长期糖酵解导致人工植入物引发的慢性炎症

聚合物植入式医疗器械（如硅胶乳房假体、关节置换中的聚乙烯部件等）在临床应用中常因异物反应（FBR）引发持续炎症，进而导致局部纤维化，影响器械功能甚至引发淋巴瘤等严重疾病。这种炎症的关键在于植入物表面吸附的生物分子信号持续激活巨噬细胞，使其长期处于促纤维化状态。

免疫细胞的功能与其代谢方式密切相关：通常，促炎细胞主要依赖糖酵解（通过分解葡萄糖快速获取能量），而静息或修复性细胞则依赖氧化磷酸化。然而，巨噬细胞代谢在植入物周围炎症中的作用此前尚不明确。本研究利用小鼠皮下植入聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）三种临床常用材料，探究了异物反应中的代谢机制。

结果显示，三种材料周围均形成厚度相似的纤维化包膜，巨噬细胞是主要的免疫细胞，且其比例随时间增加。通过代谢分析发现，植入后至少6周内，植入物周围的巨噬细胞持续依赖糖酵解供能，表现为对糖酵解抑制剂不敏感，且葡萄糖转运蛋白1（GLUT1）表达显著升高——GLUT1是糖酵解依赖的标志，其表达量随时间和与植入物的距离增加而上升。糖酵解型巨噬细胞还表现出更高的线粒体代谢和脂肪酸合成能力，这与其促炎和生物合成功能相符。

空间分布上，糖酵解相关标志物（如GLUT1、乳酸脱氢酶A）在靠近植入物表面（<30微米）的巨噬细胞中表达更高，提示植入物界面是代谢异常的关键区域。对硅胶乳房假体患者的临床组织分析也验证了这一点：植入物附近的巨噬细胞GLUT1表达显著增加。

转录组分析表明，高表达GLUT1的巨噬细胞主要参与病理伤口愈合、氧化应激和细胞黏附等过程，其表达的纤连蛋白（Fn1）等基因直接促进纤维化。此外，异物反应的典型特征——多核巨噬细胞（由多个巨噬细胞融合而成）也高度依赖糖酵解，且GLUT1表达量高于单核糖酵解型巨噬细胞，表明糖酵解对其功能至关重要。

综上，本研究揭示植入物周围巨噬细胞的持续糖酵解代谢是其促纤维化表型的关键机制，为开发缓解异物反应的治疗策略提供了新靶点。