膳食脂質-過敏原互作的研究進展

楊 慧，曲也直，高雅然，武俊瑞

（沈陽農業大學食品學院，遼寧 沈陽 110000）

越來越多的研究表明，全球的食物過敏發生率逐年升高，但發生率增加的機制尚不明確。食物過敏的致敏階段是一個多因素相互作用的過程，不僅受過敏原及其生物學功能本身的影響，還受到食品中其他小分子化合物（如脂質）的影響。食物中脂質可以改變胃與十二指腸對過敏原的消化敏感性，并通過提供脂質介導攝取或破壞腸道上皮屏障，促進過敏原在腸道的運輸和吸收；其也可以作為佐劑，激活機體先天或適應性免疫反應，向輔助型T2（T helper 2，Th2）細胞反應傾斜，最終增強過敏原的致敏特性，增加人群患食物過敏的機率[1]。例如巴西堅果過敏原Ber e 1只有在脂質存在時才能誘導機體產生免疫球蛋白（immunoglobulin，Ig）E或IgG1抗體[2]；蛋黃（干質量65%為脂質）可以通過上調機體腸道白細胞介素（interleukin，IL）-33的表達，刺激機體Th2細胞的增殖，從而引起機體對雞蛋過敏[3]；體外消化實驗也證實，脂質降低了十二指腸酶對葡萄過敏原非特異性脂質轉移蛋白（nonspecific lipid transfer proteins，nsLTPs）的消化速率，提高了其誘導機體嗜堿性粒細胞釋放組胺及激發皮膚過敏反應的能力[4]。基于此，本文通過綜述食物過敏疾病、膳食脂質及高脂飲食等研究進展，以探究膳食脂質對食物過敏的影響以及可能的機制，以期為預防和治療食物過敏提供新的思路。

1 食物過敏現象概述

食物過敏現象在全球范圍內愈發普遍，已成為一個重要的公共衛生問題。據統計，2019年全世界約有2.2億 人患有食物過敏疾病，且過去20 年來，西方國家學齡前兒童食物過敏發生率高達10%[5-6]。雖然食物過敏長期以來被認為是一種兒科疾病，且隨著年齡的增長病癥會逐漸消失，但調查發現，成年和老年食物過敏患者數量近年來也在持續增長[7]。食物過敏有著廣泛的臨床表現，從輕微的器官局部不適（如腹瀉），到嚴重的休克甚至死亡[8]。雖然每種食物都可能成為潛在的過敏原，但受地域環境、膳食結構和基因遺傳的影響，不同年齡段、不同地區食物過敏的主要過敏原種類有所差異。例如兒童過敏最常見的食物是牛肉、雞蛋、小麥、魚、貝類、花生、核桃和大豆，成年人則主要對魚、海鮮、花生、堅果和水果過敏[9-10]。而墨西哥學齡前兒童則主要對巧克力、草莓、甲殼類和雞蛋過敏[11]；智利人卻大多對堅果和花生過敏[12]。目前，我國尚缺乏全國范圍內及全年齡段兒童食物過敏患病率的流行病學調查大數據，多數研究僅局限于特定地區、特定年齡段和特定過敏原種類。解洪麗等[13]對我國31 個城市共337 560 名0～14 歲兒童家長開展食物過敏問卷調查，結果表明，共有19 676 名兒童患有食物過敏疾病（5.83%），且不同地區食物過敏患病率存在顯著差異，華東及東北地區食物過敏發生率最高（分別為7.38%和7.03%），西北地區則最低（4.35%）。Hu Yan等[14]對重慶地區0～1 歲嬰幼兒開展了為期10 年（1999—2009年）的食物過敏流行病學調查，發現嬰幼兒食物過敏的發病率從3.5%上升至7.7%，主要過敏原為牛奶和雞蛋。然而由于食物過敏臨床癥狀表現出的輕重程度不同，人們對其認知水平不同，且各個調查采用的方法（問卷調查、臨床診斷等）、針對的目標人群（不同年齡）和特定食物（牛奶、花生、雞蛋等）不同，使得現有的食物過敏流行病學數據存在一定差異，沒有統一的標準和結果。但隨著中國經濟的增長和全球化趨勢的增強，未來食物過敏的發病率會大幅度提高，亟需引起高度重視。

