《自然》子刊：玉米淀粉竟然可以抑制I型糖尿病发生！：奇点猛科技
2017-04-05 应雨妍 奇点猛科技
I型糖尿病是一种严重的自身免疫疾病，免疫系统中的T细胞会攻击产生胰岛素的β细胞。而且在出现糖尿病症状之前，大多数β细胞其实就已经不堪打击，“挂掉”了。所以患者通常只能靠外界补充胰岛素，来维持自己的正常生活。
I型糖尿病是一种严重的自身免疫疾病，免疫系统中的T细胞会攻击产生胰岛素的β细胞。而且在出现糖尿病症状之前，大多数β细胞其实就已经不堪打击，“挂掉”了。所以患者通常只能靠外界补充胰岛素，来维持自己的正常生活。
研究的第一作者ElianaMariño博士和联合通讯作者Charles Mackay教授
一直以来，科学家们都在寻找治疗的办法，比如哈佛大学干细胞研究所的Douglas Melton教授就一直致力于通过干细胞移植来治疗I型糖尿病（顶级期刊两文并发：干细胞治愈I型糖尿病希望初现）。而在3月27日的《自然 免疫学》杂志上，来自澳大利亚莫纳什大学的研究人员发现，一种特殊的食物成分被肠道微生物分解产生的代谢物可以抑制I型糖尿病的发生[1]！其实，2016年，在墨尔本举办的国际免疫学大会上，研究人员就对他们的这一研究结果进行了报告，当时也引起了广泛的关注。
多年来的研究证明，饮食、肠道菌群和I型糖尿病之间有密切的关系。我们平时吃的东西在肠道中被分解后会产生各种短链脂肪酸，其中的乙酸盐和丁酸盐就是在新的研究中被证明“有奇效”的两种代谢物。过去已经有研究发现，乙酸盐可以帮助维护肠道屏障的功能[2]，而丁酸盐则有抗炎作用[3]。
黑色线条为普通饮用水，蓝色线条为加入了乙酸的饮用水；横轴代表小鼠年龄，纵轴代表未患I型糖尿病小鼠的百分比
在非肥胖性糖尿病（NOD）小鼠模型（同样由自身免疫系统攻击β细胞导致，是研究I型糖尿病的常用动物模型）中，研究人员发现，小鼠排泄物、血液中乙酸盐和丁酸盐的含量高的话，它们的I型糖尿病的症状就轻一些。研究人员还试着在5周龄和10周龄NOD小鼠的饮用水中加入了乙酸，发现5周龄小鼠出现糖尿病症状的比例下降，10周龄小鼠受到“攻击”的β细胞的数量也相对较少。
这让研究人员受到了启发，如果通过饮食来增加乙酸盐和丁酸盐的量，是不是就能“拯救”NOD小鼠，让它们不患上I型糖尿病呢？他们选择了乙酰化和丁酰化的高直链玉米淀粉（HAMSA、HAMSB），早在2008年，就有研究证明HAMSA和HAMSB是研究短链脂肪酸在肠道微生态中的作用的“重要工具”了[4]。
横轴代表小鼠年龄，纵轴代表未患I型糖尿病小鼠的百分比
研究人员在小鼠的饮食中添加了15%的HAMSA和HAMSB，喂养了5周后，与普通饮食小鼠相比，实验组小鼠血液、排泄物中乙酸盐和丁酸盐的含量确实增加了。而无论是单独添加HAMSA或HAMSB，还是两者共同添加，都能观察到糖尿病发病率的降低。同时饲喂HAMSA和HAMSB的更是几乎没有出现发病小鼠！
研究人员对到了30周龄还没有出现症状的小鼠进行了检查，它们胰岛内有大量健康的、没有被免疫系统攻击的β细胞。这可能代表着，两种代谢物抑制了免疫系统对β细胞的攻击。但是当研究人员将15%的量减少为7.5%的时候，他们发现，这种效力消失了！据此，他们推测，短链脂肪酸的“保护力”是有“门槛”的。
在观察到了“保护作用”之后，研究人员更进一步的探寻了两种代谢物产生这种保护作用的机制。他们发现，乙酸盐和丁酸盐对免疫系统产生的作用是不同的，但是却刚好“携手合作”，保护了胰岛β细胞不被攻击。
其中乙酸盐能够改变B细胞内14个基因的表达情况，影响B细胞和T细胞的相互作用，抑制T细胞的扩增；而丁酸盐则会增加体内调节性T细胞（Treg）的数量，提高Treg的细胞功能，Treg能够抑制效应T细胞的活化增殖，在预防自身免疫疾病中发挥着重要作用[5]。除此之外，这两种代谢物还都能降低白细胞介素-12（IL-12）的水平，IL-12主要由B细胞和巨噬细胞分泌，能够刺激T细胞活化、增殖，与I型和II型糖尿病的发病都有关联[6]。
研究的联合通讯作者，Charles Mackay教授说，“我们的发现对I型糖尿病的发展有很大的影响，这项研究显示了非药物的方法来治疗或预防自身免疫疾病的潜力。”他强调，他们使用的只是一种淀粉，在人体内能被完全消化，可以称作是“药用食物”。
接下来，研究人员希望能获得新的资助，将他们的研究成果推入临床试验中，因为这种“药用食物”需要临床医生和营养师的共同管理才能更好地发挥作用。奇点糕想，不知道这样的发现会不会帮助我们进入一个“疾病食疗”的新时代呢？
原始出处：
[1] Mariño E， Richards JL， McLeod KH， et al. Gut microbialmetabolites limit the frequency of autoimmune T cells and protect against type1 diabetes. Nat Immunol. 2017 Mar 27.
[2] Fukuda S， Toh H， Hase K， et al. Bifidobacteria can protect from enteropathogenic infection through production of acetate. Nature. 2011 Jan 27.
[3] Thorburn AN， Macia L， Mackay CR. Diet， metabolites， and “western-lifestyle” inflammatory diseases. Immunity. 2014 Jun 19.
[4] Clarke， J.M.， Topping， D.L.， Bird， A.R.， Young， G.P. & Cobiac， L. Effects of highamylose maize starch and butyrylated high-amylose maize starch on azoxymethaneinduced intestinal cancer in rats. Carcinogenesis. 2008 Nov.
[5] Miyara M， Ito Y， Sakaguchi S. TREG-cell therapies for autoimmune rheumatic diseases[J]. Nat Rev Rheumatol. 2014 Sep.
[6] Brummel， R.， Roberts， T.L.， Stacey， K.J. & Lenert， P. Higher-order CpG-DNA stimulation reveals distinct activation requirements for marginal zone and follicular B cells in lupus mice. Eur J Immunol. 2006 Jul.
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