限食療法與代謝性疾病慢性炎癥狀態(tài)

魏婕，陳國(guó)芳，劉超

(南京中醫(yī)藥大學(xué)附屬中西醫(yī)結(jié)合醫(yī)院內(nèi)分泌科 江蘇省中醫(yī)藥研究院 國(guó)家中醫(yī)藥管理局癭病證治重點(diǎn)研究室，南京 210028)

慢性炎癥狀態(tài)是指免疫細(xì)胞和致炎因子無明顯誘因呈持續(xù)高水平同時(shí)免疫應(yīng)答能力紊亂的狀態(tài)，與代謝性疾病密切相關(guān)。慢性炎癥可加速代謝性疾病的發(fā)生發(fā)展，而代謝異常也會(huì)進(jìn)一步加重慢性炎癥狀態(tài)，兩者互為因果。抗炎治療可預(yù)防代謝性疾病的發(fā)生并延緩其發(fā)展[1]。而限食療法對(duì)代謝性疾病具有良好的防治效果。研究發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)機(jī)體慢性炎癥狀態(tài)是限食療法防治代謝性疾病的重要途徑之一[2]。限食療法通過調(diào)節(jié)AMP活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)/過氧化物酶體增殖物激活受體γ(peroxisome proliferator-activator receptor γ，PPARγ)的活性、叉頭框蛋白O4(forkhead box protein O4，F(xiàn)oxO4)的表達(dá)以及重塑中樞免疫器官成分等達(dá)到改善慢性炎癥狀態(tài)的目的[3-6]。因此，了解限食療法對(duì)超重/肥胖、2型糖尿病、高血壓以及非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)等的調(diào)節(jié)作用及相關(guān)機(jī)制，有利于全面系統(tǒng)地認(rèn)識(shí)限食療法對(duì)代謝性疾病的防治作用?，F(xiàn)就限食療法與代謝性疾病慢性炎癥狀態(tài)的研究進(jìn)展予以綜述。

1 限食療法概述

限食療法是指在保證機(jī)體基本營(yíng)養(yǎng)需求的前提下，減少每日熱量攝入(一般將每日所需熱量減少15%～40%)，以達(dá)到防治疾病的目的。限食療法包括熱量限制、組分限食、限時(shí)進(jìn)食和限食模擬劑。根據(jù)熱量限制程度的不同，限食可分為禁食、極低熱量限食(≤800 kcal/d)(1 kcal=4.184 kJ)、低熱量限食[(1 200±300) kcal/d]等；根據(jù)限制食物組分的不同，可分為生酮飲食、低蛋白飲食、限制碳水化合物飲食等；根據(jù)限食頻率的不同，可分為“5+2”限食(每周2 d限食，其余正常飲食)、隔日限食、連續(xù)限食等[7]。隨著限食療法的發(fā)展，二甲雙胍、白藜蘆醇、鈉葡萄糖協(xié)同轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白2抑制劑等被證實(shí)具有限食模擬劑的作用[8]。目前的限食方案種類繁多，但具體方案尚未統(tǒng)一，臨床應(yīng)科學(xué)合理地應(yīng)用限食療法。

2 限食療法調(diào)節(jié)超重/肥胖慢性炎癥狀態(tài)