2 脂質在食物過敏中的作用

目前，國際脂質分類和命名委員會將脂質分為8 種類型，其中脂肪酸、甘油脂、磷脂、鞘脂和糖脂已被研究證實參與了食物過敏反應[15]。因此，本文重點歸納了近年來文獻中報道的多不飽和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids，PUFAs）、磷脂和甘油脂在食物過敏中的作用。

2.1 多不飽和脂肪酸

Simopoulos[16]研究發現，西方國家食物過敏的發病率升高與其膳食中n-6 PUFAs的過量攝入密切相關。PUFAs主要包括n-6家族（如亞油酸（linoleic acid，LA））和n-3家族（如α-亞麻酸）脂肪酸。這類脂肪酸的特點是不能由機體自身合成，必須從食物中攝取。通常n-6 PUFAs的代謝產物具有促進炎癥發生的作用。例如由LA前體合成或從雞蛋和肉制品攝入的花生四烯酸（C20:4n-6）會在細胞膜磷脂中累積，導致二十烷類化合物含量增加，特別是白三烯和類前列腺素，其一般作為過敏性疾病的臨床相關介質，通過其細胞信號效應控制Th2型反應[17]。一些流行病學數據也表明高LA或其他n-6 PUFAs的過多攝入會增加食物過敏的風險。如澳大利亞經常食用人造黃油（高n-6 PUFAs食物）的學齡兒童與不食用人造黃油的學齡兒童相比更易患過敏性皮炎或哮喘[18]；而LA攝入量較高的芬蘭學齡兒童則較易患支氣管哮喘、過敏性鼻炎和過敏性皮炎等疾病[19]。相反，n-3 PUFAs對天然免疫系統的細胞（巨噬細胞和樹突狀細胞（dendritic cells，DC））具有免疫調節作用，其代謝產物具有消除炎癥和改善過敏癥狀的作用，例如n-3 PUFAs（主要是二十碳五烯酸（C20:5n-3）和二十二碳五烯酸（C22:5n-3））作為底物可與花生四烯酸競爭，從而減少炎癥發生，具有抗炎作用[20]。研究表明，懷孕期間母親經常攝入富含長鏈n-3 PUFAs的魚類（如金槍魚、鮭魚或沙丁魚等），其母乳中二十碳五烯酸的比例就會較高，而其嬰兒患過敏性疾病的風險較低[21]。此外，由于n-3 PUFAs增強了機體內結腸和脾臟抗炎因子IL-10的分泌，且改變了腸道的微生物菌群，導致喂養富含n-3 PUFAs飲食的小鼠患花生過敏的幾率低于喂養富含n-6 PUFAs飲食的小鼠[22]。而n-3 PUFAs衍生的二十烷類化合物含量較低也被認為是高油酸（C18:1）花生致敏性弱的原因[23]。體外研究也表明，與高油酸的相互作用會導致蛋白質聚集，減少IgE與花生和腰果過敏原的結合[24]。食用魚油對食物過敏癥狀也有緩解作用，這與腸系膜淋巴結中耐受性CD11b+CD103+DCs的擴張和腸內Foxp3+Treg細胞（調節性T細胞）有關，且二十二碳六烯酸（C22:6n-3）比二十碳五烯酸能更有效地預防IgE和IgG1的產生[25-26]。此外，孟軒夷[27]研究證實了C18不飽和脂肪酸（高油酸、LA、共軛LA、α-亞麻酸和γ-亞麻酸）能夠誘導牛乳主要過敏原α-乳白蛋白和β-乳球蛋白的結構發生改變，并促進過敏反應的發生。邢效娟等[28]研究也發現雞蛋過敏原卵白蛋白可與高油酸通過氫鍵和疏水相互作用結合，導致卵白蛋白的二級結構變得松散，結構的變化可能會改變過敏原構象性表位，具有降低甚至消除其致敏性的可能性，但目前鮮有結構變化與致敏性關系方面的報道。

