限食療法與代謝性疾病慢性炎癥狀態

魏婕，陳國芳，劉超

(南京中醫藥大學附屬中西醫結合醫院內分泌科 江蘇省中醫藥研究院 國家中醫藥管理局癭病證治重點研究室，南京 210028)

慢性炎癥狀態是指免疫細胞和致炎因子無明顯誘因呈持續高水平同時免疫應答能力紊亂的狀態，與代謝性疾病密切相關。慢性炎癥可加速代謝性疾病的發生發展，而代謝異常也會進一步加重慢性炎癥狀態，兩者互為因果。抗炎治療可預防代謝性疾病的發生并延緩其發展[1]。而限食療法對代謝性疾病具有良好的防治效果。研究發現，調節機體慢性炎癥狀態是限食療法防治代謝性疾病的重要途徑之一[2]。限食療法通過調節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，FoxO4)的表達以及重塑中樞免疫器官成分等達到改善慢性炎癥狀態的目的[3-6]。因此，了解限食療法對超重/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)等的調節作用及相關機制，有利于全面系統地認識限食療法對代謝性疾病的防治作用。現就限食療法與代謝性疾病慢性炎癥狀態的研究進展予以綜述。

1 限食療法概述

限食療法是指在保證機體基本營養需求的前提下，減少每日熱量攝入(一般將每日所需熱量減少15%～40%)，以達到防治疾病的目的。限食療法包括熱量限制、組分限食、限時進食和限食模擬劑。根據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、連續限食等[7]。隨著限食療法的發展，二甲雙胍、白藜蘆醇、鈉葡萄糖協同轉運蛋白2抑制劑等被證實具有限食模擬劑的作用[8]。目前的限食方案種類繁多，但具體方案尚未統一，臨床應科學合理地應用限食療法。

2 限食療法調節超重/肥胖慢性炎癥狀態

持續、低度的慢性炎癥狀態是超重/肥胖的特點，可致機體出現胰島素抵抗[9]。限食療法可調節超重/肥胖個體免疫細胞及促炎細胞因子水平，改善慢性炎癥狀態。Figueroa-Vega等[10]發現，與體重正常人群相比，肥胖人群循環中2型固有淋巴細胞水平降低，同時非經典單核細胞水平升高，CD16+/CD16-比值增加，呈促炎與抗炎免疫細胞失衡的慢性炎癥狀態，且肥胖人群的循環非經典單核細胞水平與胰島素抵抗程度呈正相關，而循環2型固有淋巴細胞與高密度脂蛋白水平呈正相關，表明肥胖所致的慢性炎癥狀態與糖脂代謝紊亂密切相關；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)干預后，循環中2型固有淋巴細胞水平顯著升高，同時，單核細胞由促炎表型向抗炎表型轉化，表現為經典單核細胞水平顯著升高，而非經典單核細胞水平顯著降低。該研究表明，限食療法可恢復肥胖個體促炎與抗炎免疫細胞的失衡，改善慢性炎癥狀態。