持續(xù)、低度的慢性炎癥狀態(tài)是超重/肥胖的特點(diǎn)，可致機(jī)體出現(xiàn)胰島素抵抗[9]。限食療法可調(diào)節(jié)超重/肥胖個(gè)體免疫細(xì)胞及促炎細(xì)胞因子水平，改善慢性炎癥狀態(tài)。Figueroa-Vega等[10]發(fā)現(xiàn)，與體重正常人群相比，肥胖人群循環(huán)中2型固有淋巴細(xì)胞水平降低，同時(shí)非經(jīng)典單核細(xì)胞水平升高，CD16+/CD16-比值增加，呈促炎與抗炎免疫細(xì)胞失衡的慢性炎癥狀態(tài)，且肥胖人群的循環(huán)非經(jīng)典單核細(xì)胞水平與胰島素抵抗程度呈正相關(guān)，而循環(huán)2型固有淋巴細(xì)胞與高密度脂蛋白水平呈正相關(guān)，表明肥胖所致的慢性炎癥狀態(tài)與糖脂代謝紊亂密切相關(guān)；而肥胖人群接受7周限食療法(攝入熱量較正常每日攝入熱量減少580 kcal)干預(yù)后，循環(huán)中2型固有淋巴細(xì)胞水平顯著升高，同時(shí)，單核細(xì)胞由促炎表型向抗炎表型轉(zhuǎn)化，表現(xiàn)為經(jīng)典單核細(xì)胞水平顯著升高，而非經(jīng)典單核細(xì)胞水平顯著降低。該研究表明，限食療法可恢復(fù)肥胖個(gè)體促炎與抗炎免疫細(xì)胞的失衡，改善慢性炎癥狀態(tài)。

限食療法除可調(diào)節(jié)循環(huán)中的免疫細(xì)胞及細(xì)胞因子外，還可改善肥胖個(gè)體脂肪組織的慢性炎癥狀態(tài)。脂肪組織慢性炎癥狀態(tài)可加劇肥胖個(gè)體糖脂代謝紊亂，是肥胖患者逐步發(fā)展為胰島素抵抗、2型糖尿病等的主要原因。Park等[11]發(fā)現(xiàn)，限食療法可顯著降低24周齡肥胖小鼠肩胛間區(qū)棕色脂肪組織內(nèi)脂質(zhì)運(yùn)載蛋白2及其受體的表達(dá)水平和活性。既往研究發(fā)現(xiàn)，脂質(zhì)運(yùn)載蛋白2可通過促進(jìn)炎癥細(xì)胞和促炎細(xì)胞因子的募集，誘導(dǎo)機(jī)體慢性炎癥反應(yīng)，加速代謝性疾病的發(fā)生[12]。此外，限食療法還可調(diào)節(jié)附睪脂肪組織的免疫細(xì)胞。Weinstock等[13]研究發(fā)現(xiàn)，限食2周(日常進(jìn)食熱量的70%)即可恢復(fù)肥胖小鼠附睪脂肪組織中的免疫細(xì)胞亞型比例至非肥胖狀態(tài)。另有研究發(fā)現(xiàn)，與高脂飲食喂養(yǎng)相比，間歇性禁食可顯著降低小鼠附睪脂肪組織內(nèi)巨噬細(xì)胞的數(shù)量及巨噬細(xì)胞標(biāo)志物(如可溶性半乳糖苷結(jié)合凝集素3、整合素α5、CC趨化因子配體2)信使RNA水平[14]。

另外，限食療法還可通過恢復(fù)腸道屏障完整性間接調(diào)節(jié)免疫細(xì)胞及細(xì)胞因子水平。既往研究發(fā)現(xiàn)，高熱量飲食可通過破壞腸道屏障功能導(dǎo)致腸道革蘭陰性菌異位，使脂多糖進(jìn)入循環(huán)并激活免疫反應(yīng)，最終誘導(dǎo)慢性炎癥發(fā)生[15]。Ott等[16]發(fā)現(xiàn)，肥胖女性接受4周極低熱量限食后，其腸道通透性降低，表現(xiàn)為循環(huán)中乳果糖、聚乙二醇1500、連蛋白等腸道通透性標(biāo)志物水平顯著降低，同時(shí)，循環(huán)中脂多糖結(jié)合蛋白和高敏C反應(yīng)蛋白水平也顯著降低，而抗炎細(xì)胞因子脂聯(lián)素的水平則顯著升高，導(dǎo)致過度激活的炎癥狀態(tài)被抑制。但該研究并未明確腸道通透性降低與炎癥狀態(tài)改善之間的因果關(guān)系，且恢復(fù)正常飲食后受試者循環(huán)中的腸道屏障受損標(biāo)志物水平即迅速回升。因此，未來應(yīng)針對(duì)腸道通透性與炎癥狀態(tài)間潛在的因果關(guān)系以及如何維持限食對(duì)腸道屏障的保護(hù)效能進(jìn)行深入研究。

