研究前沿 | 雙孢蘑菇產(chǎn)品中的β-葡聚糖可增強(qiáng)經(jīng)訓(xùn)練的免疫力

記憶樣特性被歸因于先天免疫系統(tǒng)的細(xì)胞。這些特性背后的機(jī)制因細(xì)胞類型而異；在骨髓細(xì)胞(包括巨噬細(xì)胞和單核細(xì)胞)中觸發(fā)增強(qiáng)的反應(yīng)性被稱為訓(xùn)練免疫。暴露于特定的訓(xùn)練刺激會(huì)導(dǎo)致這些細(xì)胞及其造血祖細(xì)胞的功能性重編程，包括代謝重編程和炎癥基因的表觀遺傳啟動(dòng)。這種經(jīng)過訓(xùn)練的反應(yīng)是非特異性的，意味著經(jīng)過訓(xùn)練的細(xì)胞對(duì)重新激活它們的廣泛刺激作出更有效的反應(yīng)。經(jīng)過訓(xùn)練的免疫被認(rèn)為是保護(hù)作用的基礎(chǔ)，如某些疫苗中的異源免疫和通過促進(jìn)先天免疫功能增強(qiáng)對(duì)感染的抵抗力。然而，它也與各種炎癥性疾病有關(guān)，在這些疾病中，代謝和疾病相關(guān)的刺激訓(xùn)練先天免疫細(xì)胞進(jìn)行不適當(dāng)?shù)募せ?，這是發(fā)病機(jī)制的基礎(chǔ)。最近的證據(jù)表明，訓(xùn)練免疫的長(zhǎng)期保護(hù)作用不是通過改變單核細(xì)胞和巨噬細(xì)胞等外周細(xì)胞的功能，而是通過改變中央髓系造血干細(xì)胞祖細(xì)胞(HSPCs)的命運(yùn)來實(shí)現(xiàn)的，HSPCs產(chǎn)生成熟的髓系細(xì)胞。

最早描述的訓(xùn)練刺激之一是真菌β-葡聚糖，這是細(xì)胞壁中發(fā)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)性碳水化合物，可觸發(fā)先天免疫受體Dectin-1。β-葡聚糖是一個(gè)多樣化的生物大分子家族，存在于多個(gè)生命領(lǐng)域，其物理和化學(xué)性質(zhì)以及與哺乳動(dòng)物細(xì)胞的相互作用不同。通過Dectin-1發(fā)出信號(hào)是啟動(dòng)β-葡聚糖誘導(dǎo)的訓(xùn)練免疫的關(guān)鍵步驟。許多與β-葡聚糖驅(qū)動(dòng)的訓(xùn)練免疫相關(guān)的過程已被報(bào)道使用白色念珠菌制備的β(1→3)-葡聚糖，盡管有證據(jù)表明面包酵母衍生的β-葡聚糖也可以驅(qū)動(dòng)這一過程。更常見的β-葡聚糖對(duì)訓(xùn)練免疫的影響，特別是那些在食物中發(fā)現(xiàn)的，如植物/燕麥和蘑菇β-葡聚糖，還沒有被很好地描述。

食用菌代表了一種多樣的大型真菌，除了它們的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值外，長(zhǎng)期以來一直被認(rèn)為是新型藥物和精神活性化合物的來源。在蘑菇細(xì)胞膜外，β-葡聚糖位于幾丁質(zhì)的內(nèi)層和甘露糖蛋白的外層之間，后者被描述為具有抗炎特性。蘑菇中的β-葡聚糖通常更容易溶解，因?yàn)樗怯搔?1→3)和/或β(1→6)糖苷鍵組成的更短、更線性的葡萄糖聚合物，比其他真菌物種(如酵母)中的β-葡聚糖分支更少。它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上可以進(jìn)一步與燕麥和谷物中存在的β-葡聚糖區(qū)分開來，后者由β（1→3，1→4）-葡萄糖單元組成。