綜上所述，目前的研究成果表明n-6 PUFAs的過多攝入會增加機體患食物過敏的風險，攝入高水平的n-3 PUFAs則可以降低食物過敏反應的風險。然而，膳食中PUFAs種類繁多（不同長度、不同飽和度、不同構象等），因此PUFAs與食物過敏的關系仍待進一步研究。

2.2 磷脂

磷脂是植物和動物細胞膜的重要組成部分，主要存在于所有食物來源的動植物中，其主要功能是將脂肪酸插入細胞膜中；磷脂（主要是卵磷脂）也可由肝臟合成，通過膽汁運輸到近端小腸，以促進機體對膽固醇和其他脂質的吸收；此外，胃黏膜也可以分泌卵磷脂并使其參與胃消化。磷脂不僅對膜的組成、流動性和功能有至關重要的作用，也與過敏性疾病有一定關聯。Mackie等[29]研究發現，脂質結合蛋白與磷脂的相互作用對胃腸穩定性和隨后的致敏性有重要影響。目前，卵磷脂和磷脂都已被證實可以使某些食物過敏原免受體外胃腸消化的影響，從而對過敏原起到保護作用，例如牛乳α-乳白蛋白、魚小清蛋白（Sal s 1）和雞蛋溶菌酶（Gal d 4）[30-32]。然而，也有報道指出，芹菜（Api g 1）、蘋果（Mal d 1）、桃子（Pru p1）和榛子（Cor a1）等的過敏原與卵磷脂相互作用后，易于被胃蛋白酶迅速消化，其原因可能為：在低酸性條件下蛋白質本身帶負電荷，不能穿透磷脂囊泡，而是通過靜電作用松散地與磷脂外表面結合，這種相互作用反而對蛋白酶水解更加敏感[33]。值得注意的是，吸附在油滴上的蛋白質（如被當作乳化劑的蛋白質），其胃消化速率會隨著蛋白質在界面上展開的程度而增加[29]。因此，牛乳過敏原β-乳球蛋白作為乳化劑存在時更容易被胃蛋白酶消化[34]。然而，在十二指腸中，膽汁鹽會破壞卵磷脂的囊泡結構，將卵磷脂降解成含有膽固醇和脂解產物的膠束，以促進脂質消化和脂肪吸收[35]。進一步的體外消化實驗表明，卵磷脂脂解產物加速了肌紅蛋白或卵清蛋白的水解，卻保護了具有脂質結合位點和/或次級脂質結合位點的β-乳球蛋白或葡萄nsLTPs，后者可能是因為脂解膠束及可溶性游離膽鹽降低了蛋白遷移率，使蛋白質水解的靈活性和敏感性降低[36]。此外，牛乳中的鞘磷脂也能夠激活自然殺傷T細胞（invariant natural killer T cells，iNKTs），并誘導機體Th2型細胞釋放IL-4、IL-5和IL-13，增強其過敏反應[37]。

目前磷脂對食物過敏影響的研究大多停留在其體外胃腸道消化穩定性方面，雖然過敏原胃腸道消化的穩定性與其致敏性密切相關，但在食品加工、運輸和儲存過程中過敏原與磷脂也可以發生相互作用，此外，體內消化產物如何調節腸道免疫應答，進而引起過敏反應的機制也尚未明確，仍待進一步研究。

