汉堡包等"洋快餐"对先天免疫系统来说堪比致病细菌

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  在奇点糕上小学的时候,家乡有了第一家麦当劳。那时候最受追捧的同学不是那个学习最好的,也不是那个最漂亮的,而是那个有零花钱吃得起“洋快餐”的。

  那个时候汉堡薯条还是有点奢侈的美食,现在则不是什么稀罕玩意儿了(今天中午还吃了),更有人因为它们的高脂高糖高热量,碰也不碰一口。

  不碰就对了!超不健康的营养构成是一方面,除了让你变胖,“洋食”还让你生病啊!

  本周的《细胞》杂志上,来自德国波恩大学Eicke Latz教授团队狠狠扎了一把心。“西式饮食”能够激活先天免疫、引起机体的炎症,作用类似于细菌感染。长期来看,这些不健康的食物会过度激活免疫系统,使机体的防御功能更敏感、更具有攻击性。而且就算恢复了健康的饮食习惯,这种激活作用依旧会存在很长一段时间。[1]

  这意味着,对于一些与慢性炎症有关的疾病,比如说动脉粥样硬化和2型糖尿病,“西式饮食”本身很可能就有加速作用,都等不到胖了。

  通讯作者Eicke Latz(左)与一作Anette Christ(右)

  所谓西式饮食,指的是以高饱和脂肪、低纤维、高精制糖、高加工肉类等特征为主的一类饮食,在国内大有爱好者,西方国家更是以它为主要的饮食构成。与之相对的,奇点糕老是看见类似的新闻,美国人胖了,越来越胖了……胖不要紧,要紧的是随之而来的严重后果。近几百年以来,西方国家的平均预期寿命一直在稳定提高,然而近年的趋势却有被打破的迹象:现在的孩子,恐怕活不过父母了

  为啥?因为他们不光不爱动,还净吃垃圾食品。

  为了搞清楚西式饮食的危害,研究者们决定拿小鼠做个实验。他们选定了一种动脉粥样硬化的模式小鼠,这种小鼠在转运胆固醇方面有缺陷,脂质很容易沉积在血管中造成病变。研究者给这些小鼠提供了一个月高脂高卡的西式饮食。

  在这种情况下,小鼠迅速生病不奇怪,奇怪的是,它们竟然产生了剧烈的全身炎症反应,活像是被啥感染了一样!

  西式饮食小鼠血浆胆固醇升高(B),多种炎症因子表达增加(C)

  与感染的表现一致,小鼠体内多种与炎症相关的细胞因子表达上调,粒细胞、单核细胞等免疫细胞也随之增加

  各免疫细胞水平增加

  而当研究者让小鼠恢复了正常的饮食之后,小鼠体内的急性炎症就消失了

  不过可别高兴得太早。虽然炎症症状不见了,但这并不意味着曾经吃的那些垃圾食品都过去了。

  研究者对小鼠的骨髓祖细胞进行了基因分析,发现西式饮食激活了大量的基因,其中包括一大批与增殖有关的基因。而且这类基因在正常饮食持续了四周以后依旧很活跃。把这些细胞提取到体外,利用脂多糖(LPS)诱导免疫反应。果不其然,来自高脂饮食小鼠的细胞展现了更强的免疫反应,而且那些后来正常吃饭的小鼠细胞免疫反应也很强。

  恢复了正常饮食的小鼠免疫细胞还是受到了影响

  这里就要提到一个很有意思的概念——免疫训练。

  一般我们认为,适应性免疫才有“记忆”。当一个病原体进入身体,免疫系统在积极杀掉它的同时,还会让适应性免疫把这个病原体的特点记在小本本上,等它下次再来,就能更快更专业地消灭它。

  不过这个观点在近几年受到了挑战。新的证据显示,先天免疫也存在“记忆”[3,4]。在受到病原体刺激的时候,免疫细胞会对病原体做出响应,通过表观遗传和代谢的变化调整功能,从而在很长一段时间里使免疫系统保持警戒状态,以应对新的危险。

  有意思的是,能激活先天免疫的不仅仅是细菌等感染性病原体,一些“无菌”的信号也能够激活免疫,并最终导致一些慢性疾病[2]。就像今天这项研究中提到的西式饮食。

  #话说本周《细胞》是免疫训练专场,感兴趣的读者可以登录cell官网去看#

  好了,话说回吃上。不过就是吃了点高热量食品,怎么就会导致这么严重的炎症呢?

