饮食可以改变你的免疫系统
健康
2024-10-18 23:44
广东
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关于食物和免疫的说法到处都是。现在，科学家们正在探索营养是如何作用于免疫系统以促进健康和治疗疾病的。通过间歇性禁食来重启你的免疫系统。以植物为基础的饮食有助于你的“好”细菌茁壮成长。不要早上喝咖啡：蘑菇茶可以增强你的抗癌防御能力。诸如此类将健康、饮食和免疫联系在一起的说法，充斥着超市购物者和新闻。除了标题和产品标签之外，许多此类声明的科学基础往往基于有限的证据。这部分是因为进行严格的研究来追踪人们的饮食和饮食的影响是一项巨大的挑战。此外，动物和细胞研究结果与人类健康的相关性尚不清楚，有时为了商业利益而被夸大，这助长了营养科学领域的怀疑。然而，在过去五年左右的时间里，研究人员开发出了营养免疫学的创新方法，有助于缩小这种可信度差距。例如，营养学家传统上研究的是宽泛定义的地中海或西方饮食的长期影响，而今天他们有了工具，可以聚焦于更窄的食物群和特定饮食成分的短期影响——既有有益的，也有有害的，并探索支撑食物对免疫力影响的分子机制。该领域正开始吸引关注和资金。今年4月，《新英格兰医学杂志》（New England Journal of Medicine）发表了一系列关于营养、免疫和疾病的评论文章。今年1月，美国卫生与公众服务部（Department of Health and Human Services）在华盛顿特区举行了首届“食品即医学”峰会，探讨了食品不安全、饮食和慢性病之间的联系。一些研究人员认为，现代饮食，尤其是西方世界的饮食，已经扭曲了我们的免疫反应，破坏了免疫弹性。更乐观的是，其他人认为饮食还可以帮助治疗一系列健康问题，如癌症和狼疮等慢性免疫系统疾病。现在还为时尚早，但该领域的许多科学家对此充满希望。德国汉堡-埃彭多夫大学医学中心的免疫学家Francesco Siracusa说：“我们正在学习更多关于如何通过单一成分或食物成分组合来调节免疫系统的知识。”他表示，作为一种潜在的治疗方法，“个性化营养领域在过去五六年里的蓬勃发展非常令人兴奋”。纤维和脂肪
自希波克拉底以来，医生们一直在探索饮食与健康之间的联系。1912年，波兰生物化学家Casimir Funk提出，缺乏被他称为“维生素”的必需营养素是导致坏血病和佝偻病等疾病的原因；后来对维生素的研究证实了它们在免疫中的作用。在过去的十年里，“组学”技术的更大可用性，可以对细胞或组织中的基因和蛋白质等整套生物分子进行分类和分析，帮助研究人员解开了不同饮食和饮食成分影响免疫系统的机制，从而影响健康。许多实验室都有兴趣利用免疫系统来治疗当今最紧迫的健康问题之一：肥胖。密苏里州圣路易斯市华盛顿大学医学院（Washington University School of Medicine）的免疫学家Steven Van Dyken一直在研究一种通常由过敏原和寄生虫引发的免疫反应，看看它是否有助于调节新陈代谢。他和其他人之前观察过一种叫做几丁质的膳食纤维是如何激活这种免疫反应的，这种纤维在蘑菇、甲壳类动物和可食用昆虫中大量存在。Van Dyken和他的团队想知道高甲壳素饮食可能对新陈代谢有什么影响。因此，他们给老鼠喂食这样的食物，并观察到它们的胃比正常饮食的老鼠舒展得多。拉伸激活了2型免疫，这反过来又触发了几丁质消化酶。但是，阻止这种酶发挥作用有明显的好处：与喂食几丁质1的正常小鼠相比，那些不能产生这种酶的转基因小鼠体重增加更少，体脂更少，胰岛素敏感性更高。几丁质还会引发胰高血糖素样肽-1 （GLP-1）水平的增加，这种激素是Ozempic （semaglutide）和其他类似减肥药的模拟物，有助于抑制食欲。调整几丁质、免疫和健康之间的关系——例如，通过降低几丁质消化酶的水平——可以为食欲抑制药物等治疗方法的开发提供信息。