3 限食療法調(diào)節(jié)2型糖尿病慢性炎癥狀態(tài)

慢性炎癥狀態(tài)可導(dǎo)致胰島素抵抗，加速2型糖尿病的發(fā)生與進(jìn)展[17]。限食療法可顯著改善2型糖尿病患者的慢性炎癥狀態(tài)，抑制其免疫細(xì)胞活化，降低促炎細(xì)胞因子水平。Lips等[18]發(fā)現(xiàn)，極低熱量限食3個(gè)月和胃旁路術(shù)均可顯著降低2型糖尿病患者循環(huán)中的C反應(yīng)蛋白及瘦素水平，同時(shí)極低熱量限食還可降低促炎細(xì)胞因子[腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-2]水平，升高抗炎細(xì)胞因子(脂聯(lián)素)水平；與胃旁路術(shù)相比，行極低熱量限食患者的T細(xì)胞活化標(biāo)志物CD25及B細(xì)胞活化標(biāo)志物CD38的表達(dá)水平均顯著降低，可見極低熱量限食抑制T細(xì)胞和B細(xì)胞活化的作用更顯著，因此極低熱量限食改善2型糖尿病患者慢性炎癥狀態(tài)的效果更佳。除短期效應(yīng)外，限食療法對(duì)2型糖尿病患者慢性炎癥狀態(tài)的調(diào)節(jié)效應(yīng)亦可長(zhǎng)期維持。Snel等[19]研究顯示，27例接受極低熱量限食4個(gè)月(450 kcal/d)的2型糖尿病患者在極低熱量限食結(jié)束后的第6個(gè)月循環(huán)中的高敏C反應(yīng)蛋白以及γ干擾素、TNF-α、IL-1、IL-2、IL-6、IL-8、IL-10等促炎細(xì)胞因子水平均持續(xù)降低，高敏C反應(yīng)蛋白和IL-1水平降低的趨勢(shì)甚至可持續(xù)至隨訪第18個(gè)月時(shí)。

4 限食療法調(diào)節(jié)高血壓慢性炎癥狀態(tài)

目前，針對(duì)限食調(diào)節(jié)高血壓患者慢性炎癥狀態(tài)的研究較少。既往研究發(fā)現(xiàn)，限食療法可通過調(diào)節(jié)機(jī)體慢性炎癥狀態(tài)改善高血壓患者的血壓水平[20]。另有動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，與未限食的高血壓大鼠相比，高血壓模型大鼠在接受限食療法(日常進(jìn)食量的85%)18周后心臟指數(shù)顯著增加，而左心室舒張末期內(nèi)徑及心臟壁的厚度均顯著縮小，同時(shí)循環(huán)中心肌氧化應(yīng)激標(biāo)志物(丙二醛)和炎癥指標(biāo)(IL-6、TNF-α)水平均顯著降低[21]。IL-6和TNF-α介導(dǎo)的炎癥信號(hào)通路可加劇心肌氧化損傷，導(dǎo)致心功能異常，是心力衰竭的誘因之一[22]。以上研究提示，限食療法可通過下調(diào)促炎細(xì)胞因子的表達(dá)，改善慢性炎癥狀態(tài)，進(jìn)而延緩高血壓導(dǎo)致的心功能異常的進(jìn)展。

5 限食療法調(diào)節(jié)NAFLD慢性炎癥狀態(tài)

