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太阳城娱乐suncity - 《细胞》子刊:膳食纤维被夸错了?科学家发现,十字花科蔬菜防癌可能是另一种关键物质在起效|科学大发现

2020-01-09 13:49:57 点击:1877

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太阳城娱乐suncity,从小到大,父母没少唠叨奇点糕要“多吃蔬菜”,虽然奇点糕是个肉食动物,但是也不得不承认,蔬菜真的是好处多多不可不食。光是奇点糕写过的就有降低癌症风险、降低心血管疾病风险、延缓认知能力下降、增加骨密度等等。

而仔细看看这些研究,我们也能够发现,研究者们把蔬菜如此健康的原因都归因于它们所含有的大量膳食纤维。膳食纤维是真的对健康十分重要,我们曾写过一篇文章,介绍了膳食纤维对肠黏膜保护的关键作用。

不过最新的一项研究显示,在保护肠道健康环境、远离结直肠癌上,膳食纤维很可能是冒领了别人的功劳!

这项来自伦敦弗朗西斯·克里克研究所的最新研究成果发表在《细胞》子刊《免疫》杂志上,研究者们发现,白菜萝卜等十字花科蔬菜所含有的吲哚类物质,可能才是那个保护肠道的幕后英雄[1]!

这些都是常见的富含吲哚类物质的蔬菜

这篇论文中所指的吲哚类物质,主要是指吲哚-3-甲醇,它主要存在于十字花科的蔬菜中,含量随种植条件变化较大[2],相对来说芸薹属和萝卜属的蔬菜中含量较高[3]。吲哚-3-甲醇在胃酸和肠道菌群的作用下,会产生能激活芳烃受体的物质。俗话说的萝卜(萝卜属)白菜(芸薹属)保平安不是没有道理的。

其实,此前科学家在实验中就已经发现,与直接添加富含膳食纤维的谷物和植物不同,添加“高档”的可溶性膳食纤维补充剂并不能起到保护肠道黏膜的作用。只不过他们简单地将其归结为肠道菌群的“口味”问题,没有深入的研究[4]。

相比之下,这篇论文的研究者就幸运多了。他们的研究方向本来就是细胞中“接待”吲哚类物质的芳烃受体(ahr),不会因为思维惯性与真相擦肩而过。

200年前,化学家李比希就因为把新元素溴当成了已知的氯化碘,而错失了发现这一新元素的机会

芳烃受体,最开始受到科学家的注意,是因为它参与了二噁英的毒理过程[5]。后来又有科学家发现,原来芳烃受体在免疫方面也有作用,尤其是在维持皮肤、肠道和肺等屏障的功能方面。在肠道中呢,科学家们认为,它是通过免疫细胞来维持正常的屏障功能的[6]。

可是怪了,此前的研究中,研究者发现芳烃受体激活之后,并非免疫细胞,而是肠上皮细胞中,芳烃受体下游的酶cyp1a1表达量大大升高了!难不成肠上皮上的芳烃受体才是主角[7]?

ahr信号通路

那具体执行的到底是上皮细胞还是免疫细胞呢?研究者通过骨髓移植巧妙地构建了两种嵌合体小鼠:一种只有在骨髓中正常表达芳烃受体,其他地方都缺陷的;和另外一种只有骨髓缺陷,其他地方都正常表达芳烃受体的。可想而知,前者是免疫细胞有芳烃受体,肠上皮细胞没有,后者则相反。

这两种小鼠最终都死于严重感染,不过肠上皮细胞缺少芳烃受体的小鼠死的更快。这些小鼠深受肠道菌的恶意侵扰,感染直达肝脾,它们肠道中负责分泌肠黏液的杯状细胞数量也大大减少了。

这样看来,果然是肠上皮细胞上的芳烃受体起主要作用。

敲除ahr后,肠上皮细胞连接(绿色)减少,致病菌(红色)深入隐窝

细菌感染尚且还有抗生素可以对付,但是反复感染带来的癌变却是不可忽视的。研究者发现,在芳烃受体缺陷的老年小鼠中,肠道中的某些干细胞增殖大大增加了。反复感染、增殖增加、分化程度低,这个描述,看着感觉就快要癌变了。

那芳烃受体跟肿瘤发生到底有没有关系呢?

