【论肿道麻】免疫代谢：围手术期与危重症医学的新兴前沿领域
时间：2026-07-28 21:35:47 热度：37.1℃ 作者：网络
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代谢与免疫功能紧密交织，共同构成了免疫代谢这一新兴研究领域的核心。免疫代谢聚焦免疫细胞针对所处环境的代谢适应性改变，保障其在缺氧、营养匮乏等极端组织微环境中仍可启动高效、靶向的免疫应答。慢性代谢性疾病与急性损伤会引发免疫代谢适应异常，导致炎症反应病理性紊乱，进而诱发短期与长期并发症。组学技术、活体成像、流式细胞表型分析等前沿手段，已能实时、精准解析细胞功能与代谢间的复杂互作，但该技术在围手术期领域的应用仍较为匮乏。围手术期是研究急性炎症下动态代谢重塑的理想转化模型，针对免疫代谢的调控干预已逐步开展，其中危重症免疫营养研究最为深入，但临床结果存在异质性，提示需进一步阐明其核心作用机制。 2026年1月伦敦大学玛丽女王学院的Isabell Nessel等人于British Journal of Anaesthesia上发表了题为“Immunometabolism, an emerging field in perioperative and critical care medicine: a narrative review”的系统性综述。作者阐述了健康状态、代谢性疾病及手术急性炎症应激下的免疫代谢适应规律，梳理围手术期与危重症中免疫营养、麻醉方式等潜在干预策略，并展望该领域未来研究方向，现介绍如下：
本文核心观点：
a. 免疫代谢的核心是免疫细胞对环境的代谢适应性重编程。
b. 手术损伤等急性炎症、糖尿病等慢性炎症状态，均会破坏免疫代谢正常适应过程。
c. 麻醉选择、免疫营养等干预手段可调控免疫代谢，相关研究正在推进。
d. 免疫代谢的基础与转化研究仍需大量探索，是围手术期与危重症医学的重要突破方向。
1. 免疫代谢的核心概念与调控基础
1.1. 免疫代谢的定义与核心意义
免疫代谢是研究代谢与免疫细胞功能双向调控的交叉学科，代谢不仅为细胞提供ATP能量，代谢通路及其产物更是炎症反应中免疫细胞适应环境的关键调控因子。正常生理状态下，代谢与免疫动态平衡、协同适应内外损伤信号；而慢性、急性或局部代谢-炎症应激，会打破该平衡引发紊乱，成为疾病发生发展的核心机制（图1）。
图 1 代谢通路及其与免疫细胞活化的关联
肥胖、2型糖尿病等慢性代谢病，会驱动机体低度慢性炎症，诱发各类并发症；手术、危重症等急性状态下的高血糖等代谢紊乱，是预后不良的独立危险因素；肿瘤细胞与肿瘤免疫微环境则通过高度代谢适应实现重编程，促进增殖与转移。随着代谢性疾病发病率攀升，合并慢性低度炎症与免疫代谢异常的患者数量持续增加，这类患者遭遇急性炎症损伤时，并发症易感性显著升高，凸显免疫代谢研究的临床价值。脓毒症相关研究已揭示免疫细胞在宿主防御中的复杂免疫代谢重编程规律，涵盖全身症状、器官功能损伤、细胞重编程及分解代谢状态等多个层面，这些特征与手术等急性炎症损伤高度相似。但围手术期免疫代谢研究仍处于起步阶段，而择期手术是急性炎症的理想转化模型，可实现术前、术后连续动态监测，借助前沿技术开展研究，不仅能深化急性炎症应激下代谢-炎症互作认知，更能挖掘全新治疗靶点。
