前言
目前的研究表明,饮食在哺乳动物的整个生命周期中均深刻影响免疫功能和炎症反应。其背后机制主要是饮食通过改变肠道微生物群的组成和代谢产物,进而影响宿主的免疫功能。然而,现有研究主要集中于膳食纤维、高脂和高糖饮食对微生物群及其代谢产物的影响,而对这些代谢产物具体如何调控免疫反应的机制了解仍不完全。
本文将通过一篇最近发表在Immunity的综述,为大家介绍特定微生物群和代谢产物在慢性炎症性疾病、感染免疫和抗肿瘤免疫中的作用。
主要内容
饮食-微生物群相互作用是调节宿主免疫反应的关键
饮食和肠道微生物群之间的相互作用是调节宿主免疫反应的关键。不同饮食成分(如膳食纤维、高脂肪、高糖)对微生物群的组成和代谢活动有直接影响。例如,膳食纤维可以通过发酵产生短链脂肪酸(SCFA),这些SCFA在维持肠道屏障功能和调节免疫反应中起重要作用。微生物群产生的代谢产物,如SCFA、胆汁酸、酚类化合物和吲哚等,通过与宿主细胞表面或细胞核受体相互作用,调节宿主的多种生理过程,包括代谢、认知、组织稳态和免疫反应。
饮食对慢性炎症性疾病的调控作用
膳食纤维及其代谢产物在慢性炎症性疾病中的抗炎作用机制主要包括:SCFA通过抑制组蛋白脱乙酰酶(HDAC),促进调节性T细胞(Treg细胞)的分化,发挥抗炎作用。膳食纤维通过SCFA维持肠上皮细胞的紧密连接,保护宿主免受肠道病原体的感染。然而,不同类型的膳食纤维对炎症的影响存在差异,某些纤维可能会加重炎症,这一现象需要进一步研究。
膳食纤维和SCFA在增强宿主对肠道感染的免疫力中发挥重要作用
SCFA促进巨噬细胞的抗菌活性,抑制肠道病原体的生长,并维持肠上皮细胞的紧密连接,减少肠道病原体的侵入。相反,高脂和高糖饮食会削弱肠道免疫力,增加对肠道病原体的易感性。例如,高脂饮食会增加肠道中硫还原性致病菌如沃氏嗜胆菌的数量,从而加剧结肠炎症。
饮食和微生物群对抗肿瘤免疫和免疫治疗的影响
肠道微生物群在肿瘤控制和免疫系统中的作用包括:特定微生物群及其代谢产物可以通过调节免疫反应,增强抗肿瘤疗效。例如,短链脂肪酸如丁酸盐可以促进调节性T细胞(Treg细胞)的分化,从而发挥抗炎作用,并在一定程度上抑制肿瘤的生长。微生物群的组成对癌症免疫治疗的效果有显著影响,调整微生物群可能成为提高治疗效果的潜在方法。例如,高纤维饮食已被证明能够改善黑色素瘤患者对免疫检查点抑制剂治疗的响应。
说在最后:
本篇综述系统总结了当前关于饮食,肠道微生物群及其代谢产物在调节免疫功能和炎症中的最新研究进展。作者强调了饮食成分对肠道微生物群及其代谢产物的显著影响,并讨论了这些代谢产物在慢性炎症性疾病、感染和抗肿瘤免疫中的关键作用。这些研究为未来开发基于微生物群的精准医疗,特别是营养代谢和个性化医疗提供了重要理论基础。
重要知识汇总:
肠道微生物群通过与免疫系统的相互作用,在维持宿主健康中起关键作用。饮食能够通过改变微生物群的组成和功能,调节免疫反应,产生积极或消极的影响。
目前,膳食纤维的抗炎作用和高糖、高脂饮食的促炎作用已被广泛研究,但对其他膳食成分及其具体影响的了解仍不充分。通过代谢组学和CRISPR等技术,可以更准确地检测低丰度代谢产物,并研究难以培养的微生物,从而深入理解微生物群与免疫反应的调控机制。
饮食模式和进食行为对肠道微生物群及其代谢产物的影响需要投入更多研究,特别是在个性化营养干预方面。理解饮食-微生物-代谢产物轴,有助于开发益生元、益生菌和后生元等新型治疗手段,以达到调节炎症和免疫功能,预防和治疗免疫相关疾病等目标。
[参考文献]
https://doi.org/10.1016/j.immuni.2023.12.009