研究者给三种小鼠注射了诱变剂。三种小鼠里一种完全敲除了芳烃受体,一种过表达cyp1a1酶——这是一种芳烃受体的负反馈调节酶——耗尽芳烃受体的配体,另一种则是完全正常的小鼠。4个月之后,前两种小鼠都出现了大量的肿瘤,正常小鼠则不太受影响。

但如果在诱变前两周,向小鼠的口粮中添加吲哚-3-甲醇,cyp1a1过表达小鼠的细胞分化恢复了正常,肿瘤发生也大大减少。相反,敲除了芳烃受体的小鼠,没有了相应的受体,吲哚-3-甲醇也就没用了。此外,添加吲哚-3-甲醇也使野生型小鼠本就不高的肿瘤发生率降到了0。

i3c减少了野生型小鼠和cyp1a1过表达小鼠的肿瘤发生率

激活正常的芳烃受体信号通路可以预防肿瘤的发生,那对于已经发生的肿瘤有没有作用呢?研究人员又在诱变一个月后,80%的cyp1a1过表达小鼠都产生了肿瘤时,向小鼠的口粮中添加了吲哚-3-甲醇。

6周之后再看,饮食中没添加吲哚-3-甲醇的小鼠都带着肿瘤,而饮食中添加了吲哚-3-甲醇的9只小鼠中,有2只没有肿瘤,其余的肿瘤数量也比对照组要少。

肿瘤发生后,恢复芳烃受体信号通路也对降低肿瘤负荷有意义!看来吲哚类物质不光能防癌,或许还能用来治疗呢!

“我们发现饮食中的能激活ahr的化学物质可以纠正因ahr刺激不足而引起的缺陷。这可以恢复上皮细胞的分化,抵抗肠道感染和预防结肠癌。这些发现令人乐观。”通讯作者stockinger说,“尽管我们不能改变增加我们患癌症风险的基因因素,但我们可以通过采取适当的饮食和大量的蔬菜来减轻这些风险。”

再来复习一下,都谁富含吲哚类物质来着?十字花科,芸薹属和萝卜属,白菜萝卜西兰花,走一个吧~

编辑神叨叨

说起吲哚,大家可能不太熟悉,不过身边的吲哚类物质还是很多的,比如人体必需的色氨酸、植物生长激素吲哚乙酸,还有“臭名远播”的香水原料粪臭素3-甲基吲哚。

除了蔬菜中的吲哚-3-甲醇,还有什么防癌物质,来看看medical trend吧!

参考文献:

1. metidji a, omenetti s, crotta s, et al. the environmental sensor ahr protects from inflammatory damage by maintaining intestinal stem cell homeostasis and barrier integrity[j]. immunity, 2018.

2. fujioka n, fritz v, upadhyaya p, et al. research on cruciferous vegetables, indole‐3‐carbinol, and cancer prevention: a tribute to lee w. wattenberg[j]. molecular nutrition & food research, 2016, 60(6): 1228-1238.

3. fahey j w, zalcmann a t, talalay p. the chemical diversity and distribution of glucosinolates and isothiocyanates among plants[j]. phytochemistry, 2001, 56(1): 5-51.

4. desai m s, seekatz a m, koropatkin n m, et al. a dietary fiber-deprived gut microbiota degrades the colonic mucus barrier and enhances pathogen susceptibility[j]. cell, 2016, 167(5): 1339-1353. e21.

5. mandal p k. dioxin: a review of its environmental effects and its aryl hydrocarbon receptor biology[j]. journal of comparative physiology b, 2005, 175(4): 221-230.

6. stockinger b, meglio p d, gialitakis m, et al. the aryl hydrocarbon receptor: multitasking in the immune system[j]. annual review of immunology, 2014, 32: 403-432.

7. schiering c, wincent e, metidji a, et al. feedback control of ahr signalling regulates intestinal immunity[j]. nature, 2017, 542(7640): 242.

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本文作者 | 孔劭凡 代丝雨

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