2.3 甘油脂

甘油脂又稱中性脂肪，是血脂肪的成分之一，在體內小腸上皮細胞將甘油脂（主要是甘油三酯、磷脂、膽固醇和蛋白質）組裝成脂蛋白顆粒（乳糜），然后通過淋巴管和體循環輸送到機體不同的組織和器官。目前，有關甘油脂對食物過敏影響的研究較少。Wang Yuehui等[38]研究發現，易引起人體致敏的花生或牛奶等食品，多富含長鏈甘油三酯（n≥12），消化過程中會形成乳糜微粒，促進其腸道吸收和全身擴散，而短鏈和中鏈甘油三酯（n＜12）恰恰相反。進一步研究發現，中鏈甘油三酯誘導生成的乳糜微粒促進了小鼠的口服耐受性（機體對特定抗原的免疫無應答），并防止小鼠發生過敏反應，而長鏈甘油三酯則能明顯誘導小鼠發生過敏反應[38]。這可能是因為與通過腸上皮細胞進行的中鏈甘油三酯輔助吸收不同，長鏈甘油三酯能夠促進過敏原呈遞到腸道的派式結（腸黏膜免疫系統的重要組成部分），并有利于過敏原隨后轉移到腸系膜淋巴結，增加其免疫原性[39]。然而Li Jianing等[40]研究指出，以中鏈甘油三酯為基礎日糧長時間喂養小鼠可刺激其上皮源性Th2型細胞因子（如IL-25、IL-33）和胸腺基質淋巴細胞生成素的表達，并引起自發敏化。此外，聯合使用食物蛋白和中鏈甘油三酯也可以誘導小鼠發生食物過敏，其特點是血清特異性IgE和IgG1水平升高，腸黏膜固有層淋巴細胞Th2、肥大細胞和嗜酸性粒細胞數量增多，以及肥大細胞脫顆粒現象明顯[41]。

3 脂質結合食物過敏原的模式

脂質結合是包括過敏原在內的幾個蛋白質家族成員共有的特征，如Bet v 1類蛋白、nsLTPs、2S白蛋白、分泌球蛋白、脂鈣蛋白、油體蛋白等（表1）[42-51]。其中，Bet v 1類蛋白家族的食物過敏原易受胃蛋白酶消化和熱處理的影響，通常只會引起輕微的過敏癥狀，但家族中花生過敏原Ara h 8與其所含的脂肪酸結合后，不僅顯著提高了Ara h 8的熱穩定性，還增強了其抗消化性，進一步研究發現，由于花生中PUFAs含量豐富，容易發生脂質氧化并誘導Ara h 8形成新的蛋白質-脂質復合物，會影響其致敏性[42]。蘋果過敏原Mal d 1與磷脂酰膽堿的相互作用促進了機體嗜堿性粒細胞活化，增強了其致敏性[43]。脂質運載蛋白β-乳球蛋白（Bos d 5）可以與C8～C18的脂肪酸相結合，主要結合位點為β-乳球蛋白分子結構內部的疏水中心腔，反應驅動力為疏水相互作用力；另一潛在的結合位點在α-螺旋和β-桶狀結構的結合界面處[44]。Bossios等[45]發現脂質中的磷脂酰膽堿對β-乳球蛋白的消化起保護作用，導致β-乳球蛋白的致敏性增加。研究發現，nsLTPs具有一個靈活的隧道狀親脂腔，能夠結合磷脂、不同飽和脂肪酸、棕櫚酰輔酶A等多種脂質，如桃子中的nsLTPs過敏原Pru p 3，與脂質結合后可通過脂質筏和質膜微囊內吞途徑作用于Caco-2細胞，導致Th2相關細胞因子的表達量升高[46-48]。2S白蛋白中的巴西堅果過敏原Ber e 1也具有一個與脂質有潛在結合能力的疏水腔，雖然Ber e 1本身不能引起小鼠體內IgE或IgG的產生，但當與富含甾醇或極性脂質組分結合后，便能誘導小鼠發生IgE和IgG1抗體反應，促使T細胞分泌大量IL-4[2,49-50]。油體蛋白（Ara h 10、Ara h 11、Cor a 12、Cor a 13、Ses i 4和Ses i 5等）與脂質結合也可以影響其致敏性，但結合模式和作用機制尚未闡明[51]。巰基蛋白酶類家族中的大豆過敏原Gly m Bd 30K為油體相關過敏原，其可通過二硫鍵可與大豆球蛋白過敏原Gly m 5形成復合物，并在腸胃中表現出抗消化性，致使Gly m Bd 30K致敏性增強[52-53]。C-溶菌酶家族中的α-乳白蛋白（Bos d 4）與脂質在其Ca2+區域結合，此時脂質會被蛋白質包裹形成膠囊狀態，也有研究發現，α-乳白蛋白可以通過疏水作用與脂質在蛋白表面結合，從而對α-乳白蛋白的消化具有保護作用，如磷脂酰膽堿[54-55]。

