DOI: https://doi.org/10.3389/fimmu.2026.1902029
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42495615
تاريخ النشر: 2026-07-09
المؤلف: Enli Xie وآخرون
الموضوع الرئيسي: الاستجابات المناعية والتطعيمات
نظرة عامة
يتناول قسم ورقة البحث الدور المتطور للميتوكوندريا بما يتجاوز وظيفتها التقليدية كمنتجين للطاقة، مسلطًا الضوء على أهميتها في الأيض، وإشارات الإجهاد، والمناعة الفطرية. يحقق المؤلفون فيما إذا كان الإجهاد الميتوكوندري الناتج عن التمارين يمكن أن يعزز تدريب خلايا المناعة الفطرية من خلال تعزيز إطلاق أنماط الجزيئات المرتبطة بالضرر (DAMPs) مثل الحمض النووي الميتوكوندري (mtDNA) والسكسينات. يقترحون أن التمارين تعمل كعامل إجهاد ميتوكوندري قابل للتحكم، مما يؤدي إلى تنشيط مستقبلات التعرف على الأنماط (PRRs) مثل NLRP3 وTLR9 وcGAS-STING. يؤدي هذا التنشيط إلى إعادة برمجة الأيض من الفسفرة المؤكسدة إلى الجليكوليز الهوائي ويحدث تعديلات وراثية (مثل H3K4me3 وH3K27ac) التي تهيئ الجينات المسببة للالتهاب لاستجابة مناعية أكثر قوة.
يخلص المؤلفون إلى أن مفهوم المناعة المدربة، الذي يتميز بزيادة استجابة أحادية الخلايا والبلعميات من خلال التغيرات الأيضية والوراثية، قد غير فهمنا للمناعة الفطرية. يقترحون أن التمارين متوسطة الشدة يمكن أن تؤسس حالة من المناعة المدربة، مميزة ملفات المناعة للأفراد النشطين عن أولئك الذين يعيشون حياة غير نشطة، الذين يعانون من التهاب مزمن منخفض الدرجة. يوضح هذا الإطار العلاقة على شكل حرف J بين شدة التمارين ومخاطر العدوى، موضحًا أن التمارين تعتبر عامل إجهاد ميتوكوندري فسيولوجي قد يعزز المراقبة المناعية. يؤكد المؤلفون على الحاجة إلى مزيد من البحث لتوضيح الآليات الأساسية، وتحديد الأنظمة المثلى للتمارين لتحفيز المناعة المدربة، وترجمة هذه النتائج إلى تطبيقات سريرية للوقاية من العدوى، والصحة الأيضية، والعلاج المناعي للسرطان.
مقدمة
تناقش مقدمة ورقة البحث مفهوم المناعة المدربة، والذي يشير إلى إعادة برمجة طويلة الأمد لخلايا المناعة الفطرية استجابةً للمحفزات الأولية من مسببات الأمراض أو العوامل الذاتية. على عكس المناعة التكيفية، التي تعتمد على التغيرات الجينية، تتميز المناعة المدربة بالتغيرات الأيضية والوراثية التي تعزز حساسية الجينات المرتبطة بالالتهاب للتفعيل النسخي. هذه الظاهرة حاسمة للدفاع عن المضيف ضد إعادة العدوى والأمراض الالتهابية المزمنة. تسلط الورقة الضوء على التأثير المحتمل للعوامل المجهدة الفسيولوجية، وخاصة التمارين، على نشاط المناعة الفطرية، مشيرةً إلى أن التدريب متوسط الشدة يمكن أن يقلل من خطر الإصابة بالعدوى التنفسية العلوية بنسبة 20-30%، بينما قد يزيد الإفراط في ممارسة الرياضة أو عدم النشاط من القابلية للإصابة بالعدوى.
