Science新闻：膳食结构对免疫的影响

　　

生物通报道：免疫系统的活性过度会引起多种疾病，例如肠易激综合症和克罗恩病，甚至还会导致大肠癌。人们普遍认为，蔬菜和水果中的纤维能够帮助机体平息过于活跃的免疫系统。现在科学家们发现，富含纤维的膳食还可以改变骨髓中的免疫细胞生成，帮助机体抵御哮喘。哮喘是一种炎症性疾病，会引起肺部气道发生紧缩。这项研究发表在本期的Nature Medicine杂志上，Science网站以新闻形式报导了这一成果。

当我们食用蔬菜和水果时，肠道内天然存在的细菌会帮助我们消化纤维。这些微生物能摄取“可溶”的纤维（例如苹果、梨、草莓、柑橘和洋葱中的果胶），将其发酵生成特定类型的脂肪酸。这些脂肪酸能够与免疫细胞相互作用，帮助其对炎症进行控制。此前，人们还不清楚这种抗炎症效应是否能扩展到消化道以外。不过，这些脂肪酸的确能够在血液中循环，很可能对机体内的免疫细胞产生影响。

这意味着，膳食纤维也可能影响其他炎症性疾病，例如哮喘。人们发现，自上世纪六十年代以来，西方国家的纤维消耗量慢慢减少，同时哮喘的发病率逐步增加。而在不那么发达的地区（例如非洲），水果和蔬菜还是膳食的主体，哮喘在这些地区也没那么普遍。

近日，Lausanne大学的免疫学家Benjamin Marsland与同事合作，给小鼠喂以低纤维含量的食物。两周后，研究人员让小鼠接触来自尘螨的过敏原，这种过敏原是人类过敏和哮喘中的关键触发因素。他们发现，小鼠表现出过度的哮喘反应，包括肺部出现炎症物质以及气道紧缩。气道紧缩是哮喘患者的常见症状，会导致气喘和呼吸短促。

研究人员又给另一组小鼠喂了两周富含果胶的食物，然后再让它们接触尘螨提取物。研究显示，这些小鼠的炎症反应有所减弱，其体内的免疫细胞（嗜酸粒细胞）和IgE水平几乎减半，小鼠的气道紧缩也得到了明显改善。在发生过敏或哮喘时，机体内的嗜酸粒细胞和IgE水平通常会升高。

随后，研究人员将小鼠分为正常膳食、低纤维膳食和高纤维膳食三组，并对它们的粪便进行分析。他们发现，在喂食果胶的小鼠中，最能生产抗炎症脂肪酸的细菌更为普遍，大约是低纤维膳食小鼠的两倍。进一步研究显示，在高纤维膳食组的粪便和血液中，抗炎症脂肪酸的含量都很高。

那么是血液中的脂肪酸对免疫系统进行抑制么？这种抑制是否足以平息哮喘反应呢？为此，研究人员给小鼠注射了抗炎症脂肪酸中的一种，丙酸酯（propionate）。两周后，在面对尘螨提取物时，这些小鼠体内的炎症标志物减少，气道紧缩得到改善。另外，小鼠体内的树突细胞也发生了改变。树突细胞是一种关键的免疫细胞，它既能降低免疫系统的活性，也能增强免疫应答，这完全取决于树突细胞给其他免疫细胞发出的信号。研究显示，在高纤维膳食的小鼠中，树突细胞更少启动效应细胞，而效应细胞在过敏性哮喘中起关键性的作用。

最后研究人员发现，注射丙酸酯的小鼠体内，生成了更多的前体细胞，这些前体细胞分化成了抵御哮喘的树突细胞。“我们的研究首次展现，膳食能够影响骨髓中的免疫细胞生成。这将帮助我们进一步理解，免疫细胞前体离开骨髓并扩散到各组织的过程，”Marsland 说。

研究人员准备进一步研究，是否可以将提纯的丙酸酯或其他类似脂肪酸作为膳食补充剂，为哮喘患者提供帮助。不过他们强调，富含纤维的平衡膳食，是抵抗炎症的最佳途径。

 

（生物通编辑：叶予）

生物通推荐原文摘要：

Gut microbiota metabolism of dietary fiber influences allergic airway disease and hematopoiesis

Metabolites from intestinal microbiota are key determinants of host-microbe mutualism and, consequently, the health or disease of the intestinal tract. However, whether such host-microbe crosstalk influences inflammation in peripheral tissues, such as the lung, is poorly understood. We found that dietary fermentable fiber content changed the composition of the gut and lung microbiota, in particular by altering the ratio of Firmicutes to Bacteroidetes. The gut microbiota metabolized the fiber, consequently increasing the concentration of circulating short-chain fatty acids (SCFAs). Mice fed a high-fiber diet had increased circulating levels of SCFAs and were protected against allergic inflammation in the lung, whereas a low-fiber diet decreased levels of SCFAs and increased allergic airway disease. Treatment of mice with the SCFA propionate led to alterations in bone marrow hematopoiesis that were characterized by enhanced generation of macrophage and dendritic cell (DC) precursors and subsequent seeding of the lungs by DCs with high phagocytic capacity but an impaired ability to promote T helper type 2 (TH2) cell effector function. The effects of propionate on allergic inflammation were dependent on G protein–coupled receptor 41 (GPR41, also called free fatty acid receptor 3 or FFAR3), but not GPR43 (also called free fatty acid receptor 2 or FFAR2). Our results show that dietary fermentable fiber and SCFAs can shape the immunological environment in the lung and influence the severity of allergic inflammation.