调节,它们在一些疾病的发展中也起着重要的作用。例如,在慢性炎症相关的疾病中,如类风湿性关节炎和炎症性肠病,过度的炎症介质释放会导致病理性的组织损伤和疾病的持续进展[56-57]

总之,典型的炎症反应由炎症诱导物、炎症识别受体、炎症介质以及受炎症介质影响的靶组织4个组成部分构成(图3)。它们相互作用,共同参与炎症反应的发生、发展。深入了解炎症反应的机制和调控途径有助于我们更好地理解疾病的发生和治疗,并为开发新的抗炎症策略提供科学依据。

2 炎症分类及其临床特点

根据炎症持续的时间,炎症反应大致可分为急性炎症和慢性炎症。急性炎症是机体对外界刺激、损伤或感染的短暂正常生理反应,可持续数分钟至数天;慢性炎症则是由一种或多种因素导致的长期生理反应,可持续数周乃至数年。两者互有联系,当急性炎症机制无法抵抗感染或治愈损伤时,就会激活慢性炎症[1,9,58-59](表1)。尽管有证据表明慢性炎症与疾病风险和死亡率有关,但目前还没有标准的生物标志物来指示存在损害健康的慢性炎症。急性炎症的典型生物标志物可预测发病率和死亡率,但是急性炎症的生物标志物并不一定适用于慢性炎症[60-65]。目前,慢性炎症依旧没有典型的生物标志物,在表2中总结了临床上常见的血清学指标对不同炎症类型的指示作用。随着认识的不断加深,精准医疗的需要,更细致的炎症分类是必要的。炎症的分类方法多种多样,按照炎症物理性质可以分为生物性、物理性和化学性;按照炎症诱导物来源可分为内源性和外源性;按照炎症病程可分为急性炎症和慢性炎症。在该综述中,按照炎症疾病的病理生理类型进行分类,重点是将慢性炎症细分为慢性感染性炎症、代谢性炎症、肿瘤性炎症、衰老性炎症和自身免疫性炎症等。

2.1 急性炎症

急性炎症是机体对外界刺激的一种自然生理反应,它是一个旨在保护和修复组织的过程。当人体遭受到感染、创伤或其他有害刺激时,身体的免疫系统会立即启动急性炎症反应,以尽可能地限制病原体的扩散,清除受损组织,促进组织修复[66-67]。通常情况下,急性炎症的发生是短暂而有效的,它通常会在短时间内消退。急性炎症的主要特点是局部组织的充血、水肿、渗出和炎症细胞浸润等。在急性炎症过程中,大量免疫细胞被招募到血液或受影响的组织中,对抗外来病原体或炎性刺激。在这些细胞中,中性粒细胞构成了血液中最大的循环白细胞群,在防御微生物病原体感染方面起着关键作用[68]。它们能够通过吞噬作用将细菌、病毒和其他微生物引入细胞内部,并利用酸性颗粒和酶来分解和消化这些入侵者。中性粒细胞还能够释放一系列的抗菌物质,如过氧化物酶、抗菌肽和氧自由基,以直接杀伤和破坏病原体。此外,中性粒细胞还能够通过调节细胞因子的产生和释放来激活和招募其他免疫细胞,形成更强大的免疫应答。中性粒细胞的快速反应和广泛的分布使其成为身体对抗感染的第一道防线。淋巴细胞是另一类重要的免疫细胞,它们具备识别和记忆抗原的能力。免疫系统依靠淋巴细胞的功能,能够清除那些表面抗原发生变化的细胞,从而保持机体内部的稳定[69]。急性炎症反应的消退是一个主动的程序化过程,不同于被动的炎症反应的结束。该过程在炎症发生后最初数小时内启动,并由多种细胞和抗炎因子、促消退介质共同参与。当组织修复完成后,炎症反应就会逐渐减弱,直至消失[9,70]。然而,如果急性炎症反应得不到及时地缓解,那么它可能会转变为慢性炎症,并导致包括恶性肿瘤在内的一系列炎症相关疾病的发生。因此,及时控制和解决炎症反应对于预防和管理炎症相关疾病至关重要。

