主要观点总结
本文研究了训练免疫的分子机制，特别是乳酸和组蛋白乳酸化在其中的作用。研究发现，卡介苗接种诱导的免疫记忆与细胞产生的乳酸和组蛋白乳酸化（H3K18la）有关。乳酸作为能量代谢的副产物，在组蛋白上留下特殊的化学标记，这个标记就像记忆的锚点，指导免疫细胞在遇到威胁时快速启动强大的防御反应。这项研究不仅改变了对训练免疫的理解，还为未来的疾病治疗和疫苗增强效力提供了新的视角。
关键观点总结
关键观点1: 研究发现乳酸在训练免疫中扮演关键角色，作为能量代谢的副产物，连接细胞代谢和免疫记忆。
研究人员发现乳酸不仅参与能量代谢，还在组蛋白上留下一种特殊的化学标记——组蛋白乳酸化（H3K18la），这个标记在免疫细胞遇到威胁时能快速启动防御反应。
关键观点2: 乳酸和组蛋白乳酸化在人体免疫记忆中的长期存在被证实。
通过对人体疫苗接种情况的研究，发现接受卡介苗接种的志愿者在接种后，乳酸释放和免疫反应呈现正相关，并且组蛋白乳酸化标记在全基因组上的分布也发生了变化，这些变化至少持续了三个月。
关键观点3: 揭示了乳酸和组蛋白乳酸化在训练免疫中的因果链。
通过药物抑制实验，发现抑制乳酸产生和组蛋白乳酰化/乙酰化的关键酶，会显著削弱训练免疫效应。这证明了乳酸和组蛋白乳酸化在训练免疫中的关键作用。
正文
研究首先从人体真实世界的疫苗接种情况入手。他们分析了接受卡介苗接种的健康志愿者队列（300BCG cohort）的外周血单核细胞（PBMCs）。在接种前（第0天）、接种后14天和90天，研究人员分离出这些细胞，并在体外用结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）或白色念珠菌（Candida albicans）进行刺激，检测细胞分泌的细胞因子（cytokines）和乳酸水平。
结果令人兴奋！研究人员发现，在接种卡介苗后，单核细胞释放的乳酸水平与多种促炎细胞因子的分泌能力呈显著正相关。例如，在接种后第14天，针对结核分枝杆菌的体外刺激，细胞释放的乳酸与IL-1β、IL-6、IL-1Ra、IL-10的分泌log2FC（Fold Change，倍数变化）分别呈现0.54、0.49、0.38、0.17的Pearson相关系数，p值均小于0.05，表明相关性在统计学上非常显著。更关键的是，即使到了接种后的第90天，这种正相关依然存在，比如乳酸与IL-1β分泌的Pearson相关系数仍有0.42，p值小于0.0001，这提示乳酸的产生能力可能与长期的训练免疫反应有关。
单细胞RNA测序（scRNA-seq）分析进一步揭示，在接种卡介苗90天后，这些志愿者的单核细胞中，与糖酵解（glycolysis）途径相关的几个基因（例如丙酮酸激酶M, PKM和乳酸脱氢酶A/B, LDHA/LDHB）表达上调，特别是LDHA和PKM在未受刺激的单核细胞中就已显示表达升高。这说明卡介苗接种确实诱导了单核细胞代谢向糖酵解方向的转变，为乳酸产生提供了基础。
这些人体数据首次将乳酸的产生与卡介苗诱导的训练免疫反应联系起来，而且这种联系是持久的。
体外模型深入——训练细胞的“代谢新面貌”与乳酸的持续高产
为了更清晰地研究这种联系，研究人员构建了体外训练免疫模型。他们将人的单核细胞在体外分化为巨噬细胞（macrophages），并用卡介苗（BCG）或LPS（一种细菌成分，通常用于诱导免疫耐受tolerance）进行训练。在移除训练刺激后，细胞经过一段时间的休息，再用LPS进行二次刺激。
研究发现，BCG训练的巨噬细胞在二次刺激下确实表现出增强的细胞因子反应（例如TNF和IL-6分泌增加），符合训练免疫的特征；而LPS处理过的细胞则表现为免疫耐受，细胞因子反应减弱。
