餐后代谢与免疫变化的 “基因密码”：cfDNA 片段组学的新发现

《Human Genomics》：Dynamic profiling of Cell-free DNA fragmentation uncovers postprandial metabolic and immune alterations

为探究餐后 cfDNA 变化，浙大研究人员开展相关研究，发现餐后 cfDNA 片段化受影响，或可监测代谢免疫状态。

　　《餐后 cfDNA 片段动态分析揭示餐后代谢和免疫变化》解读

在生命的进程中，饮食就像一把神奇的钥匙，开启了身体内一系列复杂生理反应的大门。我们每日进食，食物进入身体后，会对身体的内环境稳定产生影响，其中，循环游离 DNA（cell-free DNA，cfDNA）的变化尤为引人关注。cfDNA 是由不同组织或细胞通过凋亡、坏死、NETosis（中性粒细胞胞外陷阱）或主动分泌等机制释放到血液中的 DNA 片段。它就像身体的 “信使”，携带着各种生理和病理信息。

过往研究发现，食物摄入会激活先天免疫系统，引发餐后炎症反应。这一反应如果持续存在，可能会诱发慢性全身性低度炎症，与肥胖、2 型糖尿病、心血管疾病和癌症等慢性疾病的发生发展密切相关。而且，餐后血浆中 cfDNA 浓度会下降，但餐后 cfDNA 的来源和清除过程却一直是个未解之谜，餐后代谢和免疫变化对 cfDNA 片段化特征的影响也不为人知。

为了揭开这些谜团，浙江大学医学院附属第二医院的研究人员开展了一项重要研究。这项研究成果发表在《Human Genomics》杂志上，为我们深入了解餐后身体的变化提供了新的视角。

研究人员采用了多种关键技术方法来开展研究。首先，他们招募了 10 名健康成年人（5 男 5 女）作为研究对象，在空腹、餐后 30 分钟和餐后 2 小时三个时间点采集血液样本。然后，对采集的外周血样本进行处理，提取血浆中的 cfDNA。接着，运用全基因组测序技术，对 cfDNA 进行约 5× 深度的测序。在数据分析阶段，使用了多种生物信息学方法，如对 cfDNA 片段大小进行分析、对片段末端基序进行反卷积分析，以此来探究核酸酶在 cfDNA 片段化中的作用；还通过将片段化指数与基因表达相关联，预测基因表达并评估不同细胞和组织对 cfDNA 的贡献。

研究结果令人瞩目：

1. cfDNA 片段大小及核酸酶活性变化：与空腹状态相比，餐后 30 分钟时，短 cfDNA 片段（70 - 150bp）显著增加，长片段（151 - 250bp）减少；餐后 2 小时则呈现相反趋势。通过对 cfDNA 末端基序的反卷积分析发现，餐后 30 分钟时 DNASE1L3 活性下降，餐后 2 小时 DNASE1 和 DFFB 活性增加。这表明核酸酶在餐后 cfDNA 片段化模式的改变中起着关键作用。
2. 餐后基因表达变化：研究人员利用片段化指数来评估基因表达，发现餐后 30 分钟有 626 个基因上调，881 个基因下调；餐后 2 小时有 458 个基因上调，981 个基因下调。GO 富集分析显示，上调基因主要富集在细胞代谢和免疫反应相关功能，而下调基因主要与嗅觉感知、细胞发育分化和细胞骨架功能有关。这说明餐后 cfDNA 片段化模式的变化可能受到代谢适应和免疫调节的影响。
3. 餐后细胞和组织对 cfDNA 贡献的变化：研究发现，免疫细胞对血浆 cfDNA 的贡献最大，其次是内皮细胞、基质细胞和上皮细胞。餐后，直接参与消化的细胞（如潘氏细胞、胰腺内分泌细胞和肠内分泌细胞）以及胃肠道组织（如胆囊、舌、肝和胰腺）对 cfDNA 的相对贡献显著增加。此外，免疫细胞（如巨噬细胞、朗格汉斯细胞和粒细胞）以及神经系统细胞（如少突胶质细胞和兴奋性神经元）对 cfDNA 的贡献也明显增加。

在研究结论和讨论部分，研究人员指出，餐后状态对 cfDNA 片段化模式有显著影响。这一发现不仅为标准化 cfDNA 片段化分析中的预分析变量提供了参考，也为理解餐后代谢和免疫变化提供了新的视角。同时，研究还存在一些局限性，如样本量较小，预采样准备可能不足等。但总体而言，该研究表明 cfDNA 片段化的变化可能会影响基于 cfDNA 分析的非侵入性诊断测试的准确性和结果解读。未来需要更大规模的队列研究来进一步验证这些结果，并探索其临床应用价值。

这项研究就像一盏明灯，照亮了我们对餐后身体变化的认知之路，为后续的医学研究和临床应用奠定了坚实的基础，有望在未来为疾病的诊断和治疗带来新的突破。