表1 脂質結合食物過敏原的模式Table 1 Patterns of lipid-binding allergens

綜上所述，膳食脂質可以作為配體，通過靜電相互作用或疏水作用與食物過敏原結合形成過敏原-脂質復合物，然后通過不同的免疫機制影響過敏反應的發生。例如膳食脂質可以促進過敏原通過腸道上皮屏障，或者改變其在胃腸道內的消化速率，或作為佐劑激活先天或適應性免疫從而增強過敏原的致敏性。

4 膳食脂質影響食物過敏的具體途徑

食物過敏原與脂質結合后，能干擾腸道上皮細胞的屏障作用，激活DC，促進Th2細胞轉化，進而發生過敏反應。這種途徑與CD1有關，CD1是一種非經典主要組織相容性復合體I類分子，抗原呈遞細胞和上皮細胞表達脂質抗原使其具有免疫原性。iNKTs是一種特殊的T細胞亞群，同時具有自然殺傷細胞和常規T細胞的標記特征[56]。iNKTs的T細胞受體通過CD1d識別DC呈遞的脂質（如DC攝取脂質），進而被溶酶體酶加工，插入細胞質CD1d，并運輸到質膜，或將脂質抗原負載在細胞表面，繼而刺激相關細胞因子的分泌，如γ-干擾素和IL-4[57]。其中，內源性和外源性脂質都可以結合CD1d分子，刺激iNKTs，例如磷脂、鞘磷脂和甘油脂，而iNKTs的T細胞受體也能夠識別不同的脂質配體[58]。脂質影響食物過敏的具體途徑如圖1所示。食物顆粒、脂質結合過敏原首先經過胃腸道的消化分解變為小分子蛋白或多肽，利用與腸道相關淋巴組織中的派式結和孤立淋巴濾泡中的微褶皺細胞等途徑跨過腸道屏障（①），并被位于上皮細胞下方或者微褶皺細胞基底表面的DC捕獲（②）；DC隨后向NKT或其他CD1限制性T淋巴細胞呈遞捕獲的脂質-過敏原復合物，同時釋放相關細胞因子（如IL-4）（③），促使淋巴結中的Th0細胞分化為Th2細胞，進而通過人類淋巴細胞抗原II類分子識別肽類過敏原（④），Th2細胞通過IL-3、IL-9促進肥大細胞和嗜堿性粒細胞分泌IL-4進而促進漿細胞的激活（⑤），機體產生特異性IgE抗體，并與肥大細胞所表達的高親和力FcεRI受體或嗜堿性粒細胞相結合，使機體致敏（⑥）。不同形式存在的脂類，例如附著在載脂蛋白上的脂質（⑦），也能影響過敏原與免疫細胞之間的關系，包括呼吸和腸上皮細胞（⑧）或DC（⑨），但其機制尚不完全清楚（⑩）。

圖1 脂質影響食物過敏的具體途徑[1]Fig.1 Route through which lipids influence the allergic response[1]