“以前的研究表明，几丁质可能会激活类似的人体免疫反应，”范·戴肯说。他说，利用几丁质和这种酶来调整这些免疫反应可能“代表了肥胖等代谢性疾病的治疗靶点”。Van Dyken是一名专利申请发明人，专利申请涉及将几丁质和这种酶用于呼吸和代谢疾病的治疗。肥胖、免疫力和健康之间的联系还不止于此。牛皮癣是一种自身免疫性疾病，皮肤细胞聚集在干燥的鳞状斑块上，肥胖人群患牛皮癣的几率是不肥胖人群的两到三倍。减肥已被证明可以改善银屑病症状。佐治亚州亚特兰大市埃默里大学医学院的免疫学家Chaoran Li想知道肥胖是如何破坏皮肤免疫系统的。先前的研究表明，高脂肪饮食是如何通过增加免疫细胞的激活而导致银屑病的，而免疫细胞会引起炎症。通过RNA测序，Li和他的团队清点了瘦老鼠的皮肤免疫细胞，并发现了一群T细胞，这些T细胞通常可以抑制银屑病引起的炎症。但是当他们在高脂肪饮食的肥胖老鼠身上寻找同样的细胞时，他们发现水平要低得多，同时银屑病炎症也会升高。通过对牛皮癣患者细胞的研究数据进行检索，Li还发现，牛皮癣患者的细胞与小鼠的细胞一样被破坏。虽然Li的研究重点是相关的基本机制，但他希望他的工作将有助于改善对这种疾病的治疗。如果暴饮暴食和肥胖会以多种方式危害健康，那么放弃食物是否会产生相反的效果呢？免疫系统是否也在其中发挥了关键作用？越来越多的证据表明，禁食可以降低包括高血压、动脉粥样硬化、糖尿病和哮喘在内的一系列疾病的风险，在某些情况下，这是通过免疫系统实现的。例如，禁食已被证明可以减少循环单核细胞的数量，单核细胞是保护身体免受外来入侵者侵害的细胞，但它可能是几种自身免疫性疾病的标志。一些研究人员认为，他们可以利用这些证据来治疗患有这些疾病的人，而不需要他们少吃。例如，合肥中国科学技术大学的神经科学家Cheng Zhan想要研究脑干中帮助调节免疫系统的一组神经元，看看操纵它们是否能产生预期的效果。在1月份发表的一篇论文中，Zhan和他的团队证明了这些神经元在小鼠对禁食的反应中被激活，它们导致T细胞从血液、脾脏和淋巴结中撤退到它们的中央储存库——骨髓中。Zhan还用自身免疫性疾病多发性硬化症的小鼠模型表明，这些神经元的持续激活显著减轻了瘫痪，防止了疾病相关的体重下降，提高了生存率。Zhan说，诸如此类的发现可以使人们在不挨饿的情况下获得禁食的好处。“这些神经元可以被电刺激、小分子或其他活动激活，”他说。尽管支持禁食作为一种治疗方法的证据在过去十年左右的时间里越来越多，但在某些情况下，减少卡路里摄入可能会产生有害影响。例如，它可以减弱免疫反应。在去年发表的一项研究中，纽约市西奈山伊坎医学院（Icahn School of Medicine）的免疫学家Filip Swirski和他的同事们记录到，禁食小鼠血液中循环的单核细胞减少了90%，而这些细胞在产生单核细胞的骨髓中增加了5。当小鼠在禁食24小时后进食时，单核细胞大量涌入血液，引起单核细胞增多症，这种情况通常与传染性和自身免疫性疾病有关。这些禁食后的单核细胞也比正常存活的时间更长，并且触发炎症的阈值低于正常水平。当研究人员用铜绿假单胞菌（一种引起细菌性肺炎的常见原因）感染禁食的小鼠时，这些动物比未禁食的对照组死亡得更快，数量也更多。Swirski为，当能量储备较低时，机体保留单核细胞是一种保护机制。然而，如果禁食时间延长，成本可能会超过收益。需要进一步的工作来了解这项研究对人类的影响，但Swirski说，它可能会警告人们不要过度或长时间禁食。“有大量证据表明禁食是有益的，但有时它是关于找到一种平衡，而不是把你的系统推向极端。”Swirski自己往往不吃午饭，“但我不想过度禁食”，他说。禁食能在数小时内重新分配免疫细胞。饮食的其他变化也会导致免疫力的快速、短暂的变化。Siracusa说，研究这些变化对研究人员有帮助，部分原因是它有助于他们避免可能破坏长期饮食变化研究的混淆因素。