更重要的是，对细胞代谢状态的分析显示，BCG训练的巨噬细胞拥有增强的生物能量（bioenergetics）水平，对葡萄糖代谢和线粒体依赖性降低，与Naive细胞（未训练）不同。而且，只有BCG训练的巨噬细胞表现出乳酸的持续高产。在初次卡介苗刺激后的第6天（此时训练刺激已被移除5天），它们仍然分泌比Naive细胞更多的乳酸；而在二次LPS刺激后，这种高分泌特性更加显著。这与人体队列中的发现（乳酸分泌与训练免疫反应正相关）高度吻合。LPS耐受的巨噬细胞则没有这种持续高乳酸分泌的特征。
为了验证乳酸在训练免疫中的作用，研究人员使用了LDH抑制剂（LDHi，例如GSK 2837808A或钠草酸盐）在初次卡介苗训练细胞时进行处理。结果显示，这些抑制剂能有效降低细胞内外的乳酸水平。重要的是，在训练期间抑制LDH，显著影响了训练细胞后续对LPS二次刺激时的乳酸产生能力，即使在二次刺激时不再添加抑制剂。这表明，卡介苗训练诱导的早期乳酸产生，对于塑造细胞长期的代谢特征（包括后续乳酸动力学）至关重要。
表观遗传新角色——组蛋白乳酸化 H3K18la 闪亮登场
代谢产物如何影响细胞的“生产手册”？研究人员将目光投向了组蛋白修饰。他们假设，乳酸可能会像乙酰基团一样，作为一种化学基团连接到组蛋白的赖氨酸残基上，形成组蛋白乳酸化（histone lactylation）。之前已有研究发现这种新的修饰。
研究人员检测了BCG训练的巨噬细胞中的组蛋白乳酸化水平。他们发现，与Naive巨噬细胞相比，BCG训练的巨噬细胞在初次刺激6天后，组蛋白的泛乳酸化（pan-Kla）和H3K18位点的乳酸化（H3K18la）水平显著增加。而LPS耐受细胞的乳酸化水平则与Naive细胞相当。这再次强调了乳酸化是BCG训练免疫的特有特征。
进一步的染色质免疫沉淀测序（ChIP-seq）分析揭示了H3K18la在基因组上的分布。总共鉴定到88,871个H3K18la峰。在巨噬细胞分化过程中，动态变化的H3K18la峰主要出现在H3K4me1、H3K27ac等标记的远端调控元件和开放染色质区域（例如，78.4%与开放染色质重叠）。而在BCG训练的细胞中，动态变化的H3K18la峰更倾向于富集在远端增强子区域（enhancers）（例如，83.3%与H3K27ac重叠，55.9%与H3K4me1重叠），并且同样与开放染色质区域高度重叠（71.4%）。
更重要的是，H3K18la的水平变化与基因表达水平变化呈现显著正相关。例如，在BCG刺激后的细胞中，H3K18la峰在活跃启动子（active promoters）和增强子区域的变化与基因表达变化的Pearson相关系数分别达到0.86和0.77，p值均小于0.0001。这意味着H3K18la的增加预示着相关基因的转录活性可能增强。
研究人员还追踪了H3K18la峰的动态变化模式。他们发现一些H3K18la峰在BCG刺激24小时内瞬时增加，也有一些峰能维持到第6天，这提示H3K18la可能作为一种“表观遗传记忆标记”长期存在于训练免疫细胞中。在那些随BCG刺激持续高水平（维持到第6天）的H3K18la峰附近的基因中，科学家们找到了许多与细胞因子或趋化因子相关的基因。
锁定关键基因！H3K18la 在 IL1B 位点的独特标记与调控
IL-1β是一种在训练免疫中扮演核心角色的促炎细胞因子。它的基因（IL1B）的表达水平受到严格调控，并且已知与训练免疫相关的表观遗传变化有关。研究人员深入分析了H3K18la在IL1B基因区域的分布。
IL1B基因位于基因组上的一个特定区域，形成一个拓扑关联结构域（Topologically Associating Domain, TAD），由一个CTCF结合位点（CTCF-binding site）分隔为两个亚区域，一个包含促炎的IL1B基因，另一个包含抗炎的IL37基因。一个叫做AMANZI的长链非编码RNA（lncRNA）也位于这个区域，并形成一个跨越边界的长程染色质环。
