Cell重磅揭秘:“双高”饮食具有长期危害,影响基因!
2018/01/13
这是一篇关于健康饮食的重要论文!来自德、美等多国的科学家小组证实,免疫系统对高脂肪和高卡路里饮食的反应类似于细菌感染。尤其令人不安的是,这些不健康的饮食似乎会让机体防御在长期内更具“攻击性”,且这些长期变化可能与动脉硬化、糖尿病等疾病的发展有关。


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吃一个月西方饮食“就像”细菌感染

1月11日发表在Cell上的这一研究中,科学家们让小鼠进行了一个月的“西方饮食”,其特点是高脂肪、高糖、低纤维。结果,这些小鼠都产生了遍布全身的强烈炎症反应,就像感染了危险的细菌一样。


图片来源:Cell(DOI:http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2017.12.013)

论文的共同第一作者Anette Christ博士解释道:“我们发现,不健康的饮食导致小鼠血液中某些免疫细胞数量的意外增加,尤其是粒细胞和单核细胞。”

激活祖细胞中大量的基因

为了更好地理解这些意外的发现,研究人员从被喂以西方饮食和健康对照饮食的小鼠中分离出了主要免疫细胞类型的骨髓祖细胞(bone marrow progenitors),之后,对它们的功能和激活状态进行了系统性的分析。基因组研究表明,西方饮食已经激活了祖细胞中大量的基因。而这些受影响的基因包括那些负责细胞增殖和成熟的基因。

接着,科学家们发现,当给这些小鼠提供4周典型的谷物饮食后,它们的急性炎症消失了,但免疫细胞及其祖细胞的基因重编程并没有消失。即便在这4周后,许多在进行西方饮食期间被“激活”的基因依然是活跃的。

对免疫系统响应具有长期影响

论文的通讯作者Eicke Latz教授说:“直到最近,科学家们才发现,先天免疫系统有一种记忆形式。在一次感染后,机体防御会保持在一种警报状态,这样就能够更加快速地响应新的‘攻击’。研究者们称其为先天免疫训练。然而,在这一研究中,小鼠中的这一过程并不是由细菌触发的,而是由不健康的饮食引起的。”

研究中,科学家们还进一步鉴定了免疫细胞中的“快餐传感器”(fast food sensor)。他们调查了来自120只实验动物的血细胞。其中,一些动物的先天免疫系统表现出特别强的训练效果。研究人员在这些动物中发现了与炎性体(inflammasome,一种关键的细胞内信号复合物,能够识别病原体和其他有害物质,并在随后释放高度炎症信号)有关的基因证据。


图片来源:Cell

此外,研究发现,除了急性炎症反应,西方饮食对免疫系统的响应具有长期的影响。具体来说,西方饮食改变了遗传信息的包装方式。

众所周知,遗传物质存储在DNA中,每一个细胞都含有大量的DNA链。然而,它们通常包裹在细胞核中的某些蛋白质中。因此,由于太难接近,DNA中的很多基因并不能被“读出来”。然而,这一研究发现,不健康的饮食会导致一些通常隐藏着的DNA片段被解开(unwind),这样一来,该区域的遗传物质就能够更容易被读出来。科学家称这些现象为表观遗传变化。

Latz教授解释称:“正是因为炎性体触发了这种表观遗传变化,因此,免疫系统甚至会对小刺激做出响应,产生更强的炎症反应。”


Prof. Dr. Eicke Latz(left)and Dr. Anette Christ(图片来源:波恩大学)

加速血管疾病或2型糖尿病的发展

更糟糕的是,这些炎症反应能够反过来加速血管疾病或2型糖尿病的发展。举例来说,在动脉硬化中,典型的血管沉积(vascular deposits),即斑块(plaques),主要由脂质和免疫细胞组成。由于新激活的免疫细胞不断到迁移到血管壁,因而炎症反应直接促进了斑块的生长。当斑块长得过大时,它们会胀裂(burst),并被血流带走,阻塞血管。最终可能的后果是中风或心脏病发作。

作者们认为,错误的饮食会产生巨大的后果。最近几个世纪,西方国家的平均预期寿命一直在稳步增长。然而,目前这一趋势正在被打破:现今出生的人将比他们的父母平均活得更短。不健康的饮食和太少的锻炼可能在其中起到了决定性的作用。因此,Latz教授认为,这些发现具有重要的社会意义。

参考资料:

Fast food makes the immune system more aggressive in the long term
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    Long-term epigenetic reprogramming of innate immune cells in response to microbes, also termed “trained immunity,” causes prolonged altered cellular functionality to protect from secondary infections. Here, we investigated whether sterile triggers of inflammation induce trained immunity and thereby influence innate immune responses. Western diet (WD) feeding of Ldlr−/− mice induced systemic inflammation, which was undetectable in serum soon after mice were shifted back to a chow diet (CD). In contrast, myeloid cell responses toward innate stimuli remained broadly augmented. WD-induced transcriptomic and epigenomic reprogramming of myeloid progenitor cells led to increased proliferation and enhanced innate immune responses. Quantitative trait locus (QTL) analysis in human monocytes trained with oxidized low-density lipoprotein (oxLDL) and stimulated with lipopolysaccharide (LPS) suggested inflammasome-mediated trained immunity. Consistently, Nlrp3−/−/Ldlr−/− mice lacked WD-induced systemic inflammation, myeloid progenitor proliferation, and reprogramming. Hence, NLRP3 mediates trained immunity following WD and could thereby mediate the potentially deleterious effects of trained immunity in inflammatory diseases.

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