《自然》子刊：玉米澱粉竟然可以抑制I型糖尿病發生！｜奇點猛科技

I型糖尿病是一種嚴重的自身免疫疾病，免疫系統中的T細胞會攻擊產生胰島素的β細胞。而且在出現糖尿病癥狀之前，大多數β細胞其實就已經不堪打擊，「掛掉」了。所以患者通常只能靠外界補充胰島素，來維持自己的正常生活。

一直以來，科學家們都在尋找治療的辦法，比如哈佛大學幹細胞研究所的Douglas Melton教授就一直致力於通過幹細胞移植來治療I型糖尿病（頂級期刊兩文並發：幹細胞治癒I型糖尿病希望初現）。而在3月27日的《自然 免疫學》雜誌上，來自澳大利亞莫納什大學的研究人員發現，一種特殊的食物成分被腸道微生物分解產生的代謝物可以抑制I型糖尿病的發生[1]！其實，2016年，在墨爾本舉辦的國際免疫學大會上，研究人員就對他們的這一研究結果進行了報告，當時也引起了廣泛的關注。

研究的第一作者ElianaMari?o博士和聯合通訊作者Charles Mackay教授

多年來的研究證明，飲食、腸道菌群和I型糖尿病之間有密切的關係。我們平時吃的東西在腸道中被分解後會產生各種短鏈脂肪酸，其中的乙酸鹽和丁酸鹽就是在新的研究中被證明「有奇效」的兩種代謝物。過去已經有研究發現，乙酸鹽可以幫助維護腸道屏障的功能[2]，而丁酸鹽則有抗炎作用[3]。

在非肥胖性糖尿病（NOD）小鼠模型（同樣由自身免疫系統攻擊β細胞導致，是研究I型糖尿病的常用動物模型）中，研究人員發現，小鼠排泄物、血液中乙酸鹽和丁酸鹽的含量高的話，它們的I型糖尿病的癥狀就輕一些。研究人員還試著在5周齡和10周齡NOD小鼠的飲用水中加入了乙酸，發現5周齡小鼠出現糖尿病癥狀的比例下降，10周齡小鼠受到「攻擊」的β細胞的數量也相對較少。

黑色線條為普通飲用水，藍色線條為加入了乙酸的飲用水；橫軸代表小鼠年齡，縱軸代表未患I型糖尿病小鼠的百分比

這讓研究人員受到了啟發，如果通過飲食來增加乙酸鹽和丁酸鹽的量，是不是就能「拯救」NOD小鼠，讓它們不患上I型糖尿病呢？他們選擇了乙醯化和丁醯化的高直鏈玉米澱粉（HAMSA、HAMSB），早在2008年，就有研究證明HAMSA和HAMSB是研究短鏈脂肪酸在腸道微生態中的作用的「重要工具」了[4]。

研究人員在小鼠的飲食中添加了15%的HAMSA和HAMSB，餵養了5周後，與普通飲食小鼠相比，實驗組小鼠血液、排泄物中乙酸鹽和丁酸鹽的含量確實增加了。而無論是單獨添加HAMSA或HAMSB，還是兩者共同添加，都能觀察到糖尿病發病率的降低。同時飼餵HAMSA和HAMSB的更是幾乎沒有出現發病小鼠！

橫軸代表小鼠年齡，縱軸代表未患I型糖尿病小鼠的百分比

研究人員對到了30周齡還沒有出現癥狀的小鼠進行了檢查，它們胰島內有大量健康的、沒有被免疫系統攻擊的β細胞。這可能代表著，兩種代謝物抑制了免疫系統對β細胞的攻擊。但是當研究人員將15%的量減少為7.5%的時候，他們發現，這種效力消失了！據此，他們推測，短鏈脂肪酸的「保護力」是有「門檻」的。

在觀察到了「保護作用」之後，研究人員更進一步的探尋了兩種代謝物產生這種保護作用的機制。他們發現，乙酸鹽和丁酸鹽對免疫系統產生的作用是不同的，但是卻剛好「攜手合作」，保護了胰島β細胞不被攻擊。

其中乙酸鹽能夠改變B細胞內14個基因的表達情況，影響B細胞和T細胞的相互作用，抑制T細胞的擴增；而丁酸鹽則會增加體內調節性T細胞（Treg）的數量，提高Treg的細胞功能，Treg能夠抑制效應T細胞的活化增殖，在預防自身免疫疾病中發揮著重要作用[5]。除此之外，這兩種代謝物還都能降低白細胞介素-12（IL-12）的水平，IL-12主要由B細胞和巨噬細胞分泌，能夠刺激T細胞活化、增殖，與I型和II型糖尿病的發病都有關聯[6]。

研究的聯合通訊作者，Charles Mackay教授說，「我們的發現對I型糖尿病的發展有很大的影響，這項研究顯示了非藥物的方法來治療或預防自身免疫疾病的潛力。」他強調，他們使用的只是一種澱粉，在人體內能被完全消化，可以稱作是「藥用食物」。

接下來，研究人員希望能獲得新的資助，將他們的研究成果推入臨床試驗中，因為這種「藥用食物」需要臨床醫生和營養師的共同管理才能更好地發揮作用。奇點糕想，不知道這樣的發現會不會幫助我們進入一個「疾病食療」的新時代呢？

參考文獻：

[1] Charles Mackay et al. Gut microbialmetabolites limit the frequency of autoimmune T cells and protect against type1 diabetes. Nature Immunology; (2017) http://dx.doi.org/10.1038

[2] Fukuda, S. et al. Bifidobacteria can protect from enteropathogenic infection through production of acetate. Nature 469, 543–547 (2011).

[3] Thorburn, A.N., Macia, L. & Mackay, C.R. Diet, metabolites, and 「western-lifestyle」 inflammatory diseases. Immunity 40, 833–842 (2014).

[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 29, 2190–2194 (2008).

[5] Miyara M, Ito Y, Sakaguchi S. TREG-cell therapies for autoimmune rheumatic diseases[J]. Nature Reviews Rheumatology, 2014, 10(9): 543-551.

[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. 36, 1951–1962 (2006)