《The Journal of Nutritional Biochemistry》：Early-life dietary long-chain polyunsaturated fatty acid consumption promotes immune function and reduces systemic and adipose inflammation in a sex-specific manner in obese Wistar rats
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长链多不饱和脂肪酸（LCPUFA）补充可改善肥胖相关炎症及免疫功能，性别差异显著。研究显示，2%DHA组降低循环CRP、IL-8及TGF-β，增强脾细胞MHC-II表达和IL-10分泌，且对雄性脾细胞激活效应更明显。实验验证了LCPUFA通过膜磷脂修饰调节免疫细胞表型及肠道淋巴结炎症应答的机制。
任旺|苏珊·戈鲁克|凯瑟琳·B·陈|凯瑟琳·J·菲尔德
阿尔伯塔大学农业、食品与营养科学系，加拿大阿尔伯塔省埃德蒙顿
摘要
长链多不饱和脂肪酸（LCPUFA）有助于免疫系统的发育，并能改善与肥胖相关的炎症。本研究探讨了在出生后第3至10周给雄性和雌性大鼠喂食添加了LCPUFA的饮食对其以下方面的影响：1）人体测量指标和葡萄糖耐受性；2）脾细胞膜脂质组成；3）全身及肠道免疫功能；4）全身、皮下（SAT）和内脏（VAT）脂肪组织的炎症。实验中使用的Wistar大鼠被喂食高脂饮食（脂肪含量为20%），其中含有0%二十二碳六烯酸（DHA）和0%花生四烯酸（ARA）（对照组），1% DHA和1% ARA（1%DHA组），2% DHA和1% ARA（2%DHA组），或1% DHA、1% ARA和1%二十碳五烯酸（EPA）（鱼油组）。饮食组别并未改变大鼠的人体测量指标或葡萄糖耐受性。与对照组相比，所有实验组均增加了脾细胞中磷脂乙醇胺中的DHA含量；2%DHA组还增加了磷脂胆碱中的DHA含量；鱼油组则增加了磷脂乙醇胺和磷脂胆碱中的EPA含量（P<0.01）。实验饮食改变了脾细胞的表型特征（P<0.05），表现为活化细胞毒性T细胞、自然杀伤T细胞的比例增加（2%DHA组和鱼油组），以及表达MHC-II复合物的树突状细胞/巨噬细胞比例增加（1%DHA组），但这些变化并未影响体外对促分裂原的反应。在肠系膜淋巴结中，实验饮食降低了促分裂原刺激后的IL-10水平（1%DHA组、2%DHA组，仅限雌性），同时增加了IL-8水平（2%DHA组，P<0.01）。在血浆中，实验饮食降低了IL-8（1%DHA组，仅限雄性）、CRP（2%DHA组）和TGF-β（2%DHA组，仅限雌性）的水平（P<0.02）。在皮下脂肪组织中，2%DHA组增加了IL-10水平（仅限雄性，P<0.05）。在内脏脂肪组织中，所有实验组均增加了IL-10水平，2%DHA组还增加了瘦素水平（P<0.01）。总体而言，与高脂对照组相比，LCPUFA饮食减少了全身和脂肪组织的炎症，并以性别特异性的方式改变了脾细胞表型和肠系膜淋巴结的免疫反应。这些效应可能表明LCPUFA有助于改善免疫和脂肪功能，在喂食2%DHA组的大鼠中尤为明显。
引言
世界卫生组织将超重和肥胖定义为体内脂肪过度积累，这可能对健康产生负面影响[1]，增加慢性非传染性疾病的风险[2]。2012年至2023年间全球681项研究的汇总数据显示，儿童和青少年的肥胖患病率为11.3%[3]。免疫系统与肥胖有关：肥胖的一个特征是全身性低度炎症，表现为循环中的炎症介质（如C-反应蛋白CRP、TNF-α和IL-6）水平升高[4]。除了储存能量的功能外，脂肪组织还充当免疫器官，其中巨噬细胞和淋巴细胞是常见的非脂肪细胞成分[5,6]。这些免疫细胞和脂肪细胞能够产生和分泌参与免疫调节的脂肪因子、细胞因子和趋化因子[5,6]。过多的脂肪沉积会导致免疫细胞（尤其是巨噬细胞）浸润，并增加促炎介质（如瘦素和TNF-α）的产生，从而引发慢性低度炎症[5,6]。肥胖还与免疫功能受损有关，例如感染风险增加和伤口愈合延迟[7,8]。肥胖状态下免疫反应受损的一个潜在原因是免疫细胞的增殖、激活和功能发生改变[9],[10],[11]。此外，动物模型研究表明，肥胖相关的免疫功能障碍在男性和女性中的表现存在差异[12]。
生命早期是脂肪组织发育和扩张的关键时期。在人类中，脂肪组织在子宫内开始形成，并在妊娠第三孕期及出生后的前6个月内迅速增加[13]。体重增长最快的阶段通常发生在2至6岁之间[14]，随后在青春期由于激素变化导致脂肪含量出现性别差异[13]。免疫系统在生命早期也经历快速发展，包括淋巴器官成熟、淋巴细胞扩增和分化、先天免疫细胞功能增强以及免疫记忆和耐受性的逐渐建立[15],[16],[17]。在儿童早期，也观察到了免疫反应的性别差异[18]。