限食療法除可調節循環中的免疫細胞及細胞因子外，還可改善肥胖個體脂肪組織的慢性炎癥狀態。脂肪組織慢性炎癥狀態可加劇肥胖個體糖脂代謝紊亂，是肥胖患者逐步發展為胰島素抵抗、2型糖尿病等的主要原因。Park等[11]發現，限食療法可顯著降低24周齡肥胖小鼠肩胛間區棕色脂肪組織內脂質運載蛋白2及其受體的表達水平和活性。既往研究發現，脂質運載蛋白2可通過促進炎癥細胞和促炎細胞因子的募集，誘導機體慢性炎癥反應，加速代謝性疾病的發生[12]。此外，限食療法還可調節附睪脂肪組織的免疫細胞。Weinstock等[13]研究發現，限食2周(日常進食熱量的70%)即可恢復肥胖小鼠附睪脂肪組織中的免疫細胞亞型比例至非肥胖狀態。另有研究發現，與高脂飲食喂養相比，間歇性禁食可顯著降低小鼠附睪脂肪組織內巨噬細胞的數量及巨噬細胞標志物(如可溶性半乳糖苷結合凝集素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腸道屏障完整性間接調節免疫細胞及細胞因子水平。既往研究發現，高熱量飲食可通過破壞腸道屏障功能導致腸道革蘭陰性菌異位，使脂多糖進入循環并激活免疫反應，最終誘導慢性炎癥發生[15]。Ott等[16]發現，肥胖女性接受4周極低熱量限食后，其腸道通透性降低，表現為循環中乳果糖、聚乙二醇1500、連蛋白等腸道通透性標志物水平顯著降低，同時，循環中脂多糖結合蛋白和高敏C反應蛋白水平也顯著降低，而抗炎細胞因子脂聯素的水平則顯著升高，導致過度激活的炎癥狀態被抑制。但該研究并未明確腸道通透性降低與炎癥狀態改善之間的因果關系，且恢復正常飲食后受試者循環中的腸道屏障受損標志物水平即迅速回升。因此，未來應針對腸道通透性與炎癥狀態間潛在的因果關系以及如何維持限食對腸道屏障的保護效能進行深入研究。

3 限食療法調節2型糖尿病慢性炎癥狀態

慢性炎癥狀態可導致胰島素抵抗，加速2型糖尿病的發生與進展[17]。限食療法可顯著改善2型糖尿病患者的慢性炎癥狀態，抑制其免疫細胞活化，降低促炎細胞因子水平。Lips等[18]發現，極低熱量限食3個月和胃旁路術均可顯著降低2型糖尿病患者循環中的C反應蛋白及瘦素水平，同時極低熱量限食還可降低促炎細胞因子[腫瘤壞死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和白細胞介素(interleukin，IL)-2]水平，升高抗炎細胞因子(脂聯素)水平；與胃旁路術相比，行極低熱量限食患者的T細胞活化標志物CD25及B細胞活化標志物CD38的表達水平均顯著降低，可見極低熱量限食抑制T細胞和B細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的效果更佳。除短期效應外，限食療法對2型糖尿病患者慢性炎癥狀態的調節效應亦可長期維持。Snel等[19]研究顯示，27例接受極低熱量限食4個月(450 kcal/d)的2型糖尿病患者在極低熱量限食結束后的第6個月循環中的高敏C反應蛋白以及γ干擾素、TNF-α、IL-1、IL-2、IL-6、IL-8、IL-10等促炎細胞因子水平均持續降低，高敏C反應蛋白和IL-1水平降低的趨勢甚至可持續至隨訪第18個月時。

4 限食療法調節高血壓慢性炎癥狀態

目前，針對限食調節高血壓患者慢性炎癥狀態的研究較少。既往研究發現，限食療法可通過調節機體慢性炎癥狀態改善高血壓患者的血壓水平[20]。另有動物實驗發現，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(日常進食量的85%)18周后心臟指數顯著增加，而左心室舒張末期內徑及心臟壁的厚度均顯著縮小，同時循環中心肌氧化應激標志物(丙二醛)和炎癥指標(IL-6、TNF-α)水平均顯著降低[21]。IL-6和TNF-α介導的炎癥信號通路可加劇心肌氧化損傷，導致心功能異常，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促炎細胞因子的表達，改善慢性炎癥狀態，進而延緩高血壓導致的心功能異常的進展。

5 限食療法調節NAFLD慢性炎癥狀態

機體的慢性炎癥狀態以及肝臟內脂肪蓄積后產生的大量促炎細胞因子均可加劇NAFLD的進展[23]。Aliasghari等[24]發現，與正常飲食相比，每日禁食15～16 h可顯著降低NAFLD人群循環高敏C反應蛋白和IL-2水平。但該研究觀察的炎癥指標較少，無法全面評估每日禁食15～16 h對NAFLD慢性炎癥狀態的影響。動物研究發現，限食8周可抑制NAFLD小鼠M1型巨噬細胞表型、減少促炎細胞因子TNF-α和IL-1β的釋放、激活M2型巨噬細胞表型、增加抗炎細胞因子IL-10的表達，從而導致肝臟組織的炎癥浸潤減少，改善小鼠肝臟脂肪變性[25]。Kim等[26]利用轉錄組測序技術檢測發現，肝臟代謝功能障礙小鼠實施限食療法后脂質運載蛋白2信使RNA和蛋白的表達水平均顯著降低，同時，激活脂質運載蛋白2的核因子κB家族的蛋白水平亦顯著降低。脂質運載蛋白2表達的上調與NAFLD的炎癥進展密切相關[27]，限食療法可從基因水平調控炎癥相關信號通路，改善機體慢性炎癥狀態，從而緩解NAFLD進展。

