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Nature：揭示菊粉促进肠道和肺部中的2型炎症机制

2022-11-19 生物谷 生物谷

肠道肺部炎症机制菊粉
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这项新的研究发现，饮食中的菊粉纤维改变了某些肠道细菌的代谢，这接着又引发了科学家们所说的肠道和肺部中的2型炎症（type 2 inflammation）。

在一项新的临床前研究中，来自美国威尔康奈尔医学院和康奈尔大学的研究人员发现一种通常用于保健品中的已知具有某些抗炎特性的膳食纤维---菊粉（inulin）---也能促进肺部和肠道以及身体其他部位中与过敏有关的炎症类型。相关研究结果于2022年11月2日在线发表在Nature期刊上，论文标题为“Inulin fibre promotes microbiota-derived bile acids and type 2 inflammation”。
 
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这项新的研究发现，饮食中的菊粉纤维改变了某些肠道细菌的代谢，这接着又引发了科学家们所说的肠道和肺部中的2型炎症（type 2 inflammation）。这种类型的炎症被认为在哺乳动物中主要是为了防御寄生虫（蠕虫）感染而进化的，也是正常伤口愈合的一部分，尽管它的不适当激活会导致过敏、哮喘和其他炎症疾病。
 
论文共同通讯作者、威尔康奈尔医学院弗里德曼营养与炎症中心主任David Artis博士说，“这里有很多东西需要思考，但总体来说，这些发现扩大了我们对饮食、免疫和构成我们的微生物群并在我们体内定居的通常有益的微生物之间关系的理解。”
 
少量菊粉存在于多种水果和蔬菜中，包括香蕉、芦笋和大蒜。菊粉也经常集中在常见的高纤维膳食补充剂中。以前的研究已发现菊粉促进了有益肠道细菌物种的数量，这反过来又促进了称为调节性T细胞（Treg）的抗炎性免疫细胞的水平。
 
在这项新的研究中，这些作者更全面地考察了菊粉的作用。他们给小鼠提供了为期两周的以菊粉为基础的高纤维饮食（下称含菊粉饮食），然后分析了这些小鼠与喂养缺乏菊粉的饮食（下称不含菊粉饮食）的小鼠之间的许多差异。一个主要的区别是，含菊粉饮食在增加Treg细胞的同时，也诱发了肠道和肺部中称为嗜酸性粒细胞的白细胞水平明显升高。高水平的嗜酸性粒细胞是2型炎症的典型标志，通常在季节性过敏和哮喘的情况下出现。
 
这些作者最终发现这种嗜酸性粒细胞反应是由称为2型先天性淋巴细胞（group 2 innate lymphoid cell, ILC2）的免疫细胞介导的，ILC2被血液中胆汁酸水平的升高所激活。胆汁酸水平的升高是由于菊粉诱导的某些细菌物种---一类称为拟杆菌（Bacteroidetes）的细菌---的生长。这类细菌在小鼠和人类中都有，它们具有一种胆汁酸代谢酶。
 
论文共同通讯作者、康乃尔大学化学与化学生物学系教授Frank Schroeder博士说，“我们惊讶地发现菊粉补充和胆汁酸水平增加之间有如此强烈的联系。我们随后发现，胆汁酸受体的缺失会消除菊粉诱导的炎症，这表明肠道微生物群驱动的胆汁酸代谢变化是这种菊粉影响的基础。”
 
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菊粉纤维饮食对肠道菌群的影响，图片来自Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-05380-y。

 
论文共同通讯作者、威尔康奈尔医学院免疫学助理教授Chun-Jun Guo博士说，“当我们将这类细菌中的一种定植到无菌小鼠（没有肠道微生物群的小鼠）体内，然后敲除一种促进胆汁酸产生的细菌酶的编码基因时，从菊粉到嗜酸性粒细胞和过敏性炎症的这整个途径被阻断。”
 
这些作者表示菊粉促进2型炎症的发现并不意味着这种类型的纤维总是“不好的”。他们发现菊粉确实会恶化过敏原引起的小鼠2型气道炎症。但是这些实验也证实了菊粉先前报道的提高抗炎性Treg细胞水平的效果，在许多情况下，这可能超过了它的一些促炎性影响。此外，在肠道和肺部中与组织保护性粘液增加相关的2型免疫反应在健康人中不一定是有害的---事实上，这些作者在他们的小鼠实验中发现，菊粉诱导的2型炎症增强了对蠕虫感染的防御。
 
论文第一作者、Artis实验室博士后研究员Mohammad Arifuzzaman博士说，“这种菊粉到2型炎症的途径可能代表了一种适应性的、有益的对地方性寄生虫感染的反应，尽管它在更工业化、无蠕虫环境中的影响更复杂、更难预测。”
 
这些作者如今计划利用他们的多学科、多平台方法，系统地研究不同类型的膳食纤维以及一系列其他膳食补充剂在不同健康和疾病状态下的免疫作用。
 
参考资料：
Mohammad Arifuzzaman et al. Inulin fibre promotes microbiota-derived bile acids and type 2 inflammation, Nature, 2022, doi:10.1038/s41586-022-05380-y.

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