  考虑到西方饮食带来的最直接的问题——代谢,以及诸多有关代谢与炎症的研究[5-8],矛头顿时指向了NOD样蛋白受体3(NLRP3)

  NLRP3是先天免疫的重要组成部分,能够被多种危险信号激活,促进炎症相关的因子并诱导细胞凋亡。

  为了证实猜想,研究者敲除了模式小鼠的NLRP3基因,再次重复了如上的实验。果然,缺乏NLRP3的小鼠不会产生如上的炎症反应,说明NLRP3在免疫训练中是个关键分子

  除此以外,西式饮食更可怕的地方在于它还会改变DNA包装方式。一般情况下,长长的DNA链会紧密地缠绕在组蛋白上,这使DNA的大部分都卷得紧紧的,很难被接近,也就更难被读取、翻译。但是西式饮食居然会让某些DNA片段从组蛋白上松脱,就像毛衣被钩花了线,这块松松垮垮的区域,自然更容易被读取,所以有些基因的表达上调了。

  DNA紧紧缠绕在组蛋白上

  至于为什么NLRP3能够被西式饮食激活,研究者认为很大可能是与IL-1β这个炎症因子有关。至于它们又有什么故事,那就是后话了(详见本期cell另一篇研究[8])。

  总的来说,就像Latz教授在访谈里说的那样,西式饮食能够引起免疫细胞的表观遗传变化,刺激先天免疫的加强,这使得免疫系统可能会对很小的刺激产生强烈炎症反应这些炎症反应会反过来加快血管疾病或2型糖尿病的发展。

  举个例子,在动脉硬化中,血管的沉积物斑块主要由脂质和免疫细胞组成。在炎症的情况下,新活化的免疫细胞不断产生、迁移,直接促进了斑块的生长。

  Latz教授说,“这些发现具有重要的社会意义,目前的教育应该更加突出对健康饮食的强调,只有这样,我们才能够尽早让孩子面对食品的诱惑。毕竟是每天吃的东西,这需要他们自己做出有意义的决定。”[9]

  那么现在,这些东西,你还想吃吗?

  编辑神叨叨

  奇点糕今天买到票了吗?没有。

  参考资料:

  [1]http://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(17)31493-9

  [2] Zimmer, S., Grebe, A., and Latz, E. (2015). Danger signaling in atherosclerosis.Circ. Res. 116, 323–340.

  [3] Netea, M.G., Quintin, J., and van der Meer, J.W. (2011). Trained immunity: amemory for innate host defense. Cell Host Microbe 9, 355–361.

  [4]Netea, M.G., Joosten, L.A.B., Latz, E., Mills, K.H.G., Natoli, G., Stunnenberg,H.G., O’Neill, L.A.J., and Xavier, R.J. (2016). Trained immunity: a program ofinnate immune memory in health and disease. Science 352, aaf1098.

  [5] Duewell, P., Kono, H., Rayner, K.J., Sirois, C.M., Vladimer, G., Bauernfeind,F.G., Abela, G.S., Franchi, L., Nun ez, G., Schnurr, M., et al. (2010). NLRP3 inflammasomes are required for atherogenesis and activated by cholesterolcrystals. Nature 464, 1357–1361.

  [6] Rhoads, J.P., Lukens, J.R., Wilhelm, A.J., Moore, J.L., Mendez-Fernandez, Y.,Kanneganti, T.-D., and Major, A.S. (2017). Oxidized low-density lipoprotein immune complex priming of the Nlrp3 inflammasome involves TLR and FcgRcooperation and is dependent on CARD9. J. Immunol. 198, 2105–2114.

  [7] Sheedy, F.J., Grebe, A., Rayner, K.J., Kalantari, P., Ramkhelawon, B., Carpenter, S.B., Becker, C.E., Ediriweera, H.N., Mullick, A.E., Golenbock, D.T., et al.

  (2013). CD36 coordinates NLRP3 inflammasome activation by facilitatingintracellular nucleation of soluble ligands into particulate ligands in sterileinflammation. Nat. Immunol. 14, 812–820.

  [8] Mitroulis, I., Ruppova, K., Wang, B., Chen, L.S., Grzybek, M., Grinenko, T.,Eugster, A., Troullinaki, M., Palladini, A., Kourtzelis, I., et al. (2018). Modulation

  of Myelopoiesis Progenitors Is an Integral Component of Trained Immunity.Cell 172, this issue, 147–161.

  [9]https://www.sciencedaily.com/releases/2018/01/180111141637.htm

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