2.2 慢性炎症

慢性炎症性疾病已被公认为当今世界上最重要的死亡原因,其中50%以上的死亡可归因于与慢性炎症有关的疾病,如缺血性心脏病、脑卒中、恶性肿瘤、糖尿病、慢性肾病、非酒精性脂肪性肝病、自身免疫性和神经退行性疾病等[67,71]。越来越多的证据表明,慢性炎症的风险可以追溯到早期发育,现在已知其影响会持续整个生命周期,影响成年期的健康和死亡[72]。慢性炎症可以通过多种途径影响疾病的发展,包括损伤组织、免疫调节失衡、代谢异常、血管损伤和斑块形成等。在本综述中,将慢性炎症细分为以下几大类:

2.2.1 慢性感染性炎症

慢性感染性炎症通常由慢性感染引起,感染因素包括巨细胞病毒、人乳头瘤病毒、EB病毒和丙型肝炎病毒等[73-75]。当机体长时间暴露在细菌或病毒等致病微生物作用下时,免疫系统会不断释放炎症介质和免疫细胞,以试图清除感染源并修复受损组织。其中,单核细胞的募集及其向巨噬细胞的分化对炎症的发生、进展和消退至关重要。在感染、炎症或组织损伤期间,它们可以跟随趋化信号迁移到受损的组织/炎症部位,通过吞噬作用的摄入病原体和细胞碎片,并在吞噬溶酶体中进行消化[76]。然而,在某些情况下,机体无法完全清除病原体,导致炎症反应长期持续。慢性感染性炎症可以发生在不同的器官和组织中,如肺部、肾脏、胃肠道、淋巴结、关节等。常见的慢性感染性炎症疾病包括慢性支气管炎、慢性鼻窦炎、慢性肾盂肾炎、慢性关节炎、慢性肝炎和幽门螺杆菌感染等。慢性感染性炎症的症状各异,但常见的表现包括疼痛、肿胀、红斑、发热和功能障碍等。由于炎症反应长期存在,可能会导致组织损伤和器官功能受损,影响患者的生理、心理健康及生活质量。

2.2.2 代谢性炎症

代谢性炎症是一种由营养和能量过剩所促发的慢性低度炎症状态,它通常与肥胖、糖尿病、代谢相关脂肪性肝病(metabolic associated fatty liver disease,MAFLD)等代谢性疾病密切相关。2006年,Hotamisligil GS等[77]首次提出了代谢性炎症的概念,其核心内涵是指过度的营养物质及其代谢物可引发慢性低度的炎症反应,进而导致各种代谢性疾病的发生发展。代谢性炎症的发生机制非常复杂,主要涉及多种细胞、分子和信号通路的相互作用。最初的炎症反应由脂肪细胞、巨噬细胞等细胞释放的炎症因子引起,如TNF-α、IL-6等。这些炎症因子可以诱导炎症反应,并进一步影响胰岛素信号通路和代谢途径,导致体内糖脂代谢异常,从而形成恶性循环。代谢性炎症不仅与肥胖等代谢疾病相关,还与其他严重疾病有关。例如,代谢性炎症可能导致育龄期女性发生反复流产和不良妊娠结局[78-79]。此外,代谢性炎症还与恶性肿瘤、脑卒中、冠心病和阿尔茨海默病等重大慢性疾病有关。这是因为长期存在的慢性炎症状态可导致体内细胞和组织的氧化应激、血管损伤和血液凝块形成等不良影响,进而增加了这些疾病的风险。胡仁明等[80]首次提出了“代谢性炎症综合征”的概念,是一组由不良生活习惯诱导巨噬细胞极化,从而介导血管、胰岛、肝脏、脂肪细胞的炎性损伤的代谢性疾病。代谢性炎症的临床表现各异,但常见的症状包括肥胖、高血压、血脂异常、胰岛素抵抗等,进而可能导致心脑血管疾病、糖尿病、脂肪肝等代谢性疾病。此外,代谢性炎症还可能引起慢性疲劳、失眠等影响生活质量的不适症状。预防和治疗代谢性炎症需要综合考虑多个方面。首先是生活方式的改变,如合理饮食、适度运动、减轻压力等,有助于减轻炎症反应和控制体重。其次是药物治疗,如胰岛素增敏剂、降糖药、降脂药等,可以缓解炎症反应和改善代谢状态。最后是手术治疗,如减肥手术、胆囊摘除等,对于某些严重的代谢性疾病也有明显疗效。