由于這些化學(xué)差異，人們推測(cè)蘑菇β-葡聚糖的免疫惰性更強(qiáng)，因此人類對(duì)其具有良好的耐受性。盡管如此，可食用蘑菇中的β-葡聚糖已在世界各地的各種環(huán)境中被推廣用于調(diào)節(jié)免疫，有相當(dāng)多的證據(jù)表明蘑菇衍生的β-葡萄糖和其他化合物增強(qiáng)了抗癌治療效果。因此，假設(shè)蘑菇β-葡聚糖可能通過訓(xùn)練免疫觸發(fā)先天免疫記憶反應(yīng)來支持先天免疫功能。為了測(cè)試這一點(diǎn)，本研究使用了來自常見白色雙孢蘑菇的粉末，并使用一些既定的檢測(cè)方法測(cè)試了其引發(fā)訓(xùn)練免疫的能力。將釀酒酵母衍生的全葡聚糖顆粒（WGP）和層粘連蛋白納入研究，以比較不同來源的β-葡聚糖的性能和功效。

本研究發(fā)現(xiàn)用全蘑菇粉末(WMP)預(yù)處理的小鼠巨噬細(xì)胞對(duì)TLR配體的再刺激表現(xiàn)出增強(qiáng)的反應(yīng)，對(duì)合成脂肽刺激toll樣受體(TLR)-2特別敏感。與酵母衍生的β-葡聚糖相比，這種訓(xùn)練反應(yīng)是適度的，并且與WMP中可用β-葡聚糖的量相關(guān)。利用模擬體外消化或化學(xué)分離富集β-葡聚糖含量，分別保留和增強(qiáng)了WMP的訓(xùn)練反應(yīng)。重要的是，核磁共振分析發(fā)現(xiàn)，WMP和消化后的WMP制劑都保留了β-葡聚糖，并且都顯示出訓(xùn)練人類單核細(xì)胞的能力，并增強(qiáng)了對(duì)再刺激的反應(yīng)。為了確定飲食中加入蘑菇產(chǎn)品是否能導(dǎo)致體內(nèi)骨髓細(xì)胞的訓(xùn)練免疫，在處死前給小鼠口服WMP方案。骨髓祖細(xì)胞的流式細(xì)胞分析顯示造血干細(xì)胞和祖細(xì)胞的種群動(dòng)態(tài)發(fā)生了變化，并向髓內(nèi)多能祖細(xì)胞轉(zhuǎn)移。來自這些小鼠的成熟骨髓來源的巨噬細(xì)胞對(duì)再刺激表現(xiàn)出增強(qiáng)的反應(yīng)，同樣對(duì)TLR2特別敏感。

盡管蘑菇粉中β-葡聚糖的總體含量較低，但本文的數(shù)據(jù)表明，將蘑菇粉輸送到小鼠和人類先天免疫細(xì)胞中可以將功能重編程驅(qū)動(dòng)到與等量更常見的β-葡聚糖純化所觀察到的水平相似的水平。這種特性和復(fù)合β-糖苷連接碳水化合物的存在在模擬消化粉末后得以保留，再加上口服大量粉末后在小鼠身上觀察到的訓(xùn)練免疫特征，支持了食用蘑菇可以支持整體先天免疫功能的觀點(diǎn)。這些發(fā)現(xiàn)可能解釋了一些先前歸因于食用蘑菇或蘑菇衍生功能性食物的積極健康益處，包括抗癌、抗氧化作用、腸道健康支持和免疫調(diào)節(jié)作用。

