急性高脂饮食暴露：肠道免疫失衡的 “导火索”——ILC3 与肠道稳态的深度解析

《Immunity》：Acute exposure to high-fat diet impairs ILC3 functions and gut homeostasis

本文聚焦于高脂饮食（HFD）对肠道免疫系统的影响，研究发现 HFD 在 48 小时内就会损害肠道 3 型天然淋巴细胞（ILC3）功能及肠道稳态。饱和与不饱和脂肪酸通过不同机制影响 ILC3 产生白细胞介素 - 22（IL-22）的能力，进而左右肠道健康，为饮食干预提供了新依据。

　　### 研究背景
随着工业化和现代医学发展，慢性炎症性疾病死亡率上升，其中肥胖与高脂饮食（HFD）的流行是重要因素。HFD 长期影响已被熟知，但早期对肠道稳态和免疫保护的影响却不明晰。白细胞介素 - 22（IL-22）对维持肠道屏障完整性和免疫稳态至关重要，3 型天然淋巴细胞（ILC3）是肠道 IL-22 的主要来源，其功能受多种因素调控，包括饮食信号。本研究旨在探究短期 HFD 如何扰乱肠道免疫平衡和保护机制。

实验设计

选用 C57BL/6、Rag1^-/-及无菌 C57BL/6 小鼠，给予正常饮食（RD）或不同类型的 HFD 喂养，实验周期从 2 - 21 天不等。实验涉及多种检测方法，如通过 Ussing chamber assay 和体内肠道通透性测定评估肠道屏障功能；采用脂质提取和分析技术检测肠道脂质组成；借助单细胞 RNA 测序（scRNA-seq）和流式细胞术分析免疫细胞变化；运用 16S rRNA 基因扩增子测序和宏基因组测序研究肠道菌群等。

实验结果

1. HFD 快速损害肠道功能：HFD 喂养 1 周后，小鼠肠道中 Reg3a、b、g，Muc2 和 occludin 表达下降，肠道通透性增加，脂质代谢改变，如饱和脂肪酸在多种脂质类中富集，且 ILC3 和 T 淋巴细胞中脂滴（LD）积累增多，但结肠细胞 LD 形成无变化。
2. HFD 改变肠道菌群：HFD 喂养 7 天，肠道菌群多样性降低，物种组成改变，如 Firmicutes 增多，Bacteroidetes 减少，同时促进了有害菌（如 Enterococcus gallinarum）生长，抑制有益菌（如 Anaerobutyricum hallii 和 Lactobacillus gasseri），还影响了微生物代谢产物和代谢途径。
3. HFD 调节肠道先天免疫景观：通过 CITE-seq 分析发现，HFD 影响肠道免疫细胞，其中 cDC2s 和 ILC3 受影响最大。ILC3 出现代谢适应，如 Dgat1 表达增加、Hk2 表达减少，IL-22 表达降低，同时细胞间通讯改变，促炎信号增加，抗炎信号减少。
4. 高脂饮食诱导肠道 ILC3 功能丧失：短期 HFD 暴露使 ILC3 产生 IL-22 的能力下降，这种抑制在 2 天内就可出现，且持续至 21 天，同时 ILC3 增殖能力和 RORγt 表达降低。恢复 RD 饮食后，ILC3 功能部分恢复，但 RORγt 表达仍受影响，且 IL-22 功能恢复与微生物群落改变相关。
5. 急性 HFD 暴露损害肠道炎症后稳态恢复：HFD 喂养的 Rag1^-/-小鼠与野生型小鼠类似，ILC3 功能受损，肠道炎症相关基因表达改变。在 DSS 诱导的结肠炎模型中，HFD 喂养小鼠体重下降更快，肠道炎症更严重，ILC3 功能受损与炎症加剧相关。
6. HFD 诱导的菌群失调影响 ILC3 功能：无菌小鼠和抗生素处理小鼠实验表明，HFD 对 ILC3 功能的影响部分依赖于肠道菌群，菌群失调会改变微环境和微生物代谢产物，影响 ILC3 产生 IL-22 的能力。
7. 饱和长链脂肪酸（LCFAs）直接损害 ILC3 功能：体外实验显示，饱和 LCFAs（如 PA 和 SA）抑制 ILC3 产生 IL-22，降低细胞活力和 RORγt 表达，增加线粒体跨膜电位（Δψm）；而不饱和 LCFAs（如 OA）维持 ILC3 功能，增加 IL-22 表达。
8. 饱和与不饱和 LCFAs 在 ILC3 中代谢差异：ILC3 在 OA 存在时可形成 LD 并维持 IL-22 产生，抑制脂肪酸氧化（FAO）或促进 LD 形成可恢复饱和 LCFA 处理下 ILC3 的 IL-22 产生能力，表明 LD 形成和 FAO 是 ILC3 功能的关键调节因素。
9. 饱和 LCFA 增加肠道炎症易感性：体内实验表明，抑制 DGAT 酶活性会加重 HFD 喂养小鼠 ILC3 功能损伤，减少 IL-22 产生。喂食富含 PA 或 OA 的 HFD 后，PA 组小鼠肠道炎症更严重，ILC3 功能受损更明显，而 OA 组小鼠能维持较好的肠道稳态。

研究结论

本研究揭示了短期 HFD 对肠道生理功能、菌群、免疫细胞的快速影响，尤其是对 ILC3 功能的损害。饱和与不饱和脂肪酸在调节 ILC3 功能和维持肠道稳态中起关键作用，为理解饮食与肠道健康关系提供了新视角，也为预防和治疗慢性炎症性疾病的饮食干预策略提供了理论依据。不过，研究仍存在局限性，如饱和与不饱和 LCFAs 调节 IL-22 和 RORγt 表达的分子机制尚不清楚，线粒体功能障碍与 IL-22 抑制的联系也需进一步探索。