限食疗法与代谢性疾病慢性炎症状态

魏婕，陈国芳，刘超

(南京中医药大学附属中西医结合医院内分泌科 江苏省中医药研究院 国家中医药管理局瘿病证治重点研究室，南京 210028)

慢性炎症状态是指免疫细胞和致炎因子无明显诱因呈持续高水平同时免疫应答能力紊乱的状态，与代谢性疾病密切相关。慢性炎症可加速代谢性疾病的发生发展，而代谢异常也会进一步加重慢性炎症状态，两者互为因果。抗炎治疗可预防代谢性疾病的发生并延缓其发展[1]。而限食疗法对代谢性疾病具有良好的防治效果。研究发现，调节机体慢性炎症状态是限食疗法防治代谢性疾病的重要途径之一[2]。限食疗法通过调节AMP活化蛋白激酶(AMP-activated protein kinase，AMPK)/过氧化物酶体增殖物激活受体γ(peroxisome proliferator-activator receptor γ，PPARγ)的活性、叉头框蛋白O4(forkhead box protein O4，FoxO4)的表达以及重塑中枢免疫器官成分等达到改善慢性炎症状态的目的[3-6]。因此，了解限食疗法对超重/肥胖、2型糖尿病、高血压以及非酒精性脂肪性肝病(non-alcoholic fatty liver disease，NAFLD)等的调节作用及相关机制，有利于全面系统地认识限食疗法对代谢性疾病的防治作用。现就限食疗法与代谢性疾病慢性炎症状态的研究进展予以综述。

1 限食疗法概述

限食疗法是指在保证机体基本营养需求的前提下，减少每日热量摄入(一般将每日所需热量减少15%～40%)，以达到防治疾病的目的。限食疗法包括热量限制、组分限食、限时进食和限食模拟剂。根据热量限制程度的不同，限食可分为禁食、极低热量限食(≤800 kcal/d)(1 kcal=4.184 kJ)、低热量限食[(1 200±300) kcal/d]等；根据限制食物组分的不同，可分为生酮饮食、低蛋白饮食、限制碳水化合物饮食等；根据限食频率的不同，可分为“5+2”限食(每周2 d限食，其余正常饮食)、隔日限食、连续限食等[7]。随着限食疗法的发展，二甲双胍、白藜芦醇、钠葡萄糖协同转运蛋白2抑制剂等被证实具有限食模拟剂的作用[8]。目前的限食方案种类繁多，但具体方案尚未统一，临床应科学合理地应用限食疗法。

2 限食疗法调节超重/肥胖慢性炎症状态

持续、低度的慢性炎症状态是超重/肥胖的特点，可致机体出现胰岛素抵抗[9]。限食疗法可调节超重/肥胖个体免疫细胞及促炎细胞因子水平，改善慢性炎症状态。Figueroa-Vega等[10]发现，与体重正常人群相比，肥胖人群循环中2型固有淋巴细胞水平降低，同时非经典单核细胞水平升高，CD16+/CD16-比值增加，呈促炎与抗炎免疫细胞失衡的慢性炎症状态，且肥胖人群的循环非经典单核细胞水平与胰岛素抵抗程度呈正相关，而循环2型固有淋巴细胞与高密度脂蛋白水平呈正相关，表明肥胖所致的慢性炎症状态与糖脂代谢紊乱密切相关；而肥胖人群接受7周限食疗法(摄入热量较正常每日摄入热量减少580 kcal)干预后，循环中2型固有淋巴细胞水平显著升高，同时，单核细胞由促炎表型向抗炎表型转化，表现为经典单核细胞水平显著升高，而非经典单核细胞水平显著降低。该研究表明，限食疗法可恢复肥胖个体促炎与抗炎免疫细胞的失衡，改善慢性炎症状态。

限食疗法除可调节循环中的免疫细胞及细胞因子外，还可改善肥胖个体脂肪组织的慢性炎症状态。脂肪组织慢性炎症状态可加剧肥胖个体糖脂代谢紊乱，是肥胖患者逐步发展为胰岛素抵抗、2型糖尿病等的主要原因。Park等[11]发现，限食疗法可显著降低24周龄肥胖小鼠肩胛间区棕色脂肪组织内脂质运载蛋白2及其受体的表达水平和活性。既往研究发现，脂质运载蛋白2可通过促进炎症细胞和促炎细胞因子的募集，诱导机体慢性炎症反应，加速代谢性疾病的发生[12]。此外，限食疗法还可调节附睾脂肪组织的免疫细胞。Weinstock等[13]研究发现，限食2周(日常进食热量的70%)即可恢复肥胖小鼠附睾脂肪组织中的免疫细胞亚型比例至非肥胖状态。另有研究发现，与高脂饮食喂养相比，间歇性禁食可显著降低小鼠附睾脂肪组织内巨噬细胞的数量及巨噬细胞标志物(如可溶性半乳糖苷结合凝集素3、整合素α5、CC趋化因子配体2)信使RNA水平[14]。

