又一种代糖被证明有健康风险！Nature：大量摄入会抑制机体免疫，却被认为能治疗疾病？
丁香学术
导读
人工甜味剂在许多食品中被用作无卡路里的糖替代品，其消费量在过去几年中大幅增加。
不久前，一篇发表在 Nature Medicine 杂志上的文章就揭示了常见人工甜味剂赤藓糖醇的危害。研究人员通过对美国和欧洲的 4000 多人进行研究，他们发现血液中赤藓糖醇水平较高的人发生心脏病、中风或死亡等重大心脏不良事件的风险更高。
除赤藓糖醇外，三氯蔗糖也是一种常用的无卡路里甜味剂，比蔗糖甜约 600 倍，常用于饮料和食物中。最近的一些研究表明，三氯蔗糖可以通过影响微生物组来影响人类健康，但人们还不完全了解三氯蔗糖对身体的影响，也对食用某些甜味剂的长期安全性提出了担忧。
2023 年 3 月 15 日，来自英国弗朗西斯克里克研究所等单位的研究团队在 Nature 发表了题为 The dietary sweetener sucralose is a negative modulator of T cell-mediated responses 的文章，在本研究中，他们发现，小鼠摄入高剂量的三氯蔗糖可通过限制 T 细胞增殖和 T 细胞分化而产生免疫调节的作用。在皮下肿瘤模型和细菌感染模型中，给予三氯蔗糖的小鼠的 CD8+ T 细胞抗原特异性反应降低。总的来说，该研究结果表明，大量摄入三氯蔗糖可以抑制 T 细胞介导的反应，不过这一效应却可能用于缓解 T 细胞依赖性自身免疫性疾病的治疗。
图片来源：Nature
主要研究内容
高三氯蔗糖降低 T 细胞的增殖和分化
有研究报道，高剂量的三氯蔗糖可能具有促炎或抗炎活性。为了测试三氯蔗糖对免疫系统的潜在影响，他们在给予三氯蔗糖或无营养甜味剂糖精钠（NaS）小鼠中分析了各种免疫指标。结果发现，任何剂量的三氯蔗糖或 NaS 对包括 CD11b+ 髓系细胞、B220+ B 细胞、CD8+ T 细胞和 CD4+ T 细胞的稳态水平都没有任何可检测到的影响。
为了检验三氯蔗糖对 T 细胞增殖的影响，他们在三氯蔗糖处理的 Rag2−/−小鼠中测量了 T 细胞的稳态扩增。结果发现，在三氯蔗糖处理小鼠中，CD8+ 和 CD4+ T 细胞的稳态增殖都有所降低。
T 细胞分化和效应功能在 T 细胞反应中发挥着关键作用，他们的实验结果表明，三氯蔗糖组的 CD4+和 CD8+ T 细胞向干扰素-γ（IFN-γ）生成细胞——CD4+ TH1 细胞（T 辅助细胞 1）和 CD8+ Teff 细胞（效应 T 细胞）极化时，存在显著降低趋势，即三氯蔗糖会降低 T 细胞的分化。综上，这些结果表明，高三氯蔗糖暴露会降低 T 细胞的增殖和分化。
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三氯蔗糖对细胞膜和 PLCγ1 活化的影响
进一步的研究发现，三氯蔗糖损害 T 细胞的增殖是一种 T 细胞受体（TCR）依赖的方式。TCR 刺激下游的一个关键反应是 PLCγ1 的磷酸化和激活，他们的实验发现，暴露于三氯蔗糖的 T 细胞在随后的早期时间点显示出 PLCγ1 磷酸化的明显延迟。不过，三氯蔗糖的主要作用是限制 PLCγ1 的激活，而不会实质性地影响 TCR 下游的其他早期事件。因此，他们推测三氯蔗糖阻碍了 TCR 向 PLCγ1 信号的传递。
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由于细胞内储存的钙释放是 PLCγ1 激活的下游，他们接下来研究了三氯蔗糖是否影响 TCR 接触时的钙通量。通过流式细胞术，他们发现三氯蔗糖降低了 T 细胞中 TCR 依赖的钙通量。为了确定哪些钙源受到三氯蔗糖的影响，他们用 EDTA 处理细胞以抑制细胞外钙的进入。与对照细胞相比，他们发现三氯蔗糖组 T 细胞保留了较少的 TCR 依赖性钙通量。因此，这些结果表明高剂量的三氯蔗糖会影响细胞内钙的释放以响应刺激，从而抑制 T 细胞功能。
