结直肠癌是美国癌症相关死亡的第二大原因,而一项发表于 Gut 的新研究揭示了其与西式饮食之间的深层分子联系——并非仅仅在于致癌物摄入,而是通过慢性炎症与免疫抑制的恶性循环,使肿瘤微环境变成一个“无法愈合的慢性伤口”。 南佛罗里达大学与坦帕总医院癌症研究所团队通过对162份结直肠癌肿瘤样本进行脂质组学、单细胞与空间转录组学整合分析,发现西式饮食(富含超加工食品、精炼种子油、添加糖)导致肿瘤组织中促炎性生物活性脂质过剩、促消退脂质缺乏,免疫系统被抑制,无法清除异常细胞。这一发现催生了以消退医学(resolution medicine) 为核心的新型干预策略——通过富含ω-3脂肪酸、鱼油衍生特异性促消退介质(SPMs)的天然饮食,恢复机体固有的炎症消退能力,为癌症治疗与预防开辟了“非药物”路径。
西式饮食与慢性炎症:从宏观到分子
西式饮食(Western diet)的特征是:超加工食品、精炼种子油(高ω-6亚油酸)、添加糖、精制碳水、低膳食纤维。流行病学研究长期将其与结直肠癌、心血管疾病、糖尿病等慢性病关联,但分子机制尚未完全阐明。
本研究聚焦于生物活性脂质——一类来源于膳食脂肪、在体内代谢产生的信号分子,广泛参与炎症启动、维持与消退。其关键类别包括:
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促炎脂质:来源于ω-6脂肪酸(如花生四烯酸)的前列腺素、白三烯等;
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促消退脂质:来源于ω-3脂肪酸(如二十碳五烯酸EPA、二十二碳六烯酸DHA)的特异性促消退介质(SPMs),包括消退素(resolvins)、保护素(protectins)、马瑞素(maresins)等。
在健康状态下,促炎与促消退脂质处于动态平衡,确保急性炎症能及时启动并适时终止。西式饮食打破这一平衡,使机体长期处于“低度