機(jī)體的慢性炎癥狀態(tài)以及肝臟內(nèi)脂肪蓄積后產(chǎn)生的大量促炎細(xì)胞因子均可加劇NAFLD的進(jìn)展[23]。Aliasghari等[24]發(fā)現(xiàn)，與正常飲食相比，每日禁食15～16 h可顯著降低NAFLD人群循環(huán)高敏C反應(yīng)蛋白和IL-2水平。但該研究觀察的炎癥指標(biāo)較少，無法全面評(píng)估每日禁食15～16 h對(duì)NAFLD慢性炎癥狀態(tài)的影響。動(dòng)物研究發(fā)現(xiàn)，限食8周可抑制NAFLD小鼠M1型巨噬細(xì)胞表型、減少促炎細(xì)胞因子TNF-α和IL-1β的釋放、激活M2型巨噬細(xì)胞表型、增加抗炎細(xì)胞因子IL-10的表達(dá)，從而導(dǎo)致肝臟組織的炎癥浸潤(rùn)減少，改善小鼠肝臟脂肪變性[25]。Kim等[26]利用轉(zhuǎn)錄組測(cè)序技術(shù)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，肝臟代謝功能障礙小鼠實(shí)施限食療法后脂質(zhì)運(yùn)載蛋白2信使RNA和蛋白的表達(dá)水平均顯著降低，同時(shí)，激活脂質(zhì)運(yùn)載蛋白2的核因子κB家族的蛋白水平亦顯著降低。脂質(zhì)運(yùn)載蛋白2表達(dá)的上調(diào)與NAFLD的炎癥進(jìn)展密切相關(guān)[27]，限食療法可從基因水平調(diào)控炎癥相關(guān)信號(hào)通路，改善機(jī)體慢性炎癥狀態(tài)，從而緩解NAFLD進(jìn)展。

6 限食療法調(diào)節(jié)慢性炎癥狀態(tài)的機(jī)制

限食療法對(duì)慢性炎癥狀態(tài)的調(diào)節(jié)作用是改善代謝性疾病的重要原因。Jordan等[3]發(fā)現(xiàn)，小鼠禁食4 h后，肝臟內(nèi)的AMPK/PPARγ通路被激活，從而抑制骨髓基質(zhì)細(xì)胞產(chǎn)生CC趨化因子配體2，減少骨髓中單核細(xì)胞的外流，導(dǎo)致外周單核細(xì)胞數(shù)量減少、代謝活性降低，達(dá)到改善炎癥性疾病的目的。值得注意的是，雖然限食狀態(tài)下外周單核細(xì)胞數(shù)量減少，但當(dāng)急性感染時(shí)，單核細(xì)胞的應(yīng)急動(dòng)員能力并未降低。

除受AMPK/PPARγ通路調(diào)控外，免疫細(xì)胞在外周及中樞免疫器官間的遷移也是機(jī)體慢性炎癥狀態(tài)改變的重要原因。Collins等[4]發(fā)現(xiàn)，限食期間記憶性T細(xì)胞從次級(jí)免疫器官及血液中歸巢并蓄積于骨髓，導(dǎo)致免疫系統(tǒng)呈“低耗能”狀態(tài)，但仍保持高效的二次免疫應(yīng)答能力，推測(cè)其機(jī)制可能與限食期間血液中糖皮質(zhì)激素水平升高、骨髓中糖皮質(zhì)激素水平降低有關(guān)。由于高水平的糖皮質(zhì)激素可導(dǎo)致T細(xì)胞死亡，限食期間糖皮質(zhì)激素水平升高驅(qū)動(dòng)記憶性T細(xì)胞歸巢于骨髓[28]。此外，限食療法還可導(dǎo)致骨髓成分重構(gòu)，具體表現(xiàn)為紅細(xì)胞和脂質(zhì)合成增加。紅細(xì)胞是血液中一磷酸神經(jīng)鞘氨醇的主要來源，而一磷酸神經(jīng)鞘氨醇可加快T細(xì)胞從次級(jí)淋巴器官中遷出并歸巢于骨髓[29]；深入探究骨髓中脂質(zhì)合成增加對(duì)記憶性T細(xì)胞的影響發(fā)現(xiàn)，脂質(zhì)有利于記憶性T細(xì)胞在骨髓中“存活”[30]。限食療法除導(dǎo)致糖皮質(zhì)激素水平升高及骨髓成分重構(gòu)外，還可增加骨髓中CXC趨化因子配體12和T細(xì)胞表面CXC趨化因子配體12受體-CXC趨化因子受體4的表達(dá)。Dar等[31]指出，CXC趨化因子配體12-CXC趨化因子受體4軸可促進(jìn)淋巴細(xì)胞歸巢至骨髓。