تستكشف المقدمة أيضًا دور الميتوكوندريا كلاعبين رئيسيين في هذه العملية، حيث تعمل كمزودي طاقة ومراكز إشارات تنسق الاستجابات الأيضية والمناعية. تشارك الميتوكوندريا في تشكيل الأجسام الالتهابية وإطلاق أنماط الجزيئات المرتبطة بالضرر (DAMPs)، مثل الحمض النووي الميتوكوندري (mtDNA) وأنواع الأكسجين التفاعلية (ROS)، التي يمكن أن تنشط مسارات الإشارات المناعية. تفترض الورقة أن الإجهاد الميتوكوندري الناتج عن التمارين قد يعمل كتحفيز مثالي للمناعة المدربة، مما يؤدي إلى إعادة برمجة تراكمية لخلايا المناعة الفطرية وحالة من “التوازن المناعي”. ستتناول الأقسام اللاحقة من مراجعة الأدبيات آليات المناعة المدربة، ودور mtDAMPs، وتأثير الإجهاد الميتوكوندري الناتج عن التمارين على تنشيط جهاز المناعة، مما يقارن في النهاية آثار النشاط البدني المنتظم بأسلوب الحياة غير النشط.
مناقشة
يتناول القسم مفهوم المناعة المدربة، الذي يشير إلى الحالة المعززة لخلايا المناعة الفطرية بعد التحفيز الأولي بواسطة محفزات متنوعة، مثل العوامل الميكروبية. تم تعريف هذه الظاهرة، لأول مرة، من قبل نيتيا وآخرين في عام 2011، وتتميز بتحسين وظيفي مستمر، ونشاط وقائي متبادل ضد مسببات الأمراض غير المرتبطة، وإعادة برمجة أيضية ووراثية دون تغييرات جينية. تشير النتائج الرئيسية إلى أن إعادة البرمجة الأيضية، وخاصة التحول من الفسفرة المؤكسدة (OXPHOS) إلى الجليكوليز الهوائي، أمر حاسم لتحفيز المناعة المدربة. أظهرت الدراسات أن هذا التحول الأيضي لا يدعم فقط زيادة إنتاج ATP ولكن يوفر أيضًا الركائز اللازمة للتعديلات الوراثية، مثل الأسيتيل الهستوني، التي تعتبر ضرورية للحفاظ على الحالة المدربة.
علاوة على ذلك، يبرز القسم دور أنماط الجزيئات المرتبطة بالضرر الميتوكوندري (mtDAMPs) في بدء تدريب المناعة الفطرية. تم تحديد التمارين كتحفيز فسيولوجي قوي يحفز التكيفات الميتوكوندرية، مما يؤدي إلى إطلاق mtDAMPs، التي تنشط مستقبلات التعرف على الأنماط (PRRs) على خلايا المناعة. يؤدي هذا التنشيط إلى تحفيز مسارات الإشارات التي تعزز إعادة البرمجة الأيضية والتغيرات الوراثية، مما يرسخ حالة من المناعة المدربة. يتم وصف العلاقة بين شدة التمارين واستجابة المناعة على أنها على شكل حرف J، مما يشير إلى أن التمارين المتوسطة تعزز وظيفة المناعة بشكل مثالي، بينما قد يؤدي التدريب المفرط إلى خلل في المناعة. تشمل الآثار على الممارسة السريرية وصف التمارين لتحسين المناعة وزيادة محتملة في استجابات اللقاحات والعلاج المناعي للسرطان من خلال المناعة المدربة الناتجة عن التمارين. تؤكد اتجاهات البحث المستقبلية على الحاجة إلى أدلة مباشرة تربط بين التمارين والمناعة المدربة الكلاسيكية واستكشاف الجرعات المثلى من التمارين لتدريب المناعة.
DOI: https://doi.org/10.3389/fimmu.2026.1902029
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42495615
Publication Date: 2026-07-09
Author(s): Enli Xie et al.
Primary Topic: Immune responses and vaccinations
Overview
The research paper section discusses the evolving role of mitochondria beyond their traditional function as energy producers, highlighting their significance in metabolism, stress signaling, and innate immunity. The authors investigate whether exercise-induced mitochondrial stress can enhance the training of innate immune cells by promoting the release of damage-associated molecular patterns (DAMPs) such as mitochondrial DNA (mtDNA) and succinate. They propose that exercise acts as a controllable mitochondrial stressor, leading to the activation of pattern recognition receptors (PRRs) like NLRP3, TLR9, and cGAS-STING. This activation triggers metabolic reprogramming from oxidative phosphorylation to aerobic glycolysis and induces epigenetic modifications (e.g., H3K4me3, H3K27ac) that prime pro-inflammatory genes for a more robust immune response.
