長期以來，科學家們認為免疫系統中的效應細胞是腫瘤及感染性疾病的防禦細胞，而調節細胞主要作用於致敏和自身免疫反應。近年來，許多研究表明免疫細胞還有不少非傳統的免疫作用，包括參與神經退行性病變、心血管疾病及代謝性疾病的發生發展。嶄新的科研前沿方向――免疫代謝學（immunometabolism），主要研究免疫與代謝在生理及疾病中的相互影響。該學科目前在兩方面取得了引人矚目的進展：一方面，新近認為天然或獲得性免疫系統參與了既往所認為的非免疫性疾病，如肥胖，產生代謝與免疫方面的異常，可導致對2型糖尿病、心血管疾病、癌症或神經退行性病變的易感。另一方面，免疫細胞，如淋巴細胞在多層面受到內部代謝的調節影響。深入闡明免疫與代謝相互作用的細胞分子機制，是目前亟需解決的科學問題。
一、肥胖通過炎症驅動非代謝性疾病
肥胖正在全球流行。肥胖的增加與經濟水平及醫療條件改善伴隨的代謝性疾病，如2型糖尿病、脂肪肝、心血管疾病的增加成正比。同時，它也與一些非代謝性疾病，如哮喘、阿爾茨海默病及某些癌症有關。炎症從病因學上連線了這些疾病。肥胖被認為是一種系統性的亞急性炎症狀態。脂肪組織的區域性炎症，以及肥胖誘導的全身炎症可能成為疾病驅動的共同因素。
一些脂肪細胞因子（adipocytokines），如脂聯素（adiponectin）及瘦素（leptin）等，由脂肪組織特異性產生；而其他的一些脂肪細胞因子可能更多的是促炎因子或者是抗炎因子而作用於天然和獲得性免疫反應中。脂肪細胞產生的各類炎症因子包括腫瘤壞死因子（TNF）、白細胞介素（IL）?6、抵抗素（resistin）、視黃醇結合蛋白4（RBP?4）以及相關的人脂質運載蛋白2（lipocalin 2）、趨化因子配體2（CCL2）、IL?18、內臟脂肪素（visfatin）和CXC趨化因子5（CXCL5），這些炎症因子隨著脂肪組織的擴張而增加，提示這種促炎症狀態與肥胖相關，並且很可能產生由慢性炎症導致的疾病。反之，抗炎症脂肪因子如脂聯素、IL?10及分泌型捲曲相關蛋白5（SFRP5）則隨著脂肪組織的擴張而減少。這些脂肪因子雖然由脂肪組織產生，但具體是由脂肪細胞還是由侵入的巨噬細胞、上皮細胞、T淋巴細胞產生，以及脂肪因子產生的量尚需深入研究。同樣，哪種脂肪因子對胰島素抵抗或胰島素敏感性起主要作用尚不清楚。浸潤的淋巴細胞的作用也有待深入研究。
二、天然免疫與肥胖及2型糖尿病
天然免疫已經被證實在系統性炎症相關的肥胖等疾病中起著重要的作用。Toll樣受體（TLR）從細胞分子機制上將肥胖與炎症聯絡起來。TLR是機體識別外來或內在病原體的主要受體。TLR4是首先被發現可識別飽和脂肪酸並將胰島素抵抗與天然免疫聯絡起來的TLR。目前，TLR2、TLR5及TLR9均已被證實在肥胖及2型糖尿病等疾病中起重要作用。而TLR4及TLR9訊號通路的關鍵下游分子髓樣分化蛋白88（MyD88）在中樞神經系統的特異性表達，也被證實是脂肪酸誘導的瘦素抵抗及高脂飲食所致肥胖的必需物質。
三、獲得性免疫與肥胖及2型糖尿病
獲得性免疫是否在肥胖及2型糖尿病中起到關鍵作用呢？肥胖、2型糖尿病是自身免疫疾病嗎？這些問題目前仍存在爭議。自身免疫性疾病須具備至少如下特點：（1）對特異性抗原失去免疫耐受；（2）將致病性免疫細胞或抗體輸入至健康個體可複製疾病過程；（3）免疫抑制或免疫調節可調節疾病的自然病程；（4）在動物模型中已證明具有自身免疫的病因（如可採用輸入免疫細胞誘發疾病等）；（5）疾病已被證明與自身免疫基因相關，如人類白細胞抗原（HLA）。目前在肥胖小鼠中的研究已證實脂肪組織中存在T淋巴細胞，且採用CD3單克隆抗體阻斷T淋巴細胞後，肥胖及胰島素抵抗可得到緩解。T淋巴細胞、B淋巴細胞、單核細胞、巨噬細胞等均已被證實在動物模型及人體脂肪組織中起著重要的免疫學作用。此外，免疫細胞對於棕色脂肪組織的形成和分化也起著重要作用。雖然有報道在2型糖尿病患者外周血中T淋巴細胞可被活化，但也有專家質疑其使用的不是特異性抗原，因此發生的是一種非特異性的免疫反應。雖然目前尚不能明確2型糖尿病是否是一種自身免疫疾病，但顯然其與經典1型糖尿病中的自身免疫反應不同。
四、免疫代謝學的理論與實踐
新興的免疫代謝學研究領域正日益顯現其重要影響。在理論探索方面，應進一步深入研究的問題：肥胖和炎症是伴隨關係還是因果關係？其共同的訊號通路是什麼？哪些訊號通路導致炎症及其下游的2型糖尿病、心血管疾病及其他疾病的發生？遺傳和環境因素對於免疫代謝異常的影響？在實際應用方面，正在研發相關的藥物並開展臨床試驗，例如，2型糖尿病治療藥物二甲雙胍可能具有抗腫瘤作用，而每日1片阿司匹林也有降低癌症死亡率的潛在效應，這些發現均支援免疫代謝理論。此外，一些臨床研究已陸續將炎症作為2型糖尿病治療的靶點，如：IL?1受體阻斷劑的臨床研究已顯示陽性結果，水楊酸類已被應用於肥胖症的降血糖治療，目前這兩種藥物正在進行大型臨床試驗。在2型糖尿病患者中應用TNF阻斷劑的一項初期臨床試驗雖然未見降糖效果，但其在非糖尿病患者中顯示出的免疫調節作用令人期待。再者，應用細胞免疫調節治療肥胖與2型糖尿病的嘗試，也呈現潛在價值。由此可見，免疫代謝學是肥胖和2型糖尿病研究中值得重視的新方向。
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