他研究了“盛宴饮食”的影响——过度沉迷于高能量、高脂肪食物的倾向。Siracusa和他的同事先给老鼠喂三天“放纵的”低纤维、高脂肪的食物，然后再喂三天正常的食物，然后重复这个循环。高脂肪饮食的转变抑制了免疫力，使老鼠更容易受到细菌感染。它减少了帮助身体检测和记忆病原体的某些T细胞的数量并破坏了它们的功能；进一步的测试表明，纤维的缺乏损害了肠道微生物群，而肠道微生物群通常支持这些T细胞。Siracusa补充说：“我很惊讶，仅仅三天的饮食改变就足以看到对适应性免疫系统细胞的巨大影响。”当Siracusa要求六名志愿者从高纤维饮食转变为低纤维饮食时，他看到了对他们的T细胞的类似影响。与任何节日盛宴一样，这种影响是短暂的，但Siracusa认为，研究这些与饮食变化有关的早期免疫事件，可以揭示慢性免疫疾病的原因。然而，他强调，他不会在这个小规模的原理证明实验的基础上提出饮食建议。此外，在老鼠身上的研究只能为人类提供一些线索。人体试验
在人身上确认这些线索可能很困难。精确地控制研究参与者长时间的饮食是一项挑战，让他们准确地回忆和记录每天的饮食也是一项挑战。“一种方法是让人们只吃你提供给他们的食物，”马里兰州贝塞斯达美国国家糖尿病、消化和肾脏疾病研究所的综合生理学家Kevin Hall说。“然而，我们知道，当你这样做的时候，他们平均会摄入400卡路里的非研究食物。”因此，Hall和他的同事们又向前迈进了一步。在过去的十年里，他们进行了大量的试验，志愿者同意被限制在美国国立卫生研究院（National Institutes of Health）研究型医院的一个病房里，在那里他们的饮食受到严格控制，他们的反应也会被测量。尽管Hall的主要兴趣围绕着不同饮食对新陈代谢和身体成分的影响——例如，他的小组研究了超加工食品对体重增加的影响——但在2024年的一项研究中，他与当时在贝塞斯达美国国家过敏和传染病研究所的免疫学家Yasmine Belkaid合作，调查不同饮食引起的免疫系统变化。Hall和Belkaid（现任巴黎巴斯德研究所（Pasteur Institute）院长）招募了20名成年人，让他们住院四周，并随机安排他们在前两周采用生酮饮食（以动物产品为基础，碳水化合物含量低）或纯素低脂饮食，然后在最后两周采用替代饮食。血液样本显示，两种饮食方式的转换都与不同免疫细胞数量的明显变化以及这些细胞中哪些基因被激活有关。在生酮饮食中，参与者的T细胞和B细胞的水平和活性都有所提高，这两种细胞是适应性免疫系统的一部分，它会产生一种识别特定敌人的“精确”反应。纯素食者的先天免疫反应增强，比适应性反应更快，特异性更低。Belkaid很高兴看到如此明确的结果，并对其临床潜力感到兴奋，但在现阶段拒绝提供基于这些结果的饮食建议。然而，她说，尽管年龄、基因和体重存在差异，但在短短两周内，“看到免疫系统的效果如此趋同，令人惊讶”。她说：“下一步是在临床试验中对特定条件下的饮食干预进行测试，就像我们对药物所做的那样严格。”Hall的研究小组正在考虑将狼疮患者纳入一项研究，以比较不同饮食的影响。其他人已经对使用生酮饮食作为牛皮癣和1型糖尿病的附加疗法进行了初步研究。利用饮食和营养来提高利用免疫系统靶向癌症的治疗效果的研究也有了大幅增加。2021年发表的一项研究发现，在接受黑色素瘤免疫疗法的患者中，较高的膳食纤维摄入量与生存率的提高有关，而患有黑色素瘤的小鼠和喂食低纤维饮食的小鼠在肿瘤附近的杀伤T细胞（攻击癌细胞）更少。Belkaid承认，要弄清特定饮食对不同健康状况人群免疫系统的影响，还有很多工作要做。然而，她和Siracusa等越来越多的免疫学家乐观地认为，他们和其他人正在发现的机制见解是针对一系列医疗条件的个性化饮食的第一步。她说：“我可以想象，在未来10年里，我们可以获得严格的饮食建议，这些建议可以应用于各种临床环境。我认为高度知情的营养具有巨大的临床潜力。”
