Nat. Immunol. :吃饭,也是一个刺激炎症反应的过程
2017/01/19
当我们吃饭时,我们不仅仅摄取营养物质,同时也摄入了大量的细菌。因此,机体在利用葡萄糖的同时也要抵抗细菌。来自巴塞尔大学医院的研究人员首次证明,这一过程能够引发炎症反应,激活健康个体的免疫系统,并具有保护作用。然而,在肥胖人群中,这种炎症反应被剧烈破坏,其可导致糖尿病。


当我们吃饭时,我们不仅仅摄取营养物质,同时也摄入了大量的细菌。因此,机体在利用葡萄糖的同时也要抵抗细菌。来自巴塞尔大学医院的研究人员首次证明,这一过程能够引发炎症反应,激活健康个体的免疫系统,并具有保护作用。然而,在肥胖人群中,这种炎症反应被剧烈破坏,其可导致糖尿病。这一研究发表于Nature Immunology杂志上。

众所周知,2型糖尿病(或成人发病型糖尿病)可导致伴随一系列不良症状的慢性炎症。因此,许多临床研究通过抑制炎症因子如IL-1β的过度产生来治疗糖尿病。在糖尿病患者中,这类信使物质进一步促进慢性炎症的产生,并导致产生胰岛素的β细胞死亡。

免疫系统的激活

然而,这种炎症其实有一些积极影响。在健康个体中,短期炎症反应在糖摄取和免疫系统的激活过程中扮演着重要角色。

在本研究中,巴塞尔大学医院内分泌,糖尿病和代谢部门负责人Marc Donath和他的研究小组表明,肠道周围巨噬细胞(一种类型的免疫细胞)的数量在进餐时间增加。这些“清除细胞”根据血液中葡萄糖的浓度产生不同水平的信使物质IL-1β。后者反过来刺激胰腺β细胞中的胰岛素产生。然后胰岛素刺激巨噬细胞增加IL-1β产生。胰岛素和IL-1β协同工作以调节血糖水平, IL-1β确保免疫系统有充足的葡萄糖供应,从而保持免疫系统活跃。

细菌和营养素

研究人员表明,这种代谢和免疫系统的机制取决于在进餐期间摄取的细菌和营养物。有足够的营养,免疫系统才能够充分地对抗外来细菌。相反,当缺乏营养物时,少数剩余的热量必须以牺牲免疫应答为代价来保证更重要的生命功能。这可能有助于解释为什么传染病在饥荒时更频繁地发生。


餐后巨噬细胞来源的IL-1β刺激胰岛素,并且协同促进葡萄糖利用和炎症反应的模式图:食物摄入增加腹膜巨噬细胞的数量。这些巨噬细胞被细菌产物和葡萄糖刺激以增加IL-1β的产生和释放。增加的IL-1β浓度将通过高度表达的IL-1受体1(IL-1R1)和IL-1受体相关激酶-4(IRAK4)的增强胰腺β细胞分泌胰岛素。胰岛素与巨噬细胞上的受体InsR结合,通过葡萄糖转运蛋白GLUT1,AKT磷酸化(pAKT)以及己糖激酶2(HK2)和糖酵解活性促进葡萄糖摄取,导致ROS产生。这进一步通过NLRP3炎症小体刺激巨噬细胞产生的前IL-1β成熟。最后,IL-1β和胰岛素的水平增加刺激葡萄糖摄入肌肉,脂肪组织和免疫细胞,从而减少血糖,限制餐后炎症反应。

参考资料:

Postprandial macrophage-derived IL-1β stimulates insulin, and both synergistically promote glucose disposal and inflammation

Every meal triggers inflammation

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  • Postprandial macrophage-derived IL-1β stimulates insulin, and both synergistically promote glucose disposal and inflammation

    The deleterious effect of chronic activation of the IL-1β system on type 2 diabetes and other metabolic diseases is well documented. However, a possible physiological role for IL-1β in glucose metabolism has remained unexplored. Here we found that feeding induced a physiological increase in the number of peritoneal macrophages that secreted IL-1β, in a glucose-dependent manner. Subsequently, IL-1β contributed to the postprandial stimulation of insulin secretion. Accordingly, lack of endogenous IL-1β signaling in mice during refeeding and obesity diminished the concentration of insulin in plasma. IL-1β and insulin increased the uptake of glucose into macrophages, and insulin reinforced a pro-inflammatory pattern via the insulin receptor, glucose metabolism, production of reactive oxygen species, and secretion of IL-1β mediated by the NLRP3 inflammasome. Postprandial inflammation might be limited by normalization of glycemia, since it was prevented by inhibition of the sodium–glucose cotransporter SGLT2. Our findings identify a physiological role for IL-1β and insulin in the regulation of both metabolism and immunity.

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