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

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

最早描述的訓練刺激之一是真菌β-葡聚糖，這是細胞壁中發(fā)現(xiàn)的結構性碳水化合物，可觸發(fā)先天免疫受體Dectin-1。β-葡聚糖是一個多樣化的生物大分子家族，存在于多個生命領域，其物理和化學性質以及與哺乳動物細胞的相互作用不同。通過Dectin-1發(fā)出信號是啟動β-葡聚糖誘導的訓練免疫的關鍵步驟。許多與β-葡聚糖驅動的訓練免疫相關的過程已被報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-葡聚糖也可以驅動這一過程。更常見的β-葡聚糖對訓練免疫的影響，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，除了它們的營養(yǎng)價值外，長期以來一直被認為是新型藥物和精神活性化合物的來源。在蘑菇細胞膜外，β-葡聚糖位于幾丁質的內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，因為它是由β(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。它們在結構上可以進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。

由于這些化學差異，人們推測蘑菇β-葡聚糖的免疫惰性更強，因此人類對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)境中被推廣用于調節(jié)免疫，有相當多的證據(jù)表明蘑菇衍生的β-葡萄糖和其他化合物增強了抗癌治療效果。因此，假設蘑菇β-葡聚糖可能通過訓練免疫觸發(fā)先天免疫記憶反應來支持先天免疫功能。為了測試這一點，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方法測試了其引發(fā)訓練免疫的能力。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)預處理的小鼠巨噬細胞對TLR配體的再刺激表現(xiàn)出增強的反應，對合成脂肽刺激toll樣受體(TLR)-2特別敏感。與酵母衍生的β-葡聚糖相比，這種訓練反應是適度的，并且與WMP中可用β-葡聚糖的量相關。利用模擬體外消化或化學分離富集β-葡聚糖含量，分別保留和增強了WMP的訓練反應。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，并且都顯示出訓練人類單核細胞的能力，并增強了對再刺激的反應。為了確定飲食中加入蘑菇產(chǎn)品是否能導致體內骨髓細胞的訓練免疫，在處死前給小鼠口服WMP方案。骨髓祖細胞的流式細胞分析顯示造血干細胞和祖細胞的種群動態(tài)發(fā)生了變化，并向髓內多能祖細胞轉移。來自這些小鼠的成熟骨髓來源的巨噬細胞對再刺激表現(xiàn)出增強的反應，同樣對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胞中可以將功能重編程驅動到與等量更常見的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。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節(jié)作用。

本研究的體內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。事實上，目前尚不清楚重復給藥是否與重復的初免/加強免疫策略相似，或者是否達到閾值水平—在閾值水平之后，耐受機制或負調控開始發(fā)揮作用。對內毒素成分LPS引發(fā)的先天記憶的研究表明，較低濃度的刺激會引發(fā)訓練免疫，而大量刺激會引發(fā)耐受表型。這里用膳食WMP劑量測量的適度訓練反應可能足以增強先天免疫，但盡管重復給藥，仍能避免負調節(jié)反饋。與此同時，訓練免疫現(xiàn)已被描述為許多炎癥性疾病的潛在發(fā)病機制，包括糖尿病和關節(jié)炎，通過損傷相關分子模式（DAMP）預編程來觸發(fā)先天免疫細胞，以增加疾病的活性。我們假設，使用β-葡聚糖進行訓練，盡管它通過表觀遺傳啟動增強了促炎細胞因子的產(chǎn)生，但這種作用是非特異性的。盡管β-葡聚糖訓練沒有增強IL-10等抗炎細胞因子的報道，但它們的表達并沒有喪失，這與訓練的先天免疫反應的自限性相一致。事實上，在我們的體內WMP模型中，觀察到IL-10增加。通過這種方式，針對訓練免疫的策略不會偏向于普遍的促炎反應，而是促進增強、平衡的反應。通過這種方式，經(jīng)過訓練的免疫力增加了對感染的早期反應，如果延遲，可能會導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有缺陷的炎癥反應，訓練免疫可能是觀察到的巨噬細胞反應增強的基礎。因此，通過攝入適量含β-葡聚糖的食物來調節(jié)先天免疫功能，實際上可能是增強免疫系統(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，與增強動物健康有關，體重和壽命可測得變化。訓練免疫是否是這些變化的基礎尚不清楚，但值得進一步調查。

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，能夠在體外驅動先天免疫細胞的訓練免疫。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胞具有訓練免疫的特征。這里采用的方法為進一步研究蘑菇產(chǎn)品對先天免疫細胞的重新編程是否會增強這些情況下的效應器功能提供了理論基礎和機制。