饮食已被证明可以提供一系列健康益处，包括预防癌症扩散或加强疾病的治疗。 然而，由于食物的多样性和饮食代谢的复杂性，人们对特定营养素如何影响人体生理和病理过程知之甚少。
芝加哥大学的研究人员通过构建血液营养化合物库并筛选其内容来解决这一困境，以确定影响癌症发展及其对治疗反应的营养物质。
“有很多研究试图破译饮食与人类健康之间的联系，但由于人们吃的食物种类繁多，很难理解其潜在机制，”该研究的通讯作者陈静说。 “但如果我们只关注从食物中提取的营养物质和代谢物，我们就会开始看到它们如何影响生理和病理。”
研究人员的库包含 255 种生物活性营养衍生分子，他们筛选了这些分子通过激活免疫系统的效应 CD8+ T 细胞来影响抗肿瘤活性的能力。 当幼稚 T 细胞遇到抗原时，它会分化为效应 T 细胞。 细胞毒性 CD8+ T 细胞负责杀死癌细胞或病原体感染的细胞，是一种效应 T 细胞。 在他们的“前六名”中，他们认为反式牛油酸（TVA）是表现最好的。
“通过关注能够激活 T 细胞反应的营养物质，我们发现了一种实际上可以通过激活重要免疫途径来增强抗肿瘤免疫力的营养物质，”陈说。
TVA是一种天然反式脂肪酸，主要来自反刍动物、牛、羊等食草动物的肉脂肪，以及牛奶和黄油等乳制品； 人体无法自己产生。 有趣的事实：TVA 的名字源自拉丁语，意为牛，vacca。 只有大约 20% 的 TVA 被分解成其他副产品，其余 80% 在血液中循环。“这意味着它肯定还有其他作用，所以我们开始更多地研究它，”陈说。
通过对不同肿瘤类型的细胞和小鼠模型进行实验，研究人员发现，与喂食对照饮食的小鼠相比，给小鼠喂食富含 TVA 的饮食可显着降低黑色素瘤和结肠癌细胞的肿瘤生长潜力。 TVA 饮食（而非对照饮食）导致肿瘤浸润淋巴细胞 (TIL) 中的 CD8+ T 细胞数量增加，这些细胞将癌细胞识别为异常细胞并穿透肿瘤的微环境杀死它们。 膳食 TVA 可减少肿瘤中 CD8+ T 细胞的耗竭，并促进细胞功能，包括存活。 TVA 饮食不会影响无肿瘤小鼠的 CD8+ T 细胞群和功能，这表明饮食 TVA 对 T 细胞的影响可能依赖于产生免疫反应。
研究人员进行了分子和遗传分析，以确定 TVA 对 T 细胞的影响，包括一种监测单链 DNA (ssDNA) 转录的新技术，称为酮醛辅助单链 DNA 测序 (KAS-seq)。 分析表明，TVA 使免疫细胞表面受体 GPR43 失活，该受体通常由肠道微生物群产生的短链脂肪酸激活。 TVA 压倒短链脂肪酸，激活 CREB 通路，这是一种涉及多种功能的细胞信号通路，包括细胞生长、存活和分化。 研究人员还发现，从 CD8+ T 细胞中去除 GPR43 受体的小鼠模型缺乏增强的抗肿瘤能力。
研究的最后一步是分析接受嵌合抗原受体 (CAR)-T 细胞淋巴瘤免疫治疗的患者的血液样本。 CAR-T细胞疗法使用基因改造的T细胞来更有效地定位和摧毁癌细胞。 研究人员发现，TVA 水平较高的患者往往比水平较低的患者对治疗反应更好。 他们还测试了白血病细胞系，发现 TVA 增强了 blinatumomab（一种作用于 T 细胞的免疫治疗药物）杀死白血病细胞的能力。
研究结果表明，TVA 可用作膳食补充剂，以提高基于 T 细胞的癌症治疗的有效性。 然而，研究人员很快指出，重要的是营养素本身，而不是食物来源，建议不要食用过多的红肉和奶制品来提高 TVA 水平，这可能对健康有害。
该研究强调了新兴的代谢组学领域（对细胞代谢产物的大规模研究）对于了解我们的饮食结构如何影响我们的健康的重要性。
“经过数百万年的进化，只有几百种来自食物的代谢物最终在血液中循环，因此这意味着它们在我们的生物学中可能具有一定的重要性，”陈说。 “看到像 TVA 这样的单一营养素对目标免疫细胞类型具有非常有针对性的机制，在整个生物体水平上产生非常深刻的生理反应 – 我发现这真的令人惊奇和有趣。”
该研究发表在《自然》杂志上。
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