能量代谢是生命的根本特征之一，为细胞的多种生命活动提供能量，涉及糖酵解（Glycolysis）、脂肪酸β氧化（FAO）、三羧酸（TCA）循环及氧化磷酸化（OXPHOS）等重要代谢途径。在生物医疗的多个研究领域，能量代谢检测得到了广泛应用，包括线粒体功能、代谢疾病和肿瘤代谢等方面。研究表明，免疫细胞的功能与其能量代谢状态有着密切的关系。今天，我们聚焦于两种重要的免疫细胞——T细胞和巨噬细胞，探讨它们的能量代谢如何影响其免疫应答能力。

巨噬细胞是机体固有免疫的重要组成部分，它们通过强大的吞噬能力支持免疫防御和自我监视，活跃于肿瘤、心血管疾病、感染及炎症等多种病症中。根据微环境的不同，巨噬细胞会极化为M1型或M2型，分别发挥促炎和抗炎作用，并表现出截然不同的代谢特征。研究发现，M1型巨噬细胞通过诱导氧化氮合酶（iNOS）表达，利用精氨酸生成一氧化氮（NO），其代谢特征为增强的糖酵解和脂肪酸合成，同时TCA循环和OXPHOS的功能受到损害。具体而言，M1巨噬细胞的TCA循环在异柠檬酸脱氢酶催化步骤和琥珀酸生成后出现关键偏离点，使得细胞内的柠檬酸和琥珀酸浓度显著升高。OXPHOS的障碍导致电子传递链泄漏，进而在有氧环境中产生大量活性氧（ROS）以杀灭病原体。相对而言，M2型巨噬细胞则通过精氨酸酶1（Arg-1）途径将精氨酸转化为鸟氨酸和尿素，表现出增强的OXPHOS、脂肪酸合成和谷氨酰胺代谢的特征。研究表明，谷氨酰胺代谢通过多重机制驱动M2极化，而谷氨酰胺合成酶（GS）在M2型巨噬细胞中高表达，而在M1型中几乎没有表达。

T细胞则是适应性免疫系统的核心组成，负责识别并清除病原体和肿瘤细胞。T细胞的功能高度依赖于其能量代谢，从静息状态到激活状态，再到分化为不同的亚型，其代谢模式经历显著变化。在静息状态下，T细胞依赖OXPHOS通过线粒体电子传递链稳定生成ATP。抗原呈递细胞（APC）激活T细胞后，其代谢模式迅速从OXPHOS转向糖酵解，以快速产生大量ATP，支持细胞的增殖和分化。激活后的T细胞会分化为效应T细胞（如Th1、Th2和Th17）或调节性T细胞（Treg），其中效应T细胞的特征是高糖酵解活性，而Treg细胞则主要依赖脂肪酸氧化。记忆T细胞则在糖酵解与OXPHOS之间找到平衡，使其能够在需要时快速反应，同时在无刺激时长期存活。

能量代谢不仅为免疫细胞提供生存的基础，还调控其功能与命运。在巨噬细胞中，糖酵解与氧化磷酸化的平衡决定了促炎特性：当代谢模式从TCA循环和FAO转向糖酵解和脂肪酸合成时，促炎性增强。对于T细胞来说，有氧糖酵解和谷氨酰胺分解促进Th1和Th17的分化，而抑制乳酸生成、增强OXPHOS或增加脂肪酸摄取则能够调节此过程。相反，抑制糖酵解或谷氨酰胺利用则有利于Treg细胞的分化。此外，PD-L1/PD-1和CTLA-4等免疫检查点分子不仅调控T细胞的活性，还影响其代谢状态。阻断这些检查点能够逆转T细胞耗竭，恢复其抗肿瘤功能。

综上所述，能量代谢是免疫细胞功能的基础和调控关键，能够感知外部环境的变化并启动相应的免疫反应。在需要大量代谢物进行生物合成和分泌时，如M1型巨噬细胞和活化的T细胞，优先选择有氧糖酵解；而M2型巨噬细胞和Treg细胞则因需求较低，主要依赖于OXPHOS和FAO。研究T细胞和巨噬细胞的代谢机制，或将为癌症、感染及自身免疫疾病的治疗提供新的策略。

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