另外，限食疗法还可通过恢复肠道屏障完整性间接调节免疫细胞及细胞因子水平。既往研究发现，高热量饮食可通过破坏肠道屏障功能导致肠道革兰阴性菌异位，使脂多糖进入循环并激活免疫反应，最终诱导慢性炎症发生[15]。Ott等[16]发现，肥胖女性接受4周极低热量限食后，其肠道通透性降低，表现为循环中乳果糖、聚乙二醇1500、连蛋白等肠道通透性标志物水平显著降低，同时，循环中脂多糖结合蛋白和高敏C反应蛋白水平也显著降低，而抗炎细胞因子脂联素的水平则显著升高，导致过度激活的炎症状态被抑制。但该研究并未明确肠道通透性降低与炎症状态改善之间的因果关系，且恢复正常饮食后受试者循环中的肠道屏障受损标志物水平即迅速回升。因此，未来应针对肠道通透性与炎症状态间潜在的因果关系以及如何维持限食对肠道屏障的保护效能进行深入研究。

3 限食疗法调节2型糖尿病慢性炎症状态

慢性炎症状态可导致胰岛素抵抗，加速2型糖尿病的发生与进展[17]。限食疗法可显著改善2型糖尿病患者的慢性炎症状态，抑制其免疫细胞活化，降低促炎细胞因子水平。Lips等[18]发现，极低热量限食3个月和胃旁路术均可显著降低2型糖尿病患者循环中的C反应蛋白及瘦素水平，同时极低热量限食还可降低促炎细胞因子[肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor-α，TNF-α)和白细胞介素(interleukin，IL)-2]水平，升高抗炎细胞因子(脂联素)水平；与胃旁路术相比，行极低热量限食患者的T细胞活化标志物CD25及B细胞活化标志物CD38的表达水平均显著降低，可见极低热量限食抑制T细胞和B细胞活化的作用更显著，因此极低热量限食改善2型糖尿病患者慢性炎症状态的效果更佳。除短期效应外，限食疗法对2型糖尿病患者慢性炎症状态的调节效应亦可长期维持。Snel等[19]研究显示，27例接受极低热量限食4个月(450 kcal/d)的2型糖尿病患者在极低热量限食结束后的第6个月循环中的高敏C反应蛋白以及γ干扰素、TNF-α、IL-1、IL-2、IL-6、IL-8、IL-10等促炎细胞因子水平均持续降低，高敏C反应蛋白和IL-1水平降低的趋势甚至可持续至随访第18个月时。

4 限食疗法调节高血压慢性炎症状态

目前，针对限食调节高血压患者慢性炎症状态的研究较少。既往研究发现，限食疗法可通过调节机体慢性炎症状态改善高血压患者的血压水平[20]。另有动物实验发现，与未限食的高血压大鼠相比，高血压模型大鼠在接受限食疗法(日常进食量的85%)18周后心脏指数显著增加，而左心室舒张末期内径及心脏壁的厚度均显著缩小，同时循环中心肌氧化应激标志物(丙二醛)和炎症指标(IL-6、TNF-α)水平均显著降低[21]。IL-6和TNF-α介导的炎症信号通路可加剧心肌氧化损伤，导致心功能异常，是心力衰竭的诱因之一[22]。以上研究提示，限食疗法可通过下调促炎细胞因子的表达，改善慢性炎症状态，进而延缓高血压导致的心功能异常的进展。

5 限食疗法调节NAFLD慢性炎症状态

机体的慢性炎症状态以及肝脏内脂肪蓄积后产生的大量促炎细胞因子均可加剧NAFLD的进展[23]。Aliasghari等[24]发现，与正常饮食相比，每日禁食15～16 h可显著降低NAFLD人群循环高敏C反应蛋白和IL-2水平。但该研究观察的炎症指标较少，无法全面评估每日禁食15～16 h对NAFLD慢性炎症状态的影响。动物研究发现，限食8周可抑制NAFLD小鼠M1型巨噬细胞表型、减少促炎细胞因子TNF-α和IL-1β的释放、激活M2型巨噬细胞表型、增加抗炎细胞因子IL-10的表达，从而导致肝脏组织的炎症浸润减少，改善小鼠肝脏脂肪变性[25]。Kim等[26]利用转录组测序技术检测发现，肝脏代谢功能障碍小鼠实施限食疗法后脂质运载蛋白2信使RNA和蛋白的表达水平均显著降低，同时，激活脂质运载蛋白2的核因子κB家族的蛋白水平亦显著降低。脂质运载蛋白2表达的上调与NAFLD的炎症进展密切相关[27]，限食疗法可从基因水平调控炎症相关信号通路，改善机体慢性炎症状态，从而缓解NAFLD进展。