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三氯蔗糖对体内抗肿瘤和抗感染的影响
为了验证在体外观察到的结果，他们在体内检测了三氯蔗糖对肿瘤特异性 T 细胞反应的影响。研究人员利用卵清蛋白（OVA）作为抗原诱导主要组织相容性复合体 I 型（MHCI）限制性 CD8+ T 细胞反应，他们测量了三氯蔗糖对表达 OVA 的皮下 EL4 癌细胞（EL4-OVA 细胞）的肿瘤特异性反应。结果发现，三氯蔗糖组特异性 T 细胞的浸润比例始终较低。此外，与 T 细胞功能减弱一致，他们还观察到三氯蔗糖处理组小鼠的肿瘤生长增加。
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此外，他们还评估了三氯蔗糖对感染模型中 CD8+ Teff 反应的影响。结果发现，三氯蔗糖对感染后第 7 天的小鼠脾细胞数量没有影响，但会导致脾脏 OVA 特异性 CD8+ T 细胞的产生频率降低。此外，从第 7 天开始对受感染的脾细胞进行再刺激，发现三氯蔗糖处理小鼠产生 IFNγ 的 CD8+ T 细胞的频率和数量显著降低，表明其功能受损。
为了研究三氯蔗糖效应的持久性，他们测量了在三氯蔗糖中预培养 2 周的 Jurkat T 细胞的增殖情况。在该模型中，去除三氯蔗糖可恢复其正常增殖率，表明 Jurkat T 细胞对三氯蔗糖的反应是可逆的。
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三氯蔗糖减轻自身免疫 T 细胞反应
通过上述的实验，研究人员在体内外均观察到三氯蔗糖可以抑制 T 细胞的反应，他们推测这种抑制作用在自身免疫病中可能发挥治疗价值。
为了验证这一假设，他们构建了自发的 1 型糖尿病模型，其特征是 12～30 周龄小鼠表现出高血糖和胰岛素炎，这是由 T 细胞介导的胰岛破坏引起的。结果发现，与对照组相比，给予任何一种三氯蔗糖剂量的小鼠均表现出较低的血糖，并且疾病进展较慢。此外，他们还发现三氯蔗糖可导致产生 IFN-γ 的 CD4+ T 细胞的增殖减少。这些数据表明，补充三氯蔗糖可减轻 T 细胞介导的自身免疫反应。
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结语
综上所述，这项工作揭示了高剂量三氯蔗糖会通过影响 T 细胞增殖和分化功能影响小鼠的机体免疫。机制层面，他们观察到三氯蔗糖可降低膜序和钙通量，表明三氯蔗糖对质膜的作用可能导致 PLCγ1 激活和钙释放缺陷。此外，癌症或感染的小鼠在喂食高剂量三氯蔗糖条件下激活 T 细胞的能力较差。
本研究通讯作者 Karen H. Vousden 说到：「我们希望拼凑出饮食对健康和疾病的『蓝图』，以便有一天我们可以提供个性化的饮食建议，或者医生可以利用饮食进行针对性的治疗。当然，目前仍需要更多的研究来探索这些在小鼠体内产生的三氯蔗糖效应是否能同样适用于人类。如果适用于人，那么将来可用于治疗一些有害的自身免疫疾病。」
据悉，该研究团队正在继续这项工作，并希望进行临床试验，以测试三氯蔗糖在人类中是否具有类似的效应。
题图来源：站酷海洛
参考文献：
1. Fabio Zani. et al. The dietary sweetener sucralose is a negative modulator of T cell-mediated responses. Nature (2023).
2. Suez, J. et al. Personalized microbiome-driven effects of non-nutritive sweeteners on human glucose tolerance. Cell 185, 3307–3328.e19 (2022).
