2型免疫经历通过IL-4–STAT6–PPARγ–ARG1程序训练肺神经和气道相关巨噬细胞（NAMs）以建立病毒疾病耐受

《Nature》：Type 2 immune history trains lung macrophages for viral disease tolerance

严重呼吸道病毒性疾病在个体间差异很大，且常反映免疫病理（immunopathology）而非病原体控制不足，提示既往免疫经历可使肺部倾向于疾病耐受（disease tolerance）。研究人员发现，神经和气道相关巨噬细胞（nerve- and airway-associated macrophages, NAMs）作为间质巨噬细胞（interstitial macrophages, IMs）的一个亚群，在Nippostrongylus brasiliensis诱导的2型炎症后短暂扩增。因此，研究人员假设NAMs获得表观遗传印记的训练免疫（trained immunity），并在异源挑战模型中进行检验：既往感染N. brasiliensis的小鼠在4–6周后接受致死性H1N1流感病毒挑战。所有经N. brasiliensis条件化的小鼠均存活，而未条件化的对照小鼠均在5–6天死亡。保护作用的发生不伴随病毒载量降低或T细胞反应增强，而是与免疫病理减少、2型信号放大、胞葬作用（efferocytosis）增加和组织修复加速相关。利用NAM-DTR（白喉毒素受体，diphtheria toxin receptor, DTR）小鼠，研究人员证明条件化NAMs对保护是必要且充分的：清除或以未条件化NAMs替代会消除存活优势，而过继转移条件化NAMs可在不增强病毒清除的情况下赋予疾病耐受。基因组分析提示存在IL-4–STAT6–PPARγ和ARG1染色质程序，该程序印记促消退和修复性NAM状态，在致死性呼吸道病毒感染期间驱动组织修复、2型免疫和胞葬作用。最后，对健康个体及IPF（idiopathic pulmonary fibrosis，特发性肺纤维化）和COPD（chronic obstructive pulmonary disease，慢性阻塞性肺疾病）个体队列的人肺单细胞图谱进行荟萃分析，揭示背景依赖的NAM样修复程序。这些发现确立肺驻留巨噬细胞中的局部训练免疫作为疾病耐受的一种机制，并为严重炎症性呼吸道感染提供治疗切入点。

论文解读：

严重呼吸道病毒性疾病在个体间差异显著，常由免疫病理（immunopathology）而非病原体控制不足驱动。疾病耐受（disease tolerance）指在不降低病原体载量的情况下限制免疫介导组织损伤。训练免疫（trained immunity）是先天免疫细胞经初始刺激后发生持久代谢重编程和表观遗传重塑。既往研究多集中于骨髓（bone marrow, BM）前体的中枢训练，而局部组织驻留巨噬细胞（tissue-resident macrophages, RTMs）通过疾病耐受提供保护的证据有限。肺RTMs包括肺泡巨噬细胞（alveolar macrophages, AMs）和间质巨噬细胞（interstitial macrophages, IMs）。NAMs是CD169⁺ IM亚群，位于大气道和肺神经周围，表达创伤修复、免疫调节和胞葬（efferocytosis）程序。研究人员假设NAMs可在致死呼吸道病毒感染中获得局部训练免疫，并建立异源感染模型：小鼠先感染约600 L3期Nippostrongylus brasiliensis，休息4周后以致死剂量H1N1/PR8流感病毒挑战。结果显示，训练小鼠全部存活，对照小鼠全部死亡；保护不依赖病毒载量降低或适应性T细胞增强，而与免疫病理减少、2型信号增强、胞葬增加和组织修复加速相关。利用NAM-DTR小鼠，研究人员证明条件化NAMs必要且充分。基因组分析提示IL-4–STAT6–PPARγ和ARG1染色质程序。人肺单细胞图谱显示IPF和COPD中背景依赖的NAM样修复程序。该研究发表于《Nature》，确立肺驻留巨噬细胞局部训练免疫作为疾病耐受机制及严重炎症性呼吸道感染治疗切入点。