本研究的體內(nèi)WMP遞送模型模擬了常見的含白蘑菇的食物。1周后的分析揭示了訓(xùn)練免疫的特征。然而，通過這一途徑觸發(fā)的先天免疫記憶的壽命尚不清楚。事實(shí)上，目前尚不清楚重復(fù)給藥是否與重復(fù)的初免/加強(qiáng)免疫策略相似，或者是否達(dá)到閾值水平—在閾值水平之后，耐受機(jī)制或負(fù)調(diào)控開始發(fā)揮作用。對(duì)內(nèi)毒素成分LPS引發(fā)的先天記憶的研究表明，較低濃度的刺激會(huì)引發(fā)訓(xùn)練免疫，而大量刺激會(huì)引發(fā)耐受表型。這里用膳食WMP劑量測(cè)量的適度訓(xùn)練反應(yīng)可能足以增強(qiáng)先天免疫，但盡管重復(fù)給藥，仍能避免負(fù)調(diào)節(jié)反饋。與此同時(shí)，訓(xùn)練免疫現(xiàn)已被描述為許多炎癥性疾病的潛在發(fā)病機(jī)制，包括糖尿病和關(guān)節(jié)炎，通過損傷相關(guān)分子模式（DAMP）預(yù)編程來觸發(fā)先天免疫細(xì)胞，以增加疾病的活性。我們假設(shè)，使用β-葡聚糖進(jìn)行訓(xùn)練，盡管它通過表觀遺傳啟動(dòng)增強(qiáng)了促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生，但這種作用是非特異性的。盡管β-葡聚糖訓(xùn)練沒有增強(qiáng)IL-10等抗炎細(xì)胞因子的報(bào)道，但它們的表達(dá)并沒有喪失，這與訓(xùn)練的先天免疫反應(yīng)的自限性相一致。事實(shí)上，在我們的體內(nèi)WMP模型中，觀察到IL-10增加。通過這種方式，針對(duì)訓(xùn)練免疫的策略不會(huì)偏向于普遍的促炎反應(yīng)，而是促進(jìn)增強(qiáng)、平衡的反應(yīng)。通過這種方式，經(jīng)過訓(xùn)練的免疫力增加了對(duì)感染的早期反應(yīng)，如果延遲，可能會(huì)導(dǎo)致感染傳播和炎癥失控。同樣，在慢性傷口愈合模型中，顆粒β-葡聚糖已被證明可以恢復(fù)有缺陷的炎癥反應(yīng)，訓(xùn)練免疫可能是觀察到的巨噬細(xì)胞反應(yīng)增強(qiáng)的基礎(chǔ)。因此，通過攝入適量含β-葡聚糖的食物來調(diào)節(jié)先天免疫功能，實(shí)際上可能是增強(qiáng)免疫系統(tǒng)的一種有益方式。除了傳統(tǒng)上與健康益處聯(lián)系在一起，以及最近對(duì)抗癌、抗炎和抗氧化特性的研究外，蘑菇產(chǎn)品，特別是本研究使用的粉末狀雙孢蘑菇產(chǎn)品，與增強(qiáng)動(dòng)物健康有關(guān)，體重和壽命可測(cè)得變化。訓(xùn)練免疫是否是這些變化的基礎(chǔ)尚不清楚，但值得進(jìn)一步調(diào)查。

綜上所述，本研究已經(jīng)證明，雙孢蘑菇粉末產(chǎn)品含有β-葡聚糖，能夠在體外驅(qū)動(dòng)先天免疫細(xì)胞的訓(xùn)練免疫。這種粉末形式模仿咀嚼產(chǎn)物，但模擬消化保留了這一特性。盡管模擬消化會(huì)改變整體碳水化合物含量，但核磁共振分析表明β-葡聚糖被保留了下來。口服雙孢蘑菇粉產(chǎn)品可使小鼠骨髓和衍生的成熟巨噬細(xì)胞具有訓(xùn)練免疫的特征。這里采用的方法為進(jìn)一步研究蘑菇產(chǎn)品對(duì)先天免疫細(xì)胞的重新編程是否會(huì)增強(qiáng)這些情況下的效應(yīng)器功能提供了理論基礎(chǔ)和機(jī)制。