2.2.3 肿瘤相关性炎症

肿瘤相关性炎症是指与肿瘤发生和发展密切相关的炎症反应。肿瘤细胞和免疫细胞、炎症细胞之间相互作用形成的炎症微环境,对于肿瘤的生长、进展、转移以及治疗反应具有重要影响[81]。早在1863年,Rudolf V等发现肿瘤组织中含有大量的炎症细胞浸润,提出肿瘤起源于慢性炎症的猜想[82]。肿瘤相关性炎症通常是由肿瘤细胞产生的化学信号引起的。肿瘤细胞释放各类细胞因子和趋化因子,这些因子可以刺激炎症细胞的浸润和活化。同时,炎症细胞反过来也会分泌细胞因子,形成正反馈调节的炎症环路。肿瘤相关性炎症的程度与肿瘤的临床特征密切相关,即肿瘤病理分期越晚和转移风险越高,则炎症反应越强烈[83-84]。此外,肿瘤相关性炎症还与预后有关,高炎症反应往往与预后不佳相关[85-87]。肿瘤相关性炎症对肿瘤治疗也有重要影响。一方面,炎症细胞和免疫细胞的浸润可能限制抗肿瘤药物的渗透和有效作用。另一方面,炎症细胞和免疫细胞的活化可能通过产生抗肿瘤细胞毒性T细胞或激活自然杀伤细胞,增加肿瘤对免疫治疗的敏感性。因此,了解肿瘤相关性炎症的机制和调控策略对于肿瘤的预防、治疗和预后评估至关重要。近年来,针对肿瘤性炎症的治疗策略日益受到关注。例如,通过靶向炎症细胞因子或相应的受体抑制炎症反应,可以减轻炎症对肿瘤生长的促进作用。同时,通过激活免疫细胞、提高抗肿瘤免疫应答,也可以实现治疗肿瘤的效果。

2.2.4 衰老性炎症

衰老性炎症是指随着年龄的增长,机体内发生的一系列慢性低度炎症反应。这种炎症状态通常伴随着免疫系统的失调和代谢异常,与多种慢性疾病的发生、发展密切相关[88-89]。衰老是应激、损伤、感染、免疫反应衰退以及代谢障碍等综合作用积累的结果。随着年龄的增大,免疫系统在中青年阶段达到巅峰,随即开始逐渐出现细胞衰老。老年人的慢性炎症状态,即是由细胞衰老所引起的,其特征是细胞增殖的停滞及多种衰老相关分泌表型的发展。其突出特征之一是促炎因子和趋化因子的分泌增加。细胞在衰老的过程中会分泌大量的炎性因子。研究表明,老年人具有较高的循环细胞因子、趋化因子和急性期蛋白水平[90]。衰老性炎症的发生机制非常复杂。在老年人体内,免疫系统功能下降,T细胞和B细胞的数量和功能都会受到影响。这使得机体无法有效识别和清除外来病原体,导致病原体滞留在体内引起炎症反应。此外,内源性炎症因子的分泌增加也是衰老性炎症的重要原因之一[91]

