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不健康饮食引发免疫反应,和细菌感染一样

GenePlan 知几未来 2022-01-16

长期吃高脂高热量的食品好吗?

不好。


在养生风、健身风刮了一阵又一阵后,我们知道了这些食物或许会给身体造成一些负面影响:比如说肥胖、增加心血管疾病风险等。


但你知道这些高脂高热量的食物在我们的免疫系统眼里,就跟细菌病毒一样吗?并且,我们的免疫系统还会被长时间的高脂高热量饮食所改变。这一研究结果发表在2018年1月11日的《细胞》上。


今天,我们就来聊聊这个令人咂舌的研究结果。



1.

比细菌更具杀伤力的不健康食品


本次研究是由德国波恩大学天然免疫研究所(Institute of Innate Immunity of the University of Bonn)的研究人员完成的。为了研究高脂高热量的饮食对身体健康的影响,研究人员记录了向健康小鼠「喂食了一个月的高脂高糖低纤维的饮食后又恢复正常饮食」,这个过程中小鼠的反应。


结果在一个月的高脂高热量饮食的冲击下,小鼠血液中粒细胞和单核细胞的数量急剧增加,出现了类似被细菌感染后地严重的全身性的炎症反应,从而促使了小鼠的血管疾病、2型糖尿病的加速发展。这种急性炎症在恢复健康饮食后也会逐步消失。


但你以为这就结束了,就大错特错了。


除了引发身体的炎症反应,小鼠免疫系统和骨髓中的细胞表观遗传、转录和功能重新编程也会在长期高脂高能量饮食中被改变,并且,这样的改变并不会因为饮食的调整而恢复,反而会在之后更长的一段时间内持续影响到我们的免疫和健康。


高脂高热量食物对身体的影响示意图


就如同免疫系统能够记住曾入侵我们身体的细菌和病毒,并做出相应的免疫反应一样,我们的身体也会牢牢的记住这些不健康的食品,甚至将它的身影烙刻在基因中。从这一点来说,高脂高热量食品的杀伤力,或许比病菌更大。


2.

不健康食品是如何影响免疫和基因的?


为了更好地理解背后的原理,研究人员分离了试验组小鼠和对照组小鼠的骨髓免疫细胞,对他们的功能和激活状态进行了系统的分析。结果显示,小鼠体内大量的祖细胞被这种高脂高热量的饮食激活。


祖细胞相当于与人体中的「低配版干细胞」,也能进行分化,只不过祖细胞不能如干细胞一样肆无忌惮的分化,它分化成的目标细胞是有所限定的。


干细胞和祖细胞对比示意图。干细胞的分裂产物是一个特定细胞和一个干细胞,因而能够一直分化,祖细胞则是分裂成两个特定的细胞,因而它的分裂次数是有限的


在这个实验中,这些被大量激活的祖细胞,最终使得免疫细胞大量增殖与成熟,并触发干扰素信号通路,即促使了免疫反应发生。同时,不断被激活的免疫细胞和脂类一起大量沉积在血管壁上形成斑块,久而久之,就会堵塞血管,引起动脉粥样硬化、中风或心脏病。


但这只是第一步。


不健康地高脂高热量饮食还能不动声色的「撬开」我们的DNA片段。


我们都知道,DNA是一种双螺旋结构。但是在细胞中,这些双螺旋结构并不是以延展的状态存在,而是和蛋白质缠在一起,维持着高度压缩的状态。就好比一个毛线球一样。


DNA双螺旋结构示意图


想象一下,一个缠绕的毛线球,如果粗暴地拉扯,它反而会越缠越紧;只有先让这些缠绕结构松动起来,才能轻易地解开它。正常情况下,能让这个双螺旋结构发生松动的是DNA的复制;但在这个试验中,不健康饮食也能做到。


因而,DNA中的某些遗传信息更容易被反复读取。换句话说,如果再次面临相同的「病原体」,我们的免疫系统有可能做出更激烈的反应。



这跟一种叫NLRP3的炎症因子密不可分。过去已经有多项研究揭示了NLRP3基因突变与很多器官特异性自身免疫性疾病相关。


在本次试验中,NLRP3除了与髓系祖源细胞增殖相关,并且它还直接介导不健康饮食诱导的免疫训练。当小鼠中缺乏NLRP3蛋白,它就不会出现炎症反应和持续的炎症活动。


所以,未来如果能针对NLRP3开发抑制剂,或许就能缓解和治疗由NLRP3介导的动脉粥样硬化、2型糖尿病等疾病。



3.

饮食还能通过影响肠道微生物来改变免疫


其实,这并不是第一次将高脂高热量低纤维素饮食与免疫反应和炎症反应联系在一起。


2014年,美国营养学会杂志就指出,不健康饮食对免疫系统的伤害往往会被忽视。厌食症和食欲过盛都可能会减少嗜中性粒细胞和单核细胞数量,减弱T细胞的数量和功能,从而造成免疫缺陷。尤其是,肥胖患者可能会因为体内瘦素的影响而过度下调免疫反应。(瘦素相关阅读:媒体热炒的「瘦素」,有用吗?


更重要的是,膳食脂肪还通过影响TLR4依赖性诱导的局部炎症,从而改变了肠胃道微生物生活的环境和免疫系统中的细胞膜功能,导致炎症增加和对感染控制减少,引发自体炎症性疾病、过敏反应,甚至是癌症。


饮食诱导炎症反应和微生物生态失调示意图


另一方面,一个家庭中各个成员相近的饮食习惯,还会使得这种饮食伤害一代代的被延续。除了饮食习惯的传递,上面提到的微生物也是会遗传给后代的。


举个例子,如果母亲长期摄入不健康饮食,那么她体内的肠道微生物的比例和丰度也会长期处于一种不健康的状态;在母乳喂养的过程中,这种不平衡的微生物环境也会随之遗传给孩子。换句话说,母亲如果有因不健康饮食引发的自体炎症疾病、过敏等等免疫疾病,孩子也会遗传到。


那是不是说父亲的饮食就不会改变孩子的免疫系统呢?


并不是。父亲身体中被饮食改变的表观遗传,如DNA和组蛋白甲基化,都可以通过改变在微生物群落来调节T细胞效应(Treg细胞),并且这种变化可以遗传给后代,改变后代的免疫。


饮食对免疫易感性的改变影响示意图。其中黑色实线表示已经有增强易感性的直接证据


不过,知几未来研究院也提到过,每个人对于同样的食物会有不同的反应,吃下去的效果也会有所区别。要知道吃什么健康,还是要先问过自己的基因。


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参考资料

[1]Anette Christ, Patrick Günther, Mario A.R. Lauterbach, Peter Duewell, Debjani Biswas, Karin Pelka, Claus J. Scholz, Marije Oosting, Kristian Haendler, Kevin Baßler, KathrinKlee, Jonas Schulte-Schrepping, Thomas Ulas, Simone J.C.F.M. Moorlag, Vinod Kumar, MinHi Park, Leo A.B. Joosten, Laszlo A. Groh, Niels P. Riksen, Terje Espevik, Andreas Schlitzer, Yang Li, Michael L. Fitzgerald, Mihai G. Netea, JoachimL. Schultze, Eicke Latz. WesternDiet Triggers NLRP3-Dependent Innate Immune Reprogramming. Cell, 2018; 172 (1-2): 162 DOI: 10.1016/j.cell.2017.12.013

[2]Ian A Myles.Fast food fever: reviewing the impacts of the Western diet on immunity.Nutr J. 2014; 13: 61. 2014 Jun 17. doi: 10.1186/1475-2891-13-61


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