The authors conclude that the concept of trained immunity, characterized by enhanced responsiveness of monocytes and macrophages through metabolic and epigenetic changes, has transformed our understanding of innate immunity. They suggest that moderate-intensity exercise can establish a state of trained immunity, distinguishing the immune profiles of active individuals from those who are sedentary, who experience chronic low-grade inflammation. This framework elucidates the J-shaped relationship between exercise intensity and infection risk, positioning exercise as a physiological mitochondrial stressor that may enhance immune surveillance. The authors emphasize the need for further research to clarify the underlying mechanisms, determine optimal exercise regimens for inducing trained immunity, and translate these findings into clinical applications for infection prevention, metabolic health, and cancer immunotherapy.
Introduction
The introduction of the research paper discusses the concept of trained immunity, which refers to the long-term reprogramming of innate immune cells in response to initial stimuli from pathogens or endogenous factors. Unlike adaptive immunity, which relies on genetic changes, trained immunity is characterized by metabolic and epigenetic alterations that enhance the sensitivity of inflammation-related genes to transcriptional activation. This phenomenon is crucial for host defense against reinfection and chronic inflammatory diseases. The paper highlights the potential impact of physiological stressors, particularly exercise, on innate immune activity, noting that moderate-intensity training can reduce the risk of upper respiratory infections by 20-30%, while excessive exercise or inactivity may increase susceptibility to infections.
The introduction further explores the role of mitochondria as key players in this process, acting as energy suppliers and signaling hubs that coordinate metabolic and immune responses. Mitochondria are involved in the formation of inflammasomes and the release of damage-associated molecular patterns (DAMPs), such as mitochondrial DNA (mtDNA) and reactive oxygen species (ROS), which can activate immune signaling pathways. The paper posits that exercise-induced mitochondrial stress may serve as an optimal stimulus for trained immunity, leading to a cumulative reprogramming of innate immune cells and a state of “immune homeostasis.” The subsequent sections of the literature review will delve into the mechanisms of trained immunity, the role of mtDAMPs, and the influence of exercise-induced mitochondrial stress on immune system activation, ultimately comparing the effects of regular physical activity with a sedentary lifestyle.
Discussion
The section discusses the concept of trained immunity, which refers to the enhanced state of innate immune cells following initial stimulation by various stimuli, such as microbial agents. This phenomenon, first defined by Netea et al. in 2011, is characterized by persistent functional enhancement, cross-protective activity against unrelated pathogens, and metabolic and epigenetic reprogramming without genetic changes. Key findings indicate that metabolic reprogramming, particularly a shift from oxidative phosphorylation (OXPHOS) to aerobic glycolysis, is crucial for the induction of trained immunity. Studies have shown that this metabolic shift not only supports increased ATP production but also provides substrates necessary for epigenetic modifications, such as histone acetylation, which are essential for maintaining the trained state.
Furthermore, the section highlights the role of mitochondrial damage-associated molecular patterns (mtDAMPs) in initiating innate immune training. Exercise is identified as a potent physiological stimulus that induces mitochondrial adaptations, leading to the release of mtDAMPs, which activate pattern recognition receptors (PRRs) on immune cells. This activation triggers signaling pathways that promote metabolic reprogramming and epigenetic changes, thereby establishing a state of trained immunity. The relationship between exercise intensity and immune response is described as J-shaped, suggesting that moderate exercise optimally enhances immune function, while excessive training may lead to immune dysfunction. The implications for clinical practice include exercise prescription for immune optimization and potential enhancements in vaccine responses and cancer immunotherapy through exercise-induced trained immunity. Future research directions emphasize the need for direct evidence linking exercise to classical trained immunity and the exploration of optimal exercise dosages for immune training.