Inflammation · Folio

阅读视角

炎症是 innate immunity 最核心的组织反应之一。它不是单个细胞类型，也不是单个 cytokine，而是一套局部组织程序：组织或免疫细胞感知 infection、tissue damage 或 irritants 后，释放 cytokines 和 chemokines，改变血管通透性，并把血液中的 leukocytes 招募到局部组织。

一个实用理解是：炎症把局部危险信号放大成可以被全身免疫系统响应的组织状态。 在感染中，它帮助招募 neutrophils、monocytes 和其他 effector cells 清除病原体；在肿瘤、慢性损伤或自身免疫中，炎症也可能长期存在，并重塑 tissue microenvironment。

定义

中文理解：炎症是指巨噬细胞等局部细胞被活化后释放 cytokines 和 chemokines，将血液中的白细胞招募到感染或损伤部位的过程。这个定义抓住了炎症的核心，但需要记住，启动炎症的不只有 macrophages；epithelial cells、endothelial cells、dendritic cells、mast cells 和 tissue-resident macrophages 都可能参与。

这一过程有助于消灭病原体，也把 innate immunity 和 adaptive immunity 连接起来。炎症会促进局部淋巴液流动，使携带抗原的微生物、死亡细胞或 antigen-presenting cells 从感染部位进入邻近 lymphoid tissue，从而启动 adaptive immune response。适应性免疫应答启动后，炎症信号也会继续把 effector lymphocytes、antibodies 和其他效应成分募集回感染部位。

核心过程

炎症反应可以先按四步理解：

Recognition：局部细胞识别 pathogen-associated molecular patterns (PAMPs) 或 damage-associated molecular patterns (DAMPs)。
Mediator release：被激活的细胞释放 cytokines、chemokines、lipid mediators 和 complement-related signals。
Leukocyte recruitment：endothelium 被激活，血液中的 neutrophils、monocytes、lymphocytes 等 leukocytes 发生 rolling、adhesion、transmigration，进入组织。
Clearance and repair：病原体或死亡细胞被清除后，炎症逐渐 resolution，组织进入 repair 或 remodeling。

炎症早期最重要的 recruited cells 通常是 neutrophils 和 monocytes/macrophages。Neutrophils 进入快，适合急性杀菌；monocytes 随后进入组织并分化为 macrophages，使 innate immune response 得以持续。某些炎症环境中 eosinophils 也会被募集，尤其和寄生虫感染、过敏反应或 type 2 inflammation 相关。

关键介质

Cytokines 更像调节信号，常用于改变局部细胞状态和系统反应。经典 inflammatory cytokines 包括 TNF、IL1B、IL6、IL12、IL18 和 type I interferons。它们可以促进 endothelial activation、fever、acute-phase response、antigen presentation 和 effector cell activation。

Chemokines 更像定位和招募信号。它们告诉 leukocytes 往哪里走。常见例子包括 CXCL8/IL8 招募 neutrophils，CCL2 招募 monocytes，CXCL9、CXCL10 和 CXCL11 参与 CXCR3+ T cells/NK cells 的募集。

Vascular changes 是炎症能形成局部组织反应的关键。Endothelial cells 在 TNF、IL1B 等信号下表达 adhesion molecules，使 circulating leukocytes 能黏附并进入组织。血管通透性增加也会带来 plasma proteins、complement 和 clotting-related factors。

临床表现

临床上常用拉丁文 calor、dolor、rubor 和 tumor 描述炎症，分别对应发热、疼痛、发红和肿胀。这些表现不是表面现象，而是 cytokines、complement fragments、lipid mediators 和其他 inflammatory mediators 作用于局部血管、神经和组织后的结果。

Rubor 和 calor 主要来自局部血管扩张和血流增加。Tumor 主要来自血管通透性增加，导致体液和 plasma proteins 渗漏到组织间隙。Dolor 则与炎症介质刺激局部神经末梢、组织压力增加，以及 leukocytes 在局部迁移和发挥效应功能有关。

Endothelial cells 是炎症部位的重要执行界面。它们受到 cytokines 和 complement fragments 影响后，会改变 adhesion molecule 和 chemokine expression，使 circulating leukocytes 能够黏附在血管内皮上，并沿 chemokine gradients 迁移到感染或损伤部位。Endothelial cells 本身也可以产生抗感染或促炎 cytokines，因此不是被动管道，而是炎症反应的一部分。

Acute 与 chronic inflammation

Acute inflammation 通常发生快、持续时间短，常见于细菌感染、外伤和急性组织损伤。Neutrophils 往往是早期主要 effector cells，随后 monocytes/macrophages 参与清除和修复。

Chronic inflammation 持续时间更长，常见于慢性感染、autoimmune disease、metabolic disease、fibrosis 和 cancer。它不只是“急性炎症变久了”，而是组织中长期存在 cytokine production、immune cell recruitment、cell death、repair、angiogenesis 和 stromal remodeling。

单细胞语境

在 single-cell 数据里，inflammation 通常不是一个单独细胞类型，而是一组 gene programs 或 tissue states。常见信号包括：

inflammatory cytokines: TNF, IL1B, IL6
chemokines: CXCL8, CXCL9, CXCL10, CCL2, CCL3, CCL4
interferon-stimulated genes: ISG15, IFIT1, IFIT3, MX1, OAS1
monocyte/MDSC-associated genes: S100A8, S100A9, FCN1, VCAN, TREM1
macrophage activation genes: APOE, SPP1, C1QA, C1QB, C1QC

因此读单细胞文章时，不要只问“哪个 cluster 是 inflammatory cell”。更好的问题是：哪些 cell types 表达 inflammatory programs？这些 programs 是 tumor-specific、infection-induced，还是 tissue damage-associated？它们招募了哪些 leukocytes，又是否进入 resolution 或 chronic remodeling？

阅读提示

炎症不是天然好或坏。短期、受控的炎症有助于清除感染和启动修复；长期、失控或位置错误的炎症会造成 tissue damage，并可促进 fibrosis、autoimmunity 和 tumor microenvironment remodeling。