关键技术方法：研究采用小鼠异源感染模型，样本为WT C57BL/6、NAM-DTR（CD169-cre×Cx3cr1^tm3(DTR)Litt/J）和Arg1-cKO（CD169-cre×Arg1^flx/flx）小鼠；N. brasiliensis L3皮下感染，PR8 H1N1鼻内挑战。主要方法包括流式细胞术与分选、全身体积描记术（whole-body plethysmography, WBP）、组织学和共聚焦显微成像、Luminex细胞因子检测、病毒空斑试验、过继转移、白喉毒素（diphtheria toxin, DT）清除、抗CCR3/IL-4/IL-5中和及重组IL-4C/IL-5处理；bulk RNA-seq、ATAC–seq（assay for transposase-accessible chromatin with sequencing，转座酶可及性染色质测序）、scRNA-seq（single-cell RNA sequencing，单细胞RNA测序）、GSEA（gene set enrichment analysis，基因集富集分析）和HOMER motif分析。人数据来自公开IPF Cell Atlas（GEO: GSE136831），含健康对照、COPD和IPF供者。

研究结果：

既往感染提供完全保护（Previous infection confers complete protection）：通过流式追踪AMs和NAMs动力学，建立N. brasiliensis后PR8异源挑战模型，并结合WBP、组织学、Masson染色和空斑试验。结果：训练小鼠体重下降轻、8天恢复并全部存活，对照全部死亡；病毒载量在1、3、6 d.p.i.无差异；基线肺功能无差异；训练肺浸润少、胶原沉积少、结构保留。结论：既往N. brasiliensis感染限制致死PR8肺损伤而不改变病毒载量。

挑战后2型免疫反应增强（Enhanced type 2 immune response after challenge）：通过23-plex Luminex、流式和共聚焦。结果：训练小鼠72 h后IL-4、IL-5、IL-13、IL-3、IL-9、IL-10、eotaxin-1、MIP-1α升高，IL-1β和IFNα无显著差异；6 d.p.i.中性粒减少、嗜酸增加、AMs增加、NAMs增加；B细胞、NK细胞、CD4⁺ T细胞、CD8⁺ T细胞及NP-tetramer⁺CD8⁺ T细胞无差异。结论：训练维持早期2型程序，抑制中性粒，主要由先天机制保护。

训练改善组织修复与消退（Training improves tissue repair and resolution）：通过共聚焦、Imaris和免疫染色。结果：嗜酸在训练肺增加并聚集于NAMs附近大气道，是IL-5主要来源；对照中性粒和中性粒细胞胞外诱捕网（neutrophil extracellular traps, NETs）多；训练Ac-α-tub增加三倍，KRT5⁺细胞与proSP-C重叠，proSP-C⁺细胞增加。结论：训练重塑免疫空间，增强嗜酸/IL-5气道生态位，限制中性粒和NETs，激活再生上皮程序。

局部训练NAMs促进疾病耐受（Locally trained NAMs promote disease tolerance）：通过NAM-DTR/DT清除条件化NAMs，结合WBP、空斑、流式和共聚焦、BM再填充和过继转移。结果：Tr-ON存活，Tr-OFF体重下降死亡，肺功能差，病毒载量无差异，CCR3⁺嗜酸减少，中性粒和NETs增加；未训练NAMs替代无保护，BM来源NAMs若再经N. brasiliensis可恢复保护，训练NAMs过继转移减少体重下降。结论：条件化NAMs必要且充分，支持局部而非中枢训练。

CCR3⁺驻留嗜酸性粒细胞提供保护（CCR3⁺ resident eosinophils provide protection）：通过纵向分析、血管内CD45标记、祖细胞定量和抗CCR3处理。结果：训练肺CCR3⁺嗜酸约2倍，约95%组织驻留，BM祖细胞无差异；抗CCR3导致超过25%体重下降、死亡、病理加重、嗜酸降约70%、中性粒升约2倍，NAMs不变。结论：组织驻留CCR3⁺嗜酸与训练NAMs协作促进疾病耐受。

染色质重编程驱动2型免疫（Chromatin reprogramming drives type 2 immunity）：通过bulk RNA-seq、ATAC–seq、PCA、GSEA、HOMER和scRNA-seq。结果：训练NAMs转录和染色质明显分离；24,456个区域可及性增加、310个降低；富集氧化磷酸化、脂代谢、组织稳态和氧化还原，IFN信号降低；LEGs多与染色质可及性相关；富集RXRA、PPAR家族及de novo PPARγ–RXRA motif；Pparg、Arg1、Stat6可及性增加并与PPARγ ChIP–seq峰重叠；Ccl11增加且开放。scRNA-seq中1,814个NAMs分六态，N2 Retnla在训练富集，N3 Alox5ap/Prdx6在训练+流感，N6 Axl/Mertk/Ifitm3在感染对照。结论：训练印记促消退/修复染色质程序，感染时快速部署。

