综述:饮食在葡萄糖代谢调节中对代谢性炎症的微生物依赖性和非依赖性作用

【字体: 时间:2025年05月21日 来源:Food Chemistry 8.5

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  本综述聚焦饮食对代谢性炎症的双重作用机制,解析肠道微生物依赖(如菌群通过肠 - 器官轴影响免疫)与非依赖(如高脂饮食直接激活 T 细胞)通路。探讨其如何通过影响胰岛素抵抗(IR)等介导 2 型糖尿病(T2D)等代谢疾病,强调防治 T2D 需兼顾双途径。

  

饮食调控葡萄糖代谢中代谢性炎症的微生物依赖与非依赖机制


引言


经济发展与工业化推动饮食结构剧变,高能量密度、深加工饮食成为主流,致使 2 型糖尿病(T2D)发病率飙升。2022 年数据显示,14% 成年人患糖尿病,较 1990 年的 7% 翻倍,且 59% 的 30 岁以上糖尿病患者未接受药物治疗。

炎症本是机体应对刺激的保护性反应,但持续或失控的炎症可致病。饮食诱导肥胖(DIO)常伴随代谢性炎症(metaflammation),表现为慢性低度炎症,显著影响代谢健康。代谢性炎症区别于感染或损伤引发的急性炎症,其为持续性全身过程,可诱发胰岛素抵抗(IR)。胰岛素信号对维持能量代谢稳态至关重要,IR 不仅是 T2D 的核心特征,还与非酒精性脂肪肝(NAFLD)、高脂血症、动脉粥样硬化及高血压等代谢疾病密切相关。

饮食成分可通过免疫系统影响能量代谢。例如,高纤维饮食具抗炎特性,而高脂肪饮食(HFD)通常促炎,二者在代谢疾病中呈现不同表型。研究表明,高脂或高脂高糖(HFHS)饮食后,免疫细胞在代谢紊乱器官中聚集并引发炎症反应。中性粒细胞是最早浸润白色脂肪组织(WAT)的免疫细胞,高脂饮食 3 天内,WAT 中性粒细胞数量可增加 20 倍,其分泌的中性粒细胞弹性蛋白酶通过降解 IRS-1 破坏胰岛素信号,还可释放炎症因子招募巨噬细胞等其他免疫细胞。WAT 巨噬细胞是 T2D 病理生理的主要驱动因素之一。

肠道微生物组包含胃肠道中的细菌、病毒和真菌等微生物,对宿主整体健康至关重要,显著影响消化、免疫和代谢。肠道微生物群失调(dysbiosis)与肥胖、T2D 等代谢疾病相关。肠 - 脑、肠 - 肝和肠 - 脂肪组织轴理论揭示了肠道微生物向远端器官和组织传递信号的机制。饮食塑造肠道微生物组,进而影响膳食营养的消化吸收。研究显示,粪便微生物群移植(FMT)可部分传递饮食诱导的表型,而用抗生素减少肠道微生物或使用无菌(GF)小鼠可减轻饮食的影响,表明肠道微生物组是饮食作用的关键中介。大量动物和人体研究证实肠道共生菌在 T2D 发生中的作用。然而,饮食成分和饮食诱导的肥胖本身也可能引发慢性炎症和代谢紊乱。研究发现,西式饮食可使 GF 小鼠出现肥胖和高血糖,提示缺乏肠道微生物并不能完全抵御饮食诱导的代谢疾病。此外,高脂喂养在传统小鼠和 GF 小鼠中均加速同种异体移植物排斥,表明饮食可独立于肠道微生物群影响炎症反应。

鉴于肠道微生物组在饮食影响健康中的潜在作用备受关注,但非微生物相关机制也不可忽视,且饮食作用在多大程度上依赖或独立于肠道微生物组尚不清楚。因此,本综述旨在剖析饮食影响慢性炎症和葡萄糖代谢调节的肠道微生物依赖与非依赖机制的具体细节。

肠道微生物依赖机制


肠道微生物组在塑造和训练宿主免疫系统方面作用显著。尽管主要存在于胃肠道,但其可影响远端器官和组织的免疫反应。例如,肠道共生菌可影响实体器官移植结果及癌症患者对免疫检查点抑制剂(ICI)治疗的反应。

微生物非依赖机制


尽管肠道微生物组在饮食诱导的炎症中起重要作用,但大量研究表明,饮食成分可独立于肠道微生物调节炎症反应。研究发现,高脂饮食在传统小鼠和 GF 小鼠中均通过增加供体反应性 T 细胞活化加速同种异体移植物排斥,提示饮食可在无微生物情况下增强同种反应性。此外,从相关实验中分离的脾细胞研究也进一步支持了饮食成分直接作用于免疫系统的观点。

总结与未来展望


T2D 属于免疫介导的炎症性疾病(IMID)。治疗 T2D 时,除抗糖尿病治疗外,抗炎药物可能在改善 IR 之外带来更多益处。例如,IL-1β 拮抗已被证明可减轻包括动脉粥样硬化和心力衰竭在内的糖尿病相关并发症。然而,治疗需针对特定病理生理过程,而非盲目应用。

作者贡献声明


Zhipeng Li:撰写 - 评审与编辑、撰写 - 原始草案、可视化、调查、资金获取、概念化。
Huiying Liu:撰写 - 评审与编辑、撰写 - 原始草案、调查、概念化。

利益冲突声明


作者声明无已知可能影响本研究的财务利益或个人关系。

致谢


感谢国家自然科学基金(32402112)和江西省自然科学基金(20242BAB20323)的资助。

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