1.2. 核心代谢通路与免疫细胞代谢可塑性
免疫代谢的核心是免疫细胞的代谢可塑性，即静息与活化状态下，免疫细胞可根据功能需求切换代谢通路，满足能量、生物合成与氧化还原平衡需求。细胞生成ATP的三大核心通路为糖酵解、氧化磷酸化（OXPHOS）、脂肪酸氧化（FAO），此外脂肪酸合成、磷酸戊糖通路、谷氨酰胺/精氨酸等氨基酸代谢，对免疫细胞增殖、分化、抗氧化及细胞因子分泌至关重要。
静息状态下，巨噬细胞、T细胞主要依赖氧化磷酸化与脂肪酸氧化供能；中性粒细胞则同时利用氧化磷酸化与糖酵解。免疫激活后，细胞代谢发生特征性重编程：
a. 固有免疫细胞：中性粒细胞、单核细胞快速从氧化磷酸化转向糖酵解（类瓦博格效应），快速供能以支持细胞因子分泌、吞噬作用；炎症组织缺氧时，优先启动无氧糖酵解，虽能量产出低，但可保障缺氧环境下的功能执行，同时伴随乳酸堆积。
b. 适应性免疫细胞：效应T细胞同时启用糖酵解、氧化磷酸化与氨基酸代谢；记忆T细胞、调节性T细胞、抗炎巨噬细胞则依赖氧化磷酸化与脂肪酸氧化，该方式高效、副产物少，适配长期存活与抗炎调节功能。
特殊微环境下，免疫细胞会进一步调整代谢：肥胖、糖尿病等慢性炎症组织因免疫细胞持续激活，葡萄糖逐渐耗竭，适应性免疫细胞转而依赖脂肪酸氧化与氨基酸分解维持抗炎功能；氧化应激时，磷酸戊糖通路活性上调，增加NADPH生成以清除ROS。代谢可塑性是免疫细胞功能正常执行的核心保障，其异常直接导致免疫功能紊乱。
1.3. 免疫代谢转换的核心调控机制
免疫细胞的代谢转换受关键分子与代谢副产物共同调控，形成精密的调控网络：
1.3.1. 核心调控分子
-mTOR：ATP充足时激活，是免疫细胞功能、增殖的核心代谢调控因子。
-AMPK：ATP匮乏时激活，启动脂肪酸氧化、糖酵解等分解代谢，同时抑制mTOR，激活自噬以回收胞内物质供能。
- HIF-1α：缺氧、细菌感染时激活，驱动糖酵解重编程，促进促炎基因表达。
- PPARs
：脂质代谢核心调控因子，激活后诱导巨噬细胞向抗炎表型转化，抑制炎症小体与促炎因子释放。
1.3.2. 代谢副产
物的信号作用
- 乳酸：可转化为丙酮酸供能，同时抑制适应性免疫细胞增殖、细胞因子分泌，下调巨噬细胞促炎信号。
- 酮体：低血糖状态下生成，β-羟丁酸等酮体在缺氧时仍可高效供能，同时抑制NLRP3炎症小体活性，发挥抗炎作用。
2. 代谢性疾病中的免疫代谢紊乱
肥胖、2型糖尿病等代谢性疾病的核心病理特征，是脂肪组织扩张驱动的慢性低度炎症与免疫代谢异常，该异常直接影响围手术期与危重症患者预后。
图 2 全身和免疫代谢改变代谢综合征和衰老的免疫反应
2.1. 肥胖的免疫代谢重塑
肥胖患者脂肪组织过度增生、肥大，引发胰岛素抵抗与白细胞募集，形成恶性循环：肥大脂肪细胞因甘油三酯过载出现胰岛素抵抗，分泌大量趋化因子，招募循环单核细胞分化为脂肪组织巨噬细胞（ATMs）；这类巨噬细胞依赖糖酵解适应脂肪组织缺氧、炎症微环境，进一步招募中性粒细胞、单核细胞，加重脂肪细胞胰岛素抵抗。胰岛素抵抗的脂肪细胞过量释放游离脂肪酸，持续激活炎症信号，形成促炎免疫代谢循环。