ARG1和IL-4/5依赖的肺条件化（ARG1- and IL-4/5-dependent lung conditioning）：通过Arg1-cKO、抗IL-4/IL-5中和和重组IL-4C/IL-5。结果：训练WT完全保护，训练Arg1-cKO体重降超过15%、约50%死亡；抗IL-4/IL-5增加体重下降；重组IL-4C/IL-5保护早期体重下降。结论：N. brasiliensis驱动IL-4/IL-5信号印记ARG1依赖NAM程序。

IPF NAMs与训练促消退程序一致（IPF NAMs align with trained pro-resolving programs）：通过公开人肺scRNA-seq图谱、Seurat、limma-voom、PCA、GSEA和跨物种映射。结果：鉴定27个髓系群，NAMs表达SLC40A1、FOLR2、F13A1、STAB1、SELENOP；IPF NAM频率增加；COPD NAMs富集迁移/细胞骨架、下调吞噬溶酶体酸化；IPF NAMs富集修复/脂质处理，增加FN1、CCL18、SPP1、APOE、LPL、TREM2、CD9、MERTK、CD59、FABP5，富集OXPHOS（oxidative phosphorylation，氧化磷酸化）；训练NAM信号在IPF正富集、COPD负富集。结论：IPF NAMs的OXPHOS^高修复状态与训练NAM程序重叠，COPD不同，呈背景依赖。

讨论部分总结：研究始于COVID-19早期，流行病学提示蠕虫流行区疾病严重程度较轻，提示个人免疫历史影响呼吸道病毒感染结局。严重呼吸道感染生存依赖病原控制及限制组织损伤、促进疾病耐受的先天调节通路。该研究显示N. brasiliensis诱导的2型炎症在NAMs中印记持久局部训练，使其对致死流感保护必要且充分。该模型不同于既往异源感染系统通常增强抗病毒免疫、I型IFN和降低病毒载量。多数训练免疫研究强调BM来源髓系中枢编程，局部组织巨噬细胞训练证据有限；NAM-DTR选择性替换证明保护丧失，过继训练NAMs恢复保护。N. brasiliensis条件化产生持久2型偏向环境，IL-5分泌嗜酸增加，中性粒减少。多组学提示IL-4–STAT6–PPARγ中心程序连接2型免疫、胞葬和促消退脂质代谢；Arg1删除部分丧失保护，IL-4/IL-5阻断和重组IL-4/IL-5支持2型细胞因子依赖肺条件化。人NAM样巨噬细胞与鼠NAMs相似，表达免疫调节基因，区别于单核和AMs；IPF中与脂质处理/胞葬修复程序一致，COPD更炎症；急性保护性修复程序长期持续可能适应不良。跨人鼠，2型相关程序与减少组织损伤和改善生理结局相关，包括SARS-CoV-2中过敏/T2高哮喘与较低重症风险。研究重新定位2型免疫，其修复臂对宿主生存关键；既往2型免疫不增强抗病毒抵抗，而是使肺耐受致死炎症挑战。

研究结论部分翻译：总之，这些发现将NAMs转变为免疫历史校准未来疾病结局的机制性细胞节点。该工作确立肺驻留巨噬细胞中的局部训练免疫形式，其在独立于增强适应性免疫或病毒清除的情况下防止致死性病毒免疫病理。它还提供框架解释具有不同免疫历史的个体或人群，包括既往蠕虫暴露或其他2型免疫经历，为何在严重病毒感染后表现不同结局。在治疗上，这些发现提名巨噬细胞条件化为通过选择性启动修复性、促消退NAMs程序同时保留宿主防御来增强疾病耐受的策略。此类方法可有助于减轻急性呼吸道感染和未来病毒大流行中的发病和死亡，同时强调需要调节修复程序的强度和持续时间，以避免慢性肺病中的适应不良重塑。