Nagai等[5]通過研究6周齡小鼠禁食36 h后小腸內(nèi)淋巴細(xì)胞的變化發(fā)現(xiàn)，禁食后小鼠小腸的集合淋巴結(jié)顯著縮小，集合淋巴結(jié)生發(fā)中心內(nèi)免疫球蛋白A陽性B細(xì)胞大量凋亡，同時(shí)生發(fā)中心內(nèi)的Naive B細(xì)胞向骨髓遷移，而這一系列變化在小鼠復(fù)飼后即可恢復(fù)；另外，禁食期間集合淋巴結(jié)基質(zhì)細(xì)胞CXC趨化因子配體13的表達(dá)下調(diào)，而骨髓中CXC趨化因子配體13的表達(dá)則上調(diào)。Ansel等[32]認(rèn)為，CXC趨化因子配體13高表達(dá)可促進(jìn)B細(xì)胞歸巢至骨髓，為禁食干預(yù)后B細(xì)胞向骨髓的遷移提供了依據(jù)；此外，禁食可抑制小腸集合淋巴結(jié)和骨髓中的蛋白激酶B-哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白通路活化，保證B細(xì)胞在營(yíng)養(yǎng)缺乏條件下仍能“存活”。

新近研究發(fā)現(xiàn)，健康人群禁食24 h后，循環(huán)中輔助性T細(xì)胞(helper T cell，Th細(xì)胞)1和Th17及相關(guān)促炎細(xì)胞因子(γ干擾素和IL-17)活性均較正常飲食人群顯著降低，分析原因主要為禁食可增強(qiáng)Th1和Th17細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄因子FoxO4及其下游分子FK506結(jié)合蛋白5的表達(dá)和活性，這也可能是禁食后循環(huán)中Th細(xì)胞及細(xì)胞因子活性降低的關(guān)鍵原因之一；此外，F(xiàn)oxO4還可抑制T細(xì)胞內(nèi)哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合體1、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子1和信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3的活化[6]。研究證實(shí)，哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合體1是促進(jìn)細(xì)胞增殖的重要調(diào)節(jié)因子，而信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子通過與相關(guān)基因結(jié)合，在促進(jìn)Th17細(xì)胞活性和增殖中發(fā)揮重要作用[33]。未來，應(yīng)進(jìn)一步探索FoxO4抑制哺乳動(dòng)物雷帕霉素靶蛋白復(fù)合體1表達(dá)與Th1、Th17等細(xì)胞因子活性降低間的因果關(guān)系，以明確禁食改善慢性炎癥狀態(tài)的機(jī)制。

7 小 結(jié)

限食療法雖可顯著改善代謝性疾病的慢性炎癥狀態(tài)，但目前尚無統(tǒng)一、規(guī)范的方案，因此降低了限食療法相關(guān)臨床及基礎(chǔ)研究的可重復(fù)性，不利于限食療法的推廣應(yīng)用。目前的研究主要聚焦于限食療法對(duì)慢性炎癥狀態(tài)下免疫細(xì)胞或部分細(xì)胞因子的調(diào)節(jié)作用，對(duì)免疫應(yīng)答過程的研究相對(duì)較少。雖然免疫細(xì)胞和細(xì)胞因子受晝夜節(jié)律的控制[34]，但部分動(dòng)物研究并未將進(jìn)食時(shí)間納入探究范圍，導(dǎo)致研究結(jié)果存在偏差。另外，限食療法作為一種治療手段，其安全性也尤為重要。有研究發(fā)現(xiàn)，反復(fù)禁食可減弱小鼠腸道黏膜的免疫應(yīng)答，導(dǎo)致腹瀉[5]。Hu等[35]發(fā)現(xiàn)，幼年限時(shí)進(jìn)食的小鼠成年后易發(fā)生超重、血糖升高以及脂肪肝等代謝紊亂事件。因此，未來對(duì)于不同的人群，臨床醫(yī)師應(yīng)針對(duì)熱量限制程度、限食時(shí)間、飲食組分等為患者制訂個(gè)體化的限食方案。