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《自然》:热量限制饮食杀死癌细胞的原因找到了!科学家发现,热量限制饮食会导致脂肪酸不平衡,减缓肿瘤生长丨科学大发现

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奇点网 2021-10-21 20:36
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治疗疾病,光靠药物是不够的,采取合适的饮食和锻炼方法,也能够产生1+1>2的效果。

比如说那些限制了卡路里摄入、能够引起机体类似禁食的代谢变化的饮食(模拟禁食饮食),以及高脂肪低碳水化合物的生酮饮食,已经在实验中表现出了延缓癌症生长、提高抗癌药物表现的作用[1-2]。

但是要癌症患者去遵照这些饮食方案可有点难了,毕竟对患者来说,保持均衡且充足的营养是非常重要的,这些饮食方案带来的减重效果对治疗并没有啥好处。

如果我们能够搞清楚饮食助力抗癌的背后机制,就能够更准确地找到新的抗癌思路。

本周,《自然》杂志发表了来自麻省理工学院和达纳-法伯癌症研究所科研团队的最新研究。科学家们发现,与我们之前所想的不同,热量限制(CR)对肿瘤生长的抑制并非是由于血糖水平的降低,而是由于脂质、尤其是不饱和脂肪酸的不足[3]。

一方面,CR限制了脂肪酸的来源;另一方面,CR还抑制了不饱和脂肪酸合成酶的活性。最终导致饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸的比例失衡,并抑制肿瘤的生长。

其实无论是热量限制饮食还是生酮饮食,之前研究者们都认为,它们主要通过降低血糖和胰岛素水平来抑制肿瘤生长。不过营养元素简单一分也有碳水化合物、脂肪、蛋白质三种,其他的代谢物是否也有作用呢?

研究者们在胰腺癌和非小细胞肺癌两种小鼠模型中进行了实验。热量限制饮食(CR)通过减少碳水化合物摄入“克扣”了40%的热量酮饮食(KD)的热量正常,但营养组成为90%脂肪、9%蛋白质和1%碳水化合物

这两种饮食方式都能降低血糖。葡萄糖是癌细胞赖以生存的基础,所以理论上来说,限制葡萄糖应当能够具有一定的抗癌效果[4]。

出乎意料的是,两种饮食中只有CR组表现出了抑制肿瘤生长的作用!

看来糖并不是关键。

CR和KD都能降低血糖,但只有CR表现出了抑制肿瘤生长的作用

研究者又分析了其他的一系列代谢物,发现CR和KD对脂肪酸水平的影响非常不同。在KD小鼠中,多数脂肪酸水平增加,但是CR小鼠中几乎所有脂肪酸水平都降低了

那么是缺脂肪酸让癌细胞饿肚子了吗?

CR和KD对脂肪酸的影响差异较大

好像也不是。当研究者们在只有很少脂肪酸的贫脂培养基中培养了多种癌细胞,发现它们虽然生长变慢了一些,但是仍旧还是可以逐渐生长壮大的

不过有趣的是,研究者发现了一个奇怪的现象,贫脂培养基中16:1单不饱和脂肪酸的水平明显升高了

于是研究者们立刻想到了一种酶,硬脂酰辅酶A去饱和酶(SCD),它能够将16:0/18:0饱和脂肪酸合成为16:1/18:1单不饱和脂肪酸。

果不其然,当使用药物抑制SCD的功能,贫脂培养基里的癌细胞们果然就没法再继续顺利增殖,部分癌细胞系甚至很快就死亡了

后续对不同脂肪酸比例的分析结果更是显示,抑制SCD给癌细胞带来的毒性,很有可能是来源于单不饱和脂肪酸的减少或饱和脂肪酸的增加。简而言之,就是不饱和脂肪酸和饱和脂肪酸比例之间的失衡。

研究者还尝试给小鼠移植了表达SCD的肿瘤,发现这一定程度上能够对抗CR带来的抗癌效果。

SCD活性增加后,CR的抑癌效果下降了

SCD的表达受胰岛素信号调控[5]。现在我们差不多能搞清楚是怎么回事儿了——

CR和KD都能够通过降低胰岛素水平降低SCD的活性,同时CR会导致癌细胞缺乏不饱和脂肪酸,两者作用相结合实现了对肿瘤生长的抑制。

研究者们还在护士健康研究(NHS)和健康专业人员随访研究(HPFS)两个大型队列中尝试寻找对应的证据。在1165名胰腺癌患者中,低碳水化合物、高脂肪、高蛋白的饮食模式与更长的生存时间有关,而且在以植物为主的饮食方案中,关联性更强

想想也有些道理,植物脂肪比动物脂肪含有更多的不饱和脂肪酸[6]。

倒也是没想到,热量限制饮食的抗癌关键竟然在“缺油”。看来我们对人体的认识实在是不能想当然呀。

参考资料:

[1] de Groot, S. et al. Nature Commun. 11, 3083 (2020).

[2] Zahra, A. et al. Radiat. Res. 187, 743–754 (2017).

[3] https://www.nature.com/articles/s41586-021-04049-2

[4] Nencioni, A., Caffa, I., Cortellino, S. & Longo, V. D. Nature Rev. Cancer 18, 707–719 (2018).

[5] Mauvoisin, D. & Mounier, C. Hormonal and nutritional regulation of SCD1 gene expression. Biochimie 93, 78–86 (2011).

[6] Coulston, A. M. The role of dietary fats in plant-based diets. Am. J. Clin. Nutr. 70, 512S–515S (1999).

本文作者 | 代丝雨

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