全身层面，肥胖患者表现为单核细胞增多、中性粒细胞增多、调节性T细胞减少，造血干细胞向髓系分化偏移；髓系细胞糖酵解亢进、ROS生成增多，T细胞因瘦素作用功能异常，CD4+T细胞过度活化，全身炎症状态持续存在。这类免疫代谢改变即使减重后仍持续存在，属于永久性重塑，直接导致患者皮肤、尿路、呼吸道及手术部位感染风险升高。
2.2. 2型糖尿病的免疫代谢损伤
2型糖尿病与肥胖共享胰岛素抵抗相关的免疫代谢重塑，同时高血糖成为独立的免疫损伤因素：线粒体功能异常导致氧化应激加剧，细胞衰老加速，衰老细胞进一步驱动慢性炎症与白细胞介导的胰岛素抵抗； 其次，高血糖直接损伤免疫细胞，诱导中性粒细胞释放胞外诱捕网（NETosis）、削弱吞噬能力、延缓细菌清除，阻碍伤口愈合，导致初始T细胞预激活、记忆T细胞应答受损，降低抗感染能力。 最后还会导致免疫失衡，全身代谢紊乱引发免疫细胞浸润、免疫稳态破坏，患者感染易感性、术后并发症风险显著升高。 代谢综合征与衰老共同作用，进一步加剧免疫代谢紊乱，形成“代谢异常-免疫失衡-感染/炎症加重”的恶性循环，是围手术期不良预后的重要危险因素（图2）。
3. 手术应激诱导的免疫代谢紊乱
手术损伤触发全身应激反应，使机体进入分解代谢状态，驱动急性炎症启动与消退，同时诱发免疫代谢紊乱，成为术后并发症的核心诱因。
图 3 围手术期应激反应及碳水化合物负荷机制
3.1. 围手术期代谢应激核心特征
手术应激引发应激性胰岛素抵抗，肝脏糖异生亢进、肌肉葡萄糖摄取减少、蛋白分解增加，最终导致围手术期高血糖。临床数据显示，95%的糖尿病患者、60%的非糖尿病患者会出现围手术期高血糖，高血糖是手术部位感染、心肌损伤的独立危险因素。值得注意的是，非糖尿病患者围手术期同等程度高血糖，术后并发症风险高于糖尿病患者，可能与术前基础炎症、胰岛素抵抗水平、手术损伤程度及术前血糖控制差异相关，其与免疫代谢的关联仍需深入研究。
3.2. 围手术期免疫细胞代谢异常
-单核细胞：术后快速上调糖酵解，满足缺氧组织中免疫防御的能量需求，但过度糖酵解会加剧炎症紊乱。
-T淋巴细胞：术后糖酵解能力下降、增殖受抑、凋亡增加，呈现免疫代谢抑制状态，直接降低抗感染能力。
-中性粒细胞：术后大量扩增，存在低密度、未成熟等异质亚群，其免疫代谢编程尚未被围手术期研究阐释；糖尿病高血糖会严重损伤中性粒细胞吞噬、NETosis及细菌清除功能，该机制同样适用于围手术期。
3.3. 免疫代谢紊乱对肿瘤患者的远期影响
围手术期免疫代谢紊乱不仅影响短期预后，还会作用于肿瘤细胞代谢，影响远期生存：肿瘤细胞与白细胞类似，具备高度代谢可塑性，可在葡萄糖匮乏环境中增殖、转移并逃避免疫监视；肥胖、胰岛素抵抗、糖尿病通过直接促进肿瘤细胞生长、抑制抗肿瘤免疫，加速肿瘤进展；围手术期高血糖、胰岛素与儿茶酚胺释放，通过瓦博格效应等机制促进肿瘤细胞增殖，同时抑制抗转移免疫。手术导致的肿瘤细胞播散+神经内分泌应激的免疫代谢抑制，可能共同促进转移定植，但其具体机制、临床干预价值仍需大样本研究验证。
3.4. 围手术期免疫代谢研究的挑战
当前研究存在诸多局限：多数研究仅监测外周血单个核细胞，忽略术后主要扩增的中性粒细胞；术后中性粒细胞亚群具有异质性，其代谢特征未被解析；肿瘤类型、合并症等因素导致样本异质性高，小样本研究结果难以推广；组织取样受限，仅能通过外周血细胞推测局部组织免疫代谢状态，而局部微环境对免疫代谢编程起决定性作用。
4. 围手术期与危重症的免疫代谢干预策略
