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威尔康奈尔医学院的研究人员发现，当食物匮乏时，应激激素会引导免疫系统进入“低功率”模式，以在保存能量的同时维持免疫功能。这种重新配置对于在粮食不安全的情况下对抗感染至关重要。
威尔康奈尔医学院的研究人员发现，当食物匮乏时，应激激素会引导免疫系统进入“低功率”模式，以在保存能量的同时维持免疫功能。这种重新配置对于在粮食不安全的情况下对抗感染至关重要。
威尔康奈尔医学院的研究人员发现，当食物匮乏时，应激激素会引导免疫系统进入“低功率”模式，以在保存能量的同时维持免疫功能。这种重新配置对于在粮食不安全的情况下对抗感染至关重要。
“饥荒和传染病一直伴随着我们的进化史，而且经常同时发生。然而，人们对营养如何影响免疫系统却知之甚少，”资深作者、免疫学助理教授、威尔康奈尔医学院吉尔·罗伯茨炎症性肠病研究所和弗里德曼营养中心成员尼古拉斯·柯林斯博士说。
这项研究的答案可能对帮助4700万面临粮食安全问题且每天都遭受传染病威胁的美国人至关重要。“对抗感染需要大量的免疫反应。我们发现了一个协调系统，它通过改变免疫细胞的组成和代谢来维持免疫功能，”柯林斯博士说。
2月10日发表在《免疫学》（Immunity）杂志上的研究结果显示，限制热量摄入的小鼠与正常饮食的小鼠一样能够抵抗感染，但它们消耗的葡萄糖却非常少。这要归功于糖皮质激素，这种应激激素以其调节血糖的作用而闻名。研究人员发现，糖皮质激素就像指挥家一样，重新组织免疫细胞及其能量利用，从而赋予小鼠生存优势。
这项研究由来自巴西圣保罗大学的访问研究生 Luisa Menezes-Silva、博士后研究员 Mingeum Jeong 博士和研究助理 Seong-Ji Han 博士共同领导，他们都在威尔康奈尔医学院的 Collins 实验室工作。
优先事项的转变
为了解食物匮乏时期免疫反应中涉及的复杂相互作用，柯林斯博士及其团队让小鼠摄入热量减少50%的食物，然后让这些小鼠接触感染肠道的细菌。喂食标准饮食的小鼠出现了代谢崩溃——它们的血糖水平和体重急剧下降。
研究人员原本预期所有动物都会出现这种情况，因为启动免疫反应会消耗高达30%的全身能量储备。但在限制卡路里摄入的小鼠中，免疫系统似乎运转良好，而且并没有消耗太多葡萄糖。
为了解开这个谜团，研究人员对受感染动物的免疫细胞进行了分析，发现通常负责攻击入侵微生物的T细胞在热量受限的小鼠体内数量减少。相反，作为机体应对感染的第一道防线的短寿命中性粒细胞数量激增至正常水平的两倍，并且其杀灭病原体的能力也显著增强。这些细胞似乎处于节能模式，消耗的葡萄糖远低于来自营养充足动物的中性粒细胞。
“因此，这种激素可以重新调整免疫系统，消除感染，同时防止血糖下降，从而拯救受热量限制的动物免于营养不良，”柯林斯博士说。
压力激素引领潮流
研究人员取得了突破性进展，他们阐明了食物摄入量骤减如何触发糖皮质激素水平升高，从而导致两项重大转变。首先，身体会将某些免疫细胞（尤其是初始T细胞）重新定位到骨髓中，骨髓成为这些细胞在需要时的一种“安全屋”。其次，在感染期间，糖皮质激素会使免疫反应从耗能巨大的T细胞转向中性粒细胞，这些数量丰富的细胞能够作为快速但短暂的防御者发挥作用。
除了清除当前感染外，糖皮质激素还能使免疫系统为再次遭遇病原体做好准备。这些激素在引导杀伤性T细胞停止攻击、中性粒细胞活跃起来的同时，还能确保记忆性T细胞得以保留，以应对未来的感染。
科林斯博士说：“糖皮质激素会减少消耗能量最多的免疫细胞，同时保留那些对抵御未来感染至关重要的细胞。因此，这些激素参与了对抗感染过程的每一个步骤。”
“由于糖皮质激素不仅会因营养限制而产生，还会因任何形式的压力而产生，因此我们的发现可能具有更广泛的适用性，”柯林斯博士说。
与此同时，他和他的团队计划研究当热量限制的程度和持续时间更加严格时，导致该系统失效的原因。“我们研究了三周内食物摄入量减少的情况，”他说，“但一旦超过营养不良的阈值，整个系统就会崩溃。”了解这种崩溃机制有助于制定更好的策略，以预防弱势群体中的传染病和感染引起的营养不良。
