《自然》:网红膳食纤维菊粉又添新忧!康奈尔团队发现,菊粉会诱发类似过敏的免疫反应

菊粉是一种常见的膳食纤维,存在于香蕉、芦笋、洋葱、韭菜、小麦、大蒜等水果蔬菜中,在高纤维膳食补充剂中可经常看见它的身影。另外,菊粉的化学结构赋予其奶油质地,因此菊粉还可用作脂肪替代品[1]。

与其它膳食纤维一样,菊粉通过调节肠道菌群及其代谢物来发挥潜在的健康益处,如改善通便、肠道屏障功能、葡萄糖稳态等[1]。不过菊粉的负面新闻也不少,有研究表明,对于肠道菌群失衡或高脂饮食的小鼠而言,菊粉在肠道内的异常发酵会诱发肝癌[2]。

近日,一篇发表在顶刊《自然》上的文章表示,菊粉竟然还会诱发类似过敏的免疫反应——2型炎症。

美国威尔康奈尔医学院的郭春君和他的同事们发现,菊粉通过改变肠道菌群结构及其代谢物组成,导致血清中胆汁酸水平升高,由此会引发2型炎症以及嗜酸性粒细胞增多,可加重小鼠的过敏性反应,也可增强蠕虫感染下的机体防御[3]。 

《自然》:网红膳食纤维菊粉又添新忧!康奈尔团队发现,菊粉会诱发类似过敏的免疫反应

图:论文首页截图

膳食纤维被肠菌降解后,会大量产生代谢物短链脂肪酸(SCFAs。SCFAs在肠道内局部和全身部位中都发挥着重要的调节作用,能够影响多种细胞,包括肠上皮细胞以及免疫细胞,如树突状细胞和调节性T(Treg)细胞。因此,补充膳食纤维可改善肥胖、代谢综合征、炎症性疾病等[3]。

然而,膳食纤维的利弊不可一概而论,具体到某个种类的膳食纤维会对肠菌或人体免疫系统造成怎样的影响,仍然存在很大一片迷雾。这次,郭春君和他的同事们便盯上了菊粉。

他们将无特定病原体小鼠(C57BL/6)随机分为对照组和菊粉组,分别以常规饮食(纤维素含量占4.7%)和以菊粉为基础的高纤维饮食(膳食纤维含量占30%,其中26%菊粉+4%纤维素)喂养2周,随后对比这两组小鼠在各方面的差异。

先来看下菊粉对肠菌结构以及代谢物组成的影响。

与已有临床研究结果一致,和对照组相比,菊粉组小鼠肠道中的拟杆菌丰度提高。血清代谢组学分析结果则显示,菊粉组小鼠血清中,酚类化合物水平显著下调、吲哚类化合物水平显著上调,而在其血清中水平最高且与对照组小鼠差异最大的代谢物是胆汁酸(BA)以及初级胆汁酸,即胆酸(CA

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菊粉主要影响的肠菌以及肠菌代谢物,为拟杆菌和胆汁酸

从这一点上来看,菊粉打破了人们对膳食纤维的“刻板印象”。刚刚提到,目前认为膳食纤维摄入主要影响的代谢物为SCFAs,而菊粉对血清中胆汁酸水平的影响提示我们,膳食纤维对肠菌代谢物的调节作用要比已知更为广泛。

再来看看菊粉对小鼠的免疫系统造成了什么影响。

研究者们发现,与对照组相比,菊粉组小鼠肠道内的大多类型免疫细胞数量没有明显改变, Treg细胞数量略有增加,而嗜酸性粒细胞水平显著升高。不仅如此,菊粉组小鼠的肺部也富集有嗜酸性粒细胞

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吃了菊粉的小鼠,肠道和肺部内的嗜酸性粒细胞水平显著提高

奇怪了,嗜酸性粒细胞增多是2型炎症的典型现象2型炎症是一种由2型先天淋巴细胞(ILC2s)所介导的免疫应答,主要是为了抵御蠕虫感染以及正常伤口愈合,但是不适当的激活(如过敏原)则会导致过敏、哮喘等疾病。与此同时,研究者们证实,小鼠摄入菊粉后体内嗜酸性粒细胞增多,也确实是由ILC2s所介导。这说明,以菊粉为基础的高纤维饮食诱导了小鼠全身发生2型炎症反应

这怎么吃个菊粉,还给小鼠整“过敏”了呢?

随后一系列研究表明,菊粉摄入能够引起嗜酸性粒细胞增多,是借了肠菌的“手”,并且与代谢物胆汁酸脱不了干系。

具体来看,当摄入菊粉后,丰度上调的拟杆菌会在胆盐水解酶(BSH)的作用下产生大量的胆汁酸。而研究者们发现,胆汁酸或胆酸能够诱导上皮细胞和基质细胞表达白介素-33IL-33),ILC2则会被IL-33激活并产生表达白介素-5IL-5),从而导致嗜酸性粒细胞增多以及2型炎症的发生

如果在上皮细胞和基质细胞中,胆汁酸核受体(法尼酯衍生物X受体,FXR)表达缺失,菊粉便无法诱发嗜酸性粒细胞增多。

《自然》:网红膳食纤维菊粉又添新忧!康奈尔团队发现,菊粉会诱发类似过敏的免疫反应

FXR基因(Nr1h4-/-)缺失的情况下,摄入菊粉无法引起2型炎症

研究者们进一步在小鼠实验中观察,由菊粉所诱发的2型炎症对于机体过敏性炎症、组织保护和宿主防御会有什么影响。

结果显示,菊粉会加重小鼠的过敏性炎症反应

他们将小鼠暴露于过敏原(木瓜蛋白酶),诱发小鼠出现2型炎症以及肺部损伤。在给小鼠菊粉后发现,小鼠肺部炎症反应加重,肺血管以及支气管周围区域的炎症细胞浸润增加,且肺和肺泡中嗜酸性粒细胞水平显著升高。

另一方面,面对蠕虫感染,菊粉则可加强机体防御

与常规饮食的对照组小鼠相比,菊粉组小鼠在暴露于巴西日圆线虫感染时, 2型炎症反应水平更高,嗜酸性粒细胞、杯状细胞增多,机体排出寄生虫的速度更快。 

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图:由于可以诱发2型炎症,菊粉既会导致过敏反应加重,同时也可用来防御蠕虫感染

不仅如此,研究者们还将人类粪便移植给小鼠,探索菊粉对人体肠道菌群的影响。结果显示,所有被人类菌群定植的小鼠在摄入菊粉后,血清内胆汁酸水平上调,并且可以观察到炎症相关因子IL-33、IL-5水平升高、嗜酸性粒细胞增多。这意味着,菊粉也可通过作用于人类肠菌,来诱发2型炎症反应

总而言之,郭春君和他的同事们发现,常见膳食纤维菊粉可通过调节肠菌结构及其代谢物胆固醇水平来诱发2型炎症反应,对于机体过敏性炎症、宿主防御的调节具有重要意义

如此来看,饮食、人体微生物、人体免疫这三者之间的关系千丝万缕,应该对菊粉等膳食纤维的摄入进行进一步利弊衡量,合理补充才好。

来自: 奇点网

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