免疫代谢调控干预是改善围手术期与危重症预后的新兴方向，免疫营养是研究最深入的领域，同时麻醉方式、经典药物等也展现出潜在调控价值。
4.1. 禁食与碳水化合物负荷
术前长时间禁食超出指南推荐时长，会加重禁食诱导的胰岛素抵抗与代谢应激；而术前碳水化合物负荷可缓解该效应，降低术后炎症标志物水平、中性粒细胞增多症，提升淋巴细胞计数，发挥整体抗炎作用。该干预不会诱发术后高血糖，在血糖控制良好的糖尿病患者中安全可行，但能否降低感染并发症仍缺乏大样本、高质量研究证实（图3）。
4.2. 生酮饮食
生酮饮食以高脂肪、适量蛋白、低碳水化合物为特征，模拟禁食状态同时保障能量摄入，在危重症中具备多重优势：减少蛋白分解、不依赖胰岛素供能、供能效率高于脂解；临床研究显示，生酮饮食可减少血糖波动、缩短机械通气与血管活性药物使用时间；转录组学分析提示，酮症可降低T细胞活化与促炎因子水平。目前ASICS II试验正在评估危重症患者生酮饮食对肌肉消耗的影响，围手术期生酮饮食能否改善肥胖患者免疫功能，仍需进一步验证。
4.3. ω-3脂肪酸补充
ω-3脂肪酸是免疫调节脂质介质前体，可激活PPARs家族转录因子，发挥抗炎、免疫调节作用。危重症研究证实，ω-3脂肪酸补充可降低院内感染、缩短住院时间、减少脓毒症风险，已获欧洲临床营养与代谢学会（ESPEN）推荐。但围手术期研究因剂量、时长、给药方式差异，结果存在异质性，近期系统综述未证实其明确获益，仍需标准化研究验证。
4.4. 精氨酸与谷氨酰胺补充
精氨酸、谷氨酰胺是危重症患者快速消耗的条件必需氨基酸，对免疫功能至关重要： 精氨酸可调控巨噬细胞促炎/抗炎平衡，是淋巴细胞增殖、分化的必需物质；缺乏会导致T细胞、巨噬细胞功能异常，延缓伤口愈合。但补充精氨酸的临床结果存在争议，部分研究显示可降低感染、改善预后，部分研究提示加重脓毒症、多器官功能损伤；其前体瓜氨酸补充可改善生化指标、缩短机械通气时间，但仍需大样本试验验证。目前指南不推荐常规补充精氨酸。谷氨酰胺具有支持T细胞增殖、B细胞分化、巨噬细胞抗原呈递与吞噬功能；但REDOXS试验发现早期大剂量补充与更高死亡率相关，可能因过量谷氨酰胺转化为尿素，引发高氨血症；仅烧伤、创伤患者推荐使用谷氨酰胺补充。围手术期研究显示，术前补充精氨酸+谷氨酰胺可降低结直肠手术感染并发症、瘘管复发与炎症水平；谷氨酰胺补充可改善结直肠癌患者手术部位感染、吻合口瘘与缩短住院时间。2025年ESPEN外科营养指南仅推荐营养不良的胃肠道大手术患者使用含精氨酸的免疫营养，不推荐常规补充谷氨酰胺。
4.5. 麻醉方式的免疫代谢调控
麻醉方式通过影响代谢、炎症与免疫细胞功能，调控免疫代谢状态：吸入麻醉剂（七氟烷、地氟烷）相较于丙泊酚全静脉麻醉，会升高糖尿病患者术中血糖、皮质醇水平，降低胰岛素浓度；上调IL-6等炎症标志物；破坏白细胞线粒体膜电位，诱导凋亡与氧化应激；诱发胰岛素抵抗，加重高血糖。 丙泊酚具有抗炎、代谢稳定的特点，对免疫细胞毒性更低，对血糖、皮质醇影响更小。 目前VITAL试验、GlucoVITAL试验正在对比吸入麻醉与丙泊酚静脉麻醉对术后预后、血糖波动的影响，有望明确麻醉方式对免疫代谢的调控价值。
4.6. 经典药物的免疫代谢再利用