长链多不饱和脂肪酸（LCPUFA）具有明确的免疫调节作用[19]。尽管其机制尚未完全明了，但LCPUFA可以作为磷脂的功能成分嵌入细胞膜中，通过改变膜的结构、调节细胞信号通路以及作为脂质介质的前体来影响免疫功能[20,21]。生命早期摄入LCPUFA可能有助于最佳的免疫系统发育[22,23]，有助于预防或管理过敏性疾病[24]和上呼吸道感染[25]等免疫相关健康问题。哺乳期和断奶期被认为是LCPUFA暴露影响免疫发育的关键时期[26]。临床研究表明，摄入LCPUFA（尤其是n-3 LCPUFA中的二十二碳六烯酸DHA和二十碳五烯酸EPA）可降低全身性低度炎症，表现为循环中的CRP和IL-6水平降低[27],[28],[29]，同时提高IL-10和TGF-β的水平[30,31]。细胞培养实验显示，LCPUFA可增强脂肪细胞的IL-10产生和凋亡，同时减少IL-6和TNF-α的产生及脂肪生成[32],[33],[34]。动物实验表明，LCPUFA补充剂可减少脂肪组织中的巨噬细胞浸润[35]，并降低循环中的CRP、IL-6和TNF-α水平[36]。
尽管LCPUFA补充剂具有调节免疫功能和肥胖相关炎症的潜力，但生命早期摄入LCPUFA是否能够促进最佳的脂肪和免疫系统发育，从而预防或减轻肥胖及其相关的免疫或脂肪功能障碍，目前尚不清楚。因此，在本研究中，我们使用高脂饮食诱导的肥胖Wistar大鼠模型，探讨了断奶后不同LCPUFA含量和类型的饮食对以下方面的影响：1）人体测量指标和葡萄糖耐受性；2）脾细胞膜脂肪酸组成；3）全身及肠道免疫功能；4）全身、皮下脂肪组织（SAT）和内脏脂肪组织（VAT）的炎症。我们还评估了测量参数及对饮食干预的反应是否存在性别差异。我们假设断奶后补充DHA和EPA可以促进这些脂肪酸更多地融入细胞膜，从而以性别特异性的方式改善肥胖大鼠的免疫功能。主要研究结果是测定脾细胞膜中DHA和EPA的相对比例以及刺激后脾细胞的体外细胞因子产生情况。其余结果为次要研究目标。
研究设计与方法
饮食与研究设计
所有动物实验均获得了阿尔伯塔大学动物伦理委员会的批准（AUP00000125），并遵循加拿大动物护理委员会的指导原则进行。实验使用的怀孕Wistar大鼠（妊娠第14天，共6只）购自Charles River Laboratories（加拿大魁北克省拉维尔）。大鼠被饲养在温度和湿度受控的环境中，光照周期为12小时/12小时，可自由获取水和食物。妊娠第15-16天，所有大鼠被喂食特定的饮食
人体测量指标与食物摄入
断奶后的平均体重和食物摄入量在各饮食组间没有差异（图2）。整个断奶期间，雄性的体重和食物摄入量均高于雌性。10周结束时，雄性的平均体重为400±5克，雌性为236±6克。其他人体测量指标，包括腹股沟脂肪组织、生殖腺脂肪组织、脾脏、胰腺和肝脏的重量以及回肠和结肠的长度，在各组间也没有差异讨论
本研究旨在探讨断奶后不同LCPUFA含量和类型的饮食对以下方面的影响：1）人体测量指标和葡萄糖耐受性；2）脾细胞膜脂肪酸组成；3）全身及肠道免疫功能；4）全身、皮下脂肪组织（SAT）和内脏脂肪组织（VAT）的炎症，并确定这些参数或对饮食干预的反应是否存在性别差异。实验中保持统一的母体LCPUFA暴露水平，以支持最佳的实验结果
结论
根据本研究结果可以得出以下结论：不同类型和含量的LCPUFA添加到断奶后饮食中，可降低全身炎症，并调节脂肪组织的免疫环境，这可能与减少炎症和脂肪积累有关。这些LCPUFA饮食还改变了脾细胞的表型和肠系膜淋巴结的免疫反应，可能表明其在应对免疫挑战时有助于减轻与肥胖相关的免疫功能变化
关于写作过程中使用生成式AI和AI辅助技术的声明
在撰写本文过程中，作者任旺使用了ChatGPT来提高手稿的可读性和语言表达。使用该工具后，作者对内容进行了审查和编辑，并对发表文章的内容负全责。
数据与材料的可用性
本研究的数据，包括原始流式细胞术文件、ELISA结果和气相色谱输出文件，目前存储在实验室和作者管理的计算机中。如需获取这些材料及其他相关数据，请联系通讯作者。资金来源
本研究得到了加拿大自然科学与工程研究委员会（NSERC RGPIN-2017-04746）和妇女与儿童健康研究所（WCHRI RES0068809）对凯瑟琳·菲尔德的支持。凯瑟琳·菲尔德获得了加拿大第二级研究主席职位。任旺获得了妇女与儿童健康研究所的研究生奖学金。这些资助机构或组织未参与研究设计、数据收集、分析和解释工作作者贡献声明
任旺：写作 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化制作、项目管理、方法学设计、实验设计、数据分析、概念构建。苏珊·戈鲁克：写作 – 审稿与编辑、资源协调、项目管理、方法学设计、实验设计。凯瑟琳·B·陈：写作 – 审稿与编辑。凯瑟琳·J·菲尔德：写作 – 审稿与编辑、监督工作、项目管理、方法学设计、资金申请。
利益冲突声明
作者声明不存在利益冲突。
致谢
我们感谢Stephanie Tollenaar提供的技术支持，Jaqueline de Lima Munhoz、Alan Liang、Ines Richerzhagen在动物处理和样本采集方面的协助，以及Ilana Flores Benabib和Shreya Dey在技术支持方面的帮助。
