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饮食与气道炎症之间独特的分子机制

标签:分子机制 饮食
摘要 : 关于饮食影响炎症性疾病的机制最近出现了一个数据大爆炸。发表在《Nature Medicine》上的两项研究通过饮食能够影响气道炎症从而详述了其独特的分子机制。
Nature Medicine:饮食与气道炎症之间独特的分子机制

关于饮食影响炎症性疾病的机制最近出现了一个数据大爆炸。发表在《Nature Medicine》上的两项研究通过饮食能够影响气道炎症从而详述了其独特的分子机制。

GETTY哮喘是一种异质性疾病,是由独特的免疫学路径所驱使。最近的研究已经表明,肥胖是罹患非过敏性哮喘的一个主要危险因素。在他们的研究中,Kim等人调查了与肥胖有关的哮喘的分子机制。连续14周喂食小鼠高脂肪饮食发展出肥胖以及气道高敏性(AHR),哮喘的一个主要特征。作者发现,这与前炎症细胞因子白介素-17A (IL-17A)的产生有关。实际上,IL-17A水平在喂食高脂肪食物的小鼠肺部显著增加,并且Il17a–/–小鼠在高脂肪饮食的情况下并没有出现AHR。有趣的是,肥胖小鼠肺部IL-17A的主要来源并不是T辅助17(TH17)细胞,而在喂食高脂肪饮食后,缺乏B和T细胞(Rag1–/–小鼠)的小鼠依然出现了AHR。实际上,肥胖小鼠肺部的3型固有淋巴细胞(ILC3)的数量出现了显著的增加,并且这些细胞被发现是IL-17A的主要来源。实际上,当转用普通饮食,辅以重组体IL-1β治疗免疫功能不全的小鼠(Rag2–/–Il2rg–/–小鼠)后,ILC3能够调节AHR。

肥胖小鼠还具有增加的肺炎性巨噬细胞数量,并且这些细胞表达了IL-1β,后者已知是被TH17细胞和ILC3产生的IL-17A的诱导物。由肺巨噬细胞形成的IL-1β取决于NOD-、LRR-和热蛋白结构域含有3(NLRP3)炎性体,并且高脂肪饮食的Nlrp3–/–小鼠未能出现AHR。此外,在肥胖小鼠中用IL-1β受体拮抗剂阿那白滞阻塞IL-1β信号摧毁了AHR,并减少了肺ILC3的数量。

这些数据表明,肥胖小鼠中的AHR与NLRP3炎性体的激活、IL-1β的产生,以及肺中IL-17A产生的ILC3数量的增加有关。最终,作者指出,相比轻微哮喘或没有哮喘的个体,罹患重症哮喘的病人在气管肺泡灌洗中拥有更高数量的IL-17A+ ILC3-样细胞。

Trompette等人调查了膳食纤维对过敏性肺炎的有利影响。他们发现,相比对照组小鼠,当小鼠被喂食高纤维食物,并被暴露在屋尘螨提取物(HDM)中,它们发展出了并不严重的过敏性气管炎,并表现出减少的AHR。此外,与来自对照组小鼠的DC相比,从高纤维饮食的小鼠肺部隔离的树突细胞(DC)表现出了较少活化表型。

但膳食纤维究竟如何影响疾病严重性,以及肺中的DC活化状态呢?对喂食不同纤维含量饮食的小鼠的内脏和肺微生物群落进行的分析表明,高纤维的摄入增加了微生物群中的拟杆菌和双歧杆菌的比例,而低纤维食物导致了微生物群被厚壁菌所控制。拟杆菌发酵纤维成为短链脂肪酸(SCFA),包括丙酸盐,并且盲肠和血清中SCFA水平的增加在高纤维饮食小鼠中被观察到。在最后的HDM暴露2天后,用丙酸盐治疗小鼠减少了肺部炎症应答,并且丙酸盐的这一效应取决于SCFA受体G蛋白-耦合受体41(GPR41,也被称为FFAR3)。

然而,SCFA在肺中并未被检测出来,因此作者评估了是否SCFA治疗影响了新吸收的肺部DC。事实上,他们发现,丙酸盐治疗提高了骨髓中的DC前体细胞数量。此外,作为对HDM挑战丙酸盐治疗小鼠的响应,DC在肺中散播具有不成熟DC的特征,并且在驱动TH2细胞响应上是无效的。因此,过敏性气道炎症应答在丙酸盐治疗的小鼠中是不能持续的。

总的来说,这些研究为了解饮食如何影响肺部炎症带来了希望,并强调了特定免疫路径可以作为靶标,从而用于治疗肺部炎症的不同形式。

参考文献:

Interleukin-17–producing innate lymphoid cells and the NLRP3 inflammasome facilitate obesity-associated airway hyperreactivity. Hye Young Kim,Hyun Jun Lee,Ya-Jen Chang,Muriel Pichavant,Stephanie A Shore,Katherine A Fitzgerald,Yoichiro Iwakura,Elliot Israel,Kenneth Bolger,John Faul,Rosemarie H DeKruyff & Dale T Umetsu.Nature Medicine Volume:20,Pages:54–61Year published:(2014). DOI:10.1038/nm.3423

 

Gut microbiota me-tabolism of dietary fiber influences allergic airway disease and hematopoiesis.Aurélien Trompette,Eva S Gollwitzer,Koshika Yadava,Anke K Sichelstiel,Norbert Sprenger,Catherine Ngom-Bru,Carine Blanchard,Tobias Junt,Laurent P Nicod,Nicola L Harris & Benjamin J Marsland. Nature Medicine Volume:20,Pages:159–166Year published:(2014). DOI:10.1038/nm.3444

对应Nature杂志: 2014年3月13日Nature杂志精选

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