6 限食療法調節慢性炎癥狀態的機制

限食療法對慢性炎癥狀態的調節作用是改善代謝性疾病的重要原因。Jordan等[3]發現，小鼠禁食4 h后，肝臟內的AMPK/PPARγ通路被激活，從而抑制骨髓基質細胞產生CC趨化因子配體2，減少骨髓中單核細胞的外流，導致外周單核細胞數量減少、代謝活性降低，達到改善炎癥性疾病的目的。值得注意的是，雖然限食狀態下外周單核細胞數量減少，但當急性感染時，單核細胞的應急動員能力并未降低。

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

Nagai等[5]通過研究6周齡小鼠禁食36 h后小腸內淋巴細胞的變化發現，禁食后小鼠小腸的集合淋巴結顯著縮小，集合淋巴結生發中心內免疫球蛋白A陽性B細胞大量凋亡，同時生發中心內的Naive B細胞向骨髓遷移，而這一系列變化在小鼠復飼后即可恢復；另外，禁食期間集合淋巴結基質細胞CXC趨化因子配體13的表達下調，而骨髓中CXC趨化因子配體13的表達則上調。Ansel等[32]認為，CXC趨化因子配體13高表達可促進B細胞歸巢至骨髓，為禁食干預后B細胞向骨髓的遷移提供了依據；此外，禁食可抑制小腸集合淋巴結和骨髓中的蛋白激酶B-哺乳動物雷帕霉素靶蛋白通路活化，保證B細胞在營養缺乏條件下仍能“存活”。

新近研究發現，健康人群禁食24 h后，循環中輔助性T細胞(helper T cell，Th細胞)1和Th17及相關促炎細胞因子(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Th1和Th17細胞內轉錄因子FoxO4及其下游分子FK506結合蛋白5的表達和活性，這也可能是禁食后循環中Th細胞及細胞因子活性降低的關鍵原因之一；此外，FoxO4還可抑制T細胞內哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復合體1、信號轉導及轉錄激活因子1和信號轉導及轉錄激活因子3的活化[6]。研究證實，哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復合體1是促進細胞增殖的重要調節因子，而信號轉導及轉錄激活因子通過與相關基因結合，在促進Th17細胞活性和增殖中發揮重要作用[33]。未來，應進一步探索FoxO4抑制哺乳動物雷帕霉素靶蛋白復合體1表達與Th1、Th17等細胞因子活性降低間的因果關系，以明確禁食改善慢性炎癥狀態的機制。

7 小 結

限食療法雖可顯著改善代謝性疾病的慢性炎癥狀態，但目前尚無統一、規范的方案，因此降低了限食療法相關臨床及基礎研究的可重復性，不利于限食療法的推廣應用。目前的研究主要聚焦于限食療法對慢性炎癥狀態下免疫細胞或部分細胞因子的調節作用，對免疫應答過程的研究相對較少。雖然免疫細胞和細胞因子受晝夜節律的控制[34]，但部分動物研究并未將進食時間納入探究范圍，導致研究結果存在偏差。另外，限食療法作為一種治療手段，其安全性也尤為重要。有研究發現，反復禁食可減弱小鼠腸道黏膜的免疫應答，導致腹瀉[5]。Hu等[35]發現，幼年限時進食的小鼠成年后易發生超重、血糖升高以及脂肪肝等代謝紊亂事件。因此，未來對于不同的人群，臨床醫師應針對熱量限制程度、限食時間、飲食組分等為患者制訂個體化的限食方案。