二甲双胍通过抑制线粒体呼吸链、激活AMPK，减少肝脏糖异生，同时抑制NF-κB、NLRP3炎症小体，发挥抗炎作用；术前使用与脓毒症、术后生存率改善相关，多项临床试验正在评估其在脓毒症、围手术期感染中的作用。
地塞米松在围手术期常规用于止吐，虽短暂升高血糖，但临床影响轻微；可通过抑制HIF-1α介导的糖酵解，降低巨噬细胞促炎活性，且不削弱抗菌防御；PADDI试验证实其不增加手术部位感染风险，兼具抗炎与安全性。
5. 结论与展望
免疫代谢可塑性是免疫细胞功能、炎症启动与消退的核心基础，活化免疫细胞通过快速代谢重编程适配功能需求。围手术期与危重症是急性炎症免疫代谢研究的理想转化模型，但目前研究仍存在诸多不足：患者异质性高、炎症与免疫代谢动态变化难以单时点监测、组织取样受限、外周血细胞无法完全反映局部组织代谢状态。
前沿组学、单细胞测序、活体成像等技术，正逐步突破上述研究瓶颈。未来需聚焦细胞特异性免疫代谢调控，阐明围手术期急性炎症与基础慢性炎症的互作机制，明确免疫代谢干预的最佳时机、适用人群与方案，最终实现通过调控免疫代谢改善围手术期与危重症患者预后的目标。
免疫代谢作为交叉学科，为围手术期医学、危重症医学提供了全新视角，从代谢层面解读免疫紊乱，挖掘精准干预靶点，有望成为降低术后并发症、改善远期生存的重要突破口。
述评
免疫代谢作为连接细胞代谢与免疫应答的桥梁，近年来在肿瘤与慢性代谢疾病领域取得了丰硕成果。然而，Nessel等人发表在《British Journal of Anaesthesia》上的这篇综述，敏锐地指出：围术期与危重症医学中，免疫代谢的研究仍严重不足，尽管这一阶段恰好为急性炎症的动态演变提供了理想的临床模型。
本文的突出贡献在于系统梳理了从基础代谢通路（糖酵解、氧化磷酸化、脂肪酸氧化）到免疫细胞亚群（单核细胞、T细胞、中性粒细胞）在不同激活状态下的代谢重编程规律，并明确指出：手术创伤所诱导的胰岛素抵抗、高血糖及免疫代谢紊乱，与术后感染、肿瘤转移等不良结局密切相关。尤其值得关注的是，作者提出了“免疫代谢抑制”这一概念，用以解释T细胞在术后出现的功能受损现象。
在干预策略方面，综述客观评价了免疫营养（碳水化合物负荷、生酮饮食、精氨酸/谷氨酰胺）、麻醉方式（丙泊酚 vs. 吸入麻醉）及药物（二甲双胍、地塞米松）的现有证据，指出当前研究存在剂量、时机、配方高度异质的问题，导致结论不一致。这一审慎态度对临床实践具有重要警示意义。
总体而言，本文为围术期与重症医学研究者提供了一份清晰的研究路线图。未来的突破方向应包括：1）采用单细胞多组学技术解析免疫细胞代谢异质性；2）关注组织驻留免疫细胞而非仅依赖外周血；3）开展设计严谨、机制驱动的干预试验。唯有如此，免疫代谢才能从“新兴领域”真正走向“临床转化”。
参考文献：
Nessel I, Tsang VSK, Schroth J, Janssen H. Immunometabolism, an emerging field in perioperative and critical care medicine: a narrative review[J]. British Journal of Anaesthesia, 2026, 136(4): 1202-1216. DOI: 10.1016/j.bja.2026.01.003.