6 限食疗法调节慢性炎症状态的机制

限食疗法对慢性炎症状态的调节作用是改善代谢性疾病的重要原因。Jordan等[3]发现，小鼠禁食4 h后，肝脏内的AMPK/PPARγ通路被激活，从而抑制骨髓基质细胞产生CC趋化因子配体2，减少骨髓中单核细胞的外流，导致外周单核细胞数量减少、代谢活性降低，达到改善炎症性疾病的目的。值得注意的是，虽然限食状态下外周单核细胞数量减少，但当急性感染时，单核细胞的应急动员能力并未降低。

除受AMPK/PPARγ通路调控外，免疫细胞在外周及中枢免疫器官间的迁移也是机体慢性炎症状态改变的重要原因。Collins等[4]发现，限食期间记忆性T细胞从次级免疫器官及血液中归巢并蓄积于骨髓，导致免疫系统呈“低耗能”状态，但仍保持高效的二次免疫应答能力，推测其机制可能与限食期间血液中糖皮质激素水平升高、骨髓中糖皮质激素水平降低有关。由于高水平的糖皮质激素可导致T细胞死亡，限食期间糖皮质激素水平升高驱动记忆性T细胞归巢于骨髓[28]。此外，限食疗法还可导致骨髓成分重构，具体表现为红细胞和脂质合成增加。红细胞是血液中一磷酸神经鞘氨醇的主要来源，而一磷酸神经鞘氨醇可加快T细胞从次级淋巴器官中迁出并归巢于骨髓[29]；深入探究骨髓中脂质合成增加对记忆性T细胞的影响发现，脂质有利于记忆性T细胞在骨髓中“存活”[30]。限食疗法除导致糖皮质激素水平升高及骨髓成分重构外，还可增加骨髓中CXC趋化因子配体12和T细胞表面CXC趋化因子配体12受体-CXC趋化因子受体4的表达。Dar等[31]指出，CXC趋化因子配体12-CXC趋化因子受体4轴可促进淋巴细胞归巢至骨髓。

Nagai等[5]通过研究6周龄小鼠禁食36 h后小肠内淋巴细胞的变化发现，禁食后小鼠小肠的集合淋巴结显著缩小，集合淋巴结生发中心内免疫球蛋白A阳性B细胞大量凋亡，同时生发中心内的Naive B细胞向骨髓迁移，而这一系列变化在小鼠复饲后即可恢复；另外，禁食期间集合淋巴结基质细胞CXC趋化因子配体13的表达下调，而骨髓中CXC趋化因子配体13的表达则上调。Ansel等[32]认为，CXC趋化因子配体13高表达可促进B细胞归巢至骨髓，为禁食干预后B细胞向骨髓的迁移提供了依据；此外，禁食可抑制小肠集合淋巴结和骨髓中的蛋白激酶B-哺乳动物雷帕霉素靶蛋白通路活化，保证B细胞在营养缺乏条件下仍能“存活”。

新近研究发现，健康人群禁食24 h后，循环中辅助性T细胞(helper T cell，Th细胞)1和Th17及相关促炎细胞因子(γ干扰素和IL-17)活性均较正常饮食人群显著降低，分析原因主要为禁食可增强Th1和Th17细胞内转录因子FoxO4及其下游分子FK506结合蛋白5的表达和活性，这也可能是禁食后循环中Th细胞及细胞因子活性降低的关键原因之一；此外，FoxO4还可抑制T细胞内哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合体1、信号转导及转录激活因子1和信号转导及转录激活因子3的活化[6]。研究证实，哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合体1是促进细胞增殖的重要调节因子，而信号转导及转录激活因子通过与相关基因结合，在促进Th17细胞活性和增殖中发挥重要作用[33]。未来，应进一步探索FoxO4抑制哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合体1表达与Th1、Th17等细胞因子活性降低间的因果关系，以明确禁食改善慢性炎症状态的机制。

7 小 结

限食疗法虽可显著改善代谢性疾病的慢性炎症状态，但目前尚无统一、规范的方案，因此降低了限食疗法相关临床及基础研究的可重复性，不利于限食疗法的推广应用。目前的研究主要聚焦于限食疗法对慢性炎症状态下免疫细胞或部分细胞因子的调节作用，对免疫应答过程的研究相对较少。虽然免疫细胞和细胞因子受昼夜节律的控制[34]，但部分动物研究并未将进食时间纳入探究范围，导致研究结果存在偏差。另外，限食疗法作为一种治疗手段，其安全性也尤为重要。有研究发现，反复禁食可减弱小鼠肠道黏膜的免疫应答，导致腹泻[5]。Hu等[35]发现，幼年限时进食的小鼠成年后易发生超重、血糖升高以及脂肪肝等代谢紊乱事件。因此，未来对于不同的人群，临床医师应针对热量限制程度、限食时间、饮食组分等为患者制订个体化的限食方案。