2022年11月2日

在临床前研究中，一种常见的膳食纤维能促进过敏样免疫反应

根据威尔康奈尔医学院弗里德曼营养与炎症中心、吉尔罗伯茨炎症性肠病研究所以及康奈尔伊萨卡校区博伊斯汤普森研究所的研究人员进行的一项临床前研究，一种被称为菊粉的膳食纤维，通常用于保健品中，已知具有一定的抗炎特性，也可以促进肺部和肠道以及身体其他部位的过敏相关类型的炎症。

这项研究发表于11月2日自然研究人员发现，膳食菊粉纤维会改变某些肠道细菌的代谢，从而引发科学家所说的肠道和肺部2型炎症。这种类型的炎症被认为是在哺乳动物中进化出来的，主要是为了抵御寄生虫(“蠕虫”)感染，也是正常伤口愈合的一部分，尽管它的不适当激活是过敏、哮喘和其他炎症性疾病的基础。

“这里有很多值得思考的地方，但总的来说，这些发现扩大了我们对饮食、免疫和通常构成我们微生物群并定居我们身体的有益微生物之间关系的理解，”该研究的共同高级作者、弗里德曼营养与炎症中心主任、威尔康奈尔医学院迈克尔·科尔斯免疫学教授大卫·阿蒂斯博士说。

这项研究的科学参与者反映了弗里德曼中心高度交叉合作的研究使命，利用了纽约市威尔康奈尔医学院和康奈尔大学伊萨卡校区在细菌遗传学、生物化学和免疫学方面的专业知识。魏尔康奈尔医学院医学免疫学助理教授郭春军博士和博伊斯汤普森研究所教授、康奈尔伊萨卡校区艺术与科学学院化学与化学生物学系教授Frank Schroeder博士与Artis实验室合作，详细了解一种重要的饮食成分如何影响微生物群和免疫反应。这项研究的第一作者是阿蒂斯实验室的博士后研究员穆罕默德·阿里富扎曼博士。Artis博士还是威尔康奈尔医学院吉尔罗伯茨炎症性肠病研究所的主任。

大量的水果和蔬菜中都含有少量菊粉，包括香蕉、芦笋和大蒜。菊粉也经常集中在常见的高纤维膳食补充剂中。先前的研究发现菊粉可以促进有益肠道细菌种类的生长，从而提高被称为调节性T (Treg)细胞的抗炎免疫细胞的水平。

在这项新研究中，研究人员更全面地研究了菊粉的影响。他们给小鼠提供以菊粉为基础的高纤维饮食，持续两周，然后分析这些小鼠与喂食不含菊粉饮食的小鼠之间的许多差异。一个主要的区别是菊粉饮食在增加Treg细胞的同时，也显著提高了白细胞的水平嗜酸性粒细胞在肠道和肺部。高水平的嗜酸性粒细胞是2型炎症的典型标志，通常在季节性过敏和哮喘的情况下出现。

最终，研究人员发现嗜酸性粒细胞反应是由称为2组先天淋巴样细胞(ilc2)的免疫细胞介导的，它被称为ilc2的小分子水平升高激活胆汁酸在血液中。由于菊粉诱导的某些细菌种类的生长，胆汁酸水平升高，这些细菌种类被称为拟杆菌门，在小鼠和人类中都有，它们具有胆汁酸代谢酶。

施罗德博士说:“我们惊讶地发现菊粉补充剂与胆汁酸水平升高之间存在如此强的联系。”“然后我们发现，删除胆汁酸受体可以消除菊粉诱导的炎症，这表明微生物群驱动的胆汁酸代谢变化是菊粉作用的基础。”

“当我们将无菌小鼠(没有微生物群的小鼠)定植在其中一种小鼠身上时细菌种类，然后敲除一种促进胆汁酸产生的细菌酶的基因，从菊粉到嗜酸性粒细胞增多和过敏性炎症的整个通路都被阻断了，”郭博士说。

菊粉促进2型炎症的发现并不意味着这种类型的纤维总是“坏的”，研究人员说。他们发现菊粉确实会加重过敏原诱导的小鼠2型气道炎症。但实验也证实了菊粉先前报道的增强抗炎Treg细胞的作用，在许多情况下，这种作用可能超过了一些促炎作用。此外，一种类型2免疫反应在肠道和肺部会增加保护组织的粘液的产生，但对健康人不一定有害——事实上，研究人员在小鼠实验中发现，菊粉诱导的2型炎症增强了对蠕虫感染的防御能力。