生酮饮食对小鼠小肠与结肠癌风险的作用相反


图注:生酮饮食 [来源:Alexander Spatari / Moment / 盖蒂图片社]

生酮饮食最初于20世纪20年代研发用于治疗癫痫,近几十年来被改造为减重或延长寿命的干预方案。这类饮食脂肪占比高、碳水化合物占比低、蛋白质含量正常或偏低,可迫使机体燃烧脂肪酸而非葡萄糖等碳水化合物供能。脂质代谢过程会产生酮体——主要成分为β-羟丁酸(β-hydroxybutyrate, BHB)和乙酰乙酸——作为脂肪酸代谢的副产物。目前生酮饮食对胃肠道的影响仍不明确。

近年来,科学家一直在探索这类饮食是否会影响癌症发生。已有部分研究显示生酮饮食或可预防结肠癌,但一项新研究表明,生酮饮食可能会升高小肠的癌症风险,其调控机制与脂肪酸氧化相关,而非酮体代谢。

该研究成果发表于《自然》(Nature),论文题为《生酮饮食通过脂质而非酮体介导肠道肿瘤发生》。

麻省理工学院干细胞倡议主任、麻省理工学院生物学副教授、科赫综合癌症研究所成员奥默·伊尔马兹(Omer Yilmaz)博士表示:“即使在胃肠道内部,生酮饮食对不同组织的作用也存在显著差异。我认为这项研究传递的核心信息是,我们绝不能泛化这类饮食的作用,因为其对某一组织有益,对另一组织可能有害。”

2022年发表于《自然》的一项研究表明,生酮饮食对结肠癌具有保护作用,且该效应由含量最高的酮体β-羟丁酸介导。在这项新研究中,麻省理工学院的研究团队试图探索生酮饮食在小肠中是否也存在类似的保护作用。

研究人员给具有肠道肿瘤遗传易感性的小鼠分别饲喂生酮饮食、对照饮食或高脂高卡路里饮食。结果发现,饲喂生酮饮食的小鼠比对照饮食组更易发生小肠肿瘤。尽管生酮饮食组小鼠未出现肥胖,但其肿瘤发生率与致肥胖的高脂高卡路里饮食组相当,甚至更高。

后续研究显示,酮体并未参与肿瘤发生过程,肿瘤生长实则由脂肪酸氧化驱动。该通路可激活过氧化物酶体增殖物激活受体(peroxisome proliferator-activated receptor, PPAR)蛋白家族,进而发出信号促进干细胞快速增殖,增加干细胞癌变的概率。

令人意外的是,这种在小肠中发挥促肿瘤作用的生酮饮食,在结肠中却产生了相反的效应。研究人员发现,与2022年的既往研究结果一致,生酮饮食可抑制结肠肿瘤的发生,但新研究结果提示,这种保护作用并非由酮体介导。

伊尔马兹指出:“β-羟丁酸等酮体是当下商业健康领域的热点,且近年多项高影响力研究提示其可抑制结肠癌,因此我们最初完全认为酮体是直接的效应分子。但我们在基因工程小鼠中的实验显示,这些分子本质上只是代谢旁观者。真正令人意外的是,肿瘤发生加速完全是由干细胞处理、燃烧大量摄入的膳食脂肪的过程驱动的。”

研究人员目前希望进一步探究生酮饮食为何在结肠和小肠中产生截然不同的作用。研究人员表示,随着生酮饮食的普及度不断提升,明确这类组织特异性效应对于指导其临床及日常应用至关重要。

该研究结果具有实际指导意义。由于生酮饮食的两类效应——促小肠肿瘤及抗结肠肿瘤——完全由脂肪代谢而非酮体本身驱动,因此市售酮体补充剂或饮品预计无法复制本研究中发现的风险或获益。这一点尤其值得关注,因为近几十年来小肠肿瘤的发病率持续上升,对存在肠道肿瘤遗传易感性的患者(如家族性腺瘤性息肉病患者)影响最大。


专业注释

  1. 过氧化物酶体增殖物激活受体(PPAR):核受体超家族成员,调控脂代谢、细胞增殖等过程。
  2. 家族性腺瘤性息肉病:常染色体显性遗传病,患者肠道易发大量息肉,癌变风险极高。

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