衰老性炎症的临床表现并不明显,通常包括一些非特异性症状,如疲劳、食欲减退、体重下降等。总之,衰老性炎症是老年人身体逐渐下降的免疫系统功能引起的一种慢性炎症状态,已成为影响老年人健康和寿命的主要因素之一。未来,需要更深入地探索衰老性炎症的机制和调控,提高对老年人健康的保护和管理水平。

2.2.5 自身免疫性炎症

自身免疫性炎症是一种免疫系统异常激活的疾病,其特征是机体免疫系统错误地攻击和损伤自身组织。正常情况下,免疫系统可以识别和攻击外来病原体,保护机体免受感染。然而,在自身免疫性炎症中,免疫系统出现故障,将正常组织误认为是外来入侵物质,导致持续的炎症反应。自身免疫性炎症可以影响人体的各个器官和系统,如风湿性关节炎、系统性红斑狼疮、类风湿性关节炎等。这些疾病会引起慢性炎症和组织损伤,导致疼痛、肿胀、僵硬和功能障碍等症状[92-94]。自身免疫性炎症的发生机制尚不完全清楚,但遗传、环境和免疫因素都可能对其发展起到作用。遗传因素在某些自身免疫性炎症疾病中起着重要作用,某些特定的基因变异可能增加患病的风险。环境因素,如感染、毒物暴露和压力等也可能触发和加重自身免疫性炎症。此外,免疫系统的异常活化和调节失衡也与该疾病的发展密切相关[95]。治疗自身免疫性炎症的目标是减轻炎症反应、控制免疫系统的异常活动,并尽可能保护和修复受损组织。常用的治疗方法包括抗炎药物、免疫抑制剂和生物制剂等。这些药物可以减轻炎症症状、控制免疫系统的过度激活,并改善患者的生活质量。此外,积极的生活方式和饮食管理也对缓解炎症反应和提高免疫系统功能具有积极影响。

3 炎症的作用:两个面孔——“保护”和“伤害”

炎症本质上是一种旨在恢复内稳态的适应性反应。内稳态的概念最早是由Claude B等于1865年提出的,他们将内部环境的恒定性描述为“自由和独立生活的条件”[96]。Élie M等认为内稳态过程是由吞噬细胞控制和维持的,并提出了“生理性炎症”的概念来描述吞噬细胞在维持体内平衡中的作用[10]。适度的炎症对于机体来说是有益的,它可以抵御病原菌入侵、清除异物,并维持内稳态。然而,过度或持续的炎症反应会导致机体在清除致炎因子的过程中产生潜在的组织损伤,从而变得有害。目前有两个学说可以解释过度炎症潜在危害。第一个学说认为细胞通过适当的适应性反应(如炎症)来应对各种有害条件,以确保其能在异常环境生存。但是这些适应是以牺牲正常的细胞功能为代价的,如果适应性反应持续存在,则可能会产生有害的后果。第二个学说认为炎症反应与持续或极端条件下的特定适应模式有关。适应模式包括两种类型:第1种是旨在通过调节变量返回到稳态设定值来促进内稳态的恢复。第2种是通过将稳态设定值转换为更适合处理持续或极端异常条件的值。适量炎症反应可以通过第1种方式来促进内稳态的恢复,但是在慢性炎症性疾病中,持续存在的炎症反应通过第2种方式促使代谢稳态设定值的转换为更高的水平,从而使得机体应对平衡设定值的变化变得不适应,导致代谢应激与免疫失调。在这种状态下,免疫功能出现紊乱,会误将身体正常组织错误的识别为外来入侵者,发动攻击,从而造成损伤。换句话说,过度炎症的有害影响是由于当前环境与机体反应之间的不匹配,从而导致有益的适应反应变得有害[10,97]