5 高脂飲食對食物過敏的影響

飲食會影響機體腸道屏障的保護功能，而脂質是增強腸道通透性的飲食成分之一。研究表明，高脂飲食會通過降低腸上皮緊密連接的表達來增加腸道通透性，不僅能夠提高血漿脂多糖濃度，還能促進過敏原從腸腔進入相關免疫系統，誘導機體發生代謝紊亂，從而引起食物過敏等癥狀[59]。事實上，腸道通透性增強被認為是促進機體對食物過敏原敏感的一個重要因素，而對食物過敏患者而言，其可能有助于加重接觸過敏食物而再次產生過敏反應的癥狀[60]。機體腸道內穩態紊亂也會導致炎癥，使相關細胞因子、自由基和脂質等介質的濃度升高，改變抗原呈遞的速率、途徑和方式，從而導致食物口服耐受性的失效，引起過敏反應，其原因可能是高脂飲食會改變Toll樣受體4的信號，誘導機體產生Th2反應[61]。腸道微生物群是緩解腸道炎癥和恢復腸道穩態能力的主要貢獻者，也被認為是發展先天和后天免疫反應和誘導食物耐受性的關鍵因素[62-63]。盡管過敏患者的腸道微生物模式不盡相同，但過敏反應確實會引起某些腸道微生物群發生變化。研究發現，易產生食物過敏癥狀的小鼠腸道中存在一些特征微生物群，例如產氣莢膜桿菌可以刺激和促使Treg細胞抑制Th2反應，避免其產生IL-4和IgE，這一機制涉及腸道微生物區系中的抗原和代謝物，如刺激VA代謝生成短鏈脂肪酸；此外，產氣莢膜桿菌還有利于腸道上皮細胞的完整性，從而調節食物過敏原的腸道通過率[64-66]。

從長遠來看，高脂飲食會導致機體脂肪儲存和肥胖。然而在過去的30 年，過敏性疾病和肥胖的患病率呈平行上升趨勢[67]。Visness等[68]根據問卷調查和總IgE、過敏原特異性IgE水平的測定，在兒童和青少年群體中建立了肥胖與食物過敏（特別是牛奶和蝦）的關聯性，即在肥胖過敏兒童中，C反應蛋白水平與總IgE水平呈正相關。事實上，肥胖被認為是一種慢性炎癥病，其特點是機體內含有較高濃度的炎癥細胞因子（IL-6、IL-8、腫瘤壞死因子-α、IL-1β），而這些細胞因子也常見于過敏性疾病中[69]。瘦素是由脂肪組織分泌的脂肪因子，也是IL-6細胞因子家族中的一員，其可以增強機體Th1細胞的分化，使其釋放促炎介質，降低Treg細胞的反應性[70-71]；此外，瘦素還可通過誘導嗜堿性粒細胞活化、脫顆粒和釋放Th2型細胞因子，來促進過敏性疾病的發生[72]。綜上所述，高脂飲食易引起人體肥胖，而脂肪組織分泌的IL-6等細胞因子對機體Treg細胞有抑制作用，可能會降低機體對過敏性疾病的防御能力，從而使肥胖患者更易患過敏性疾病。

6 結 語

在食品加工、運輸和儲存過程中，過敏原與脂類可以發生相互作用，而在機體內，脂類也始終伴隨著過敏原的消化吸收。因此，對食物中脂質與過敏原相互作用以及影響其致敏性機制的研究具有重要的價值。目前，對膳食相關脂質在過敏原致敏過程中的作用研究尚處于初步階段，即過敏原與脂質結合后，干擾腸道上皮細胞的屏障作用，激活DC，促進Th2細胞轉化，進而增強過敏反應。研究發現脂質不僅改變了致敏蛋白的免疫刺激特性，也改變了其消化率和腸道吸收能力。但不同類型的脂質對食物過敏的發生機制、過敏原結構的影響以及脂質-過敏原復合物如何調節機體免疫細胞的功能仍待進一步研究。