4 炎症稳态调控

如何调控炎症稳态成为是一个重要问题。可以从以下几个方面来进行抗炎治疗:饮食调控、药物抗炎、手术治疗和生活方式调节。饮食调控可以通过改善营养结构和摄入特定的营养素来降低炎症反应。过去的研究表明,西方饮食和高糖高脂饮食都会导致MAFLD和肥胖等代谢性疾病[98-99]。相反,地中海饮食富含水果、蔬菜、坚果和豆类等天然食品,能够减轻炎症反应,降低心血管疾病、肿瘤和阿尔茨海默病等的风险[100-101]。此外,一些特定的营养素也被认为对调控炎症稳态具有重要作用。例如,肉桂酸是一种天然芳香酸,能够通过核因子κB(nuclear factor kappa-B,NF-κB)、c-Jun氨基末端激酶(c-JunN-terminalkinase,JNK)丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)等途径来减轻炎性疾病。多不饱和脂肪酸是另一种具有抗炎作用的营养素。ω-3脂肪酸主要来自鱼类,能够抑制环氧化酶和前列腺素等炎性介质的合成,从而减轻炎症反应,而ω-6脂肪酸则会竞争性地降低ω-3脂肪酸的摄入,导致体内ω-3脂肪酸/ω-6脂肪酸比例失衡,加重炎症反应[102-104]。因此,在饮食调控方面,应该选择天然、健康的食品,并摄入足够的营养素,同时避免过度摄入高热量、高糖分、高脂肪的食品。针对特定的炎症疾病,可以适当增加某些营养素的摄入量。药物抗炎是目前治疗炎症疾病的主要手段之一。非甾体抗炎药和类固醇等药物被广泛用于缓解炎症反应[105-107]。此外,近年来,一些新型药物,如IL-1β拮抗剂和TNF抑制剂等,也被用于治疗炎症相关的疾病[108]。此外,手术治疗有时候也是调控炎症稳态的重要手段之一。手术治疗是一种直接干预炎症疾病的方法。在一些严重的炎症性疾病中,如溃疡性结肠炎、克罗恩病等,手术治疗可以去除引起炎症的病变组织,切除受损器官或组织,从而缓解症状。同时,在一些局部化的炎症损伤中,手术也可以切除病变组织,减轻炎症反应,加速愈合。对于肿瘤患者来说,手术可能是必要的治疗选择。手术切除原发肿瘤可以减少机体荷瘤状态从而减轻炎症负荷。生活方式调节也是预防和治疗炎症疾病的重要手段之一[109-111]。它包括适度运动、减少压力和睡眠不足、戒烟和限制酒精摄入等方面。适度运动可以增强心肺功能、提高免疫系统功能和代谢率,从而具有抗炎作用。适量的有氧运动和抗阻力训练可以减少血管内膜炎症、促进心血管健康、降低恶性肿瘤和阿尔茨海默病等慢性疾病风险。良好的睡眠质量对调节炎症稳态也是至关重要的。睡眠不足会导致免疫系统功能下降,导致慢性疲劳和心理问题,引起炎症反应。因此,建立良好的睡眠习惯可以提高身体的免疫系统功能,降低炎症反应和慢性疾病的风险。此外,应该避免过度饮酒和吸烟,这些行为会增加发生炎性疾病和其他慢性疾病的风险。综上所述,饮食调控、药物抗炎和生活方式调节都是从不同方面调控炎症稳态的有效手段。

5 总结

炎症是机体对组织损伤、感染和异常状态的一种保护性反应,具有清除有害物质、修复损伤组织和调节免疫功能等作用。然而,当炎症反应过度、过低或持续时间过长时,也会导致一系列不良后果,如组织损伤、器官功能障碍和疾病发生。因此,炎症既是机体的矛,也是盾。炎症在保护机体免受外界伤害和内部异常状态的侵害方面起着重要作用,但也需要注意调节炎症反应的强度和持续时间,避免过度损伤组织和器官。在临床上,根据不同类型和程度的炎症,采取适当的治疗措施,既有助于缓解疾病症状,也能保护机体免受不必要的损伤。同时,从预防角度出发,我们还需要注意生活习惯、避免感染和预防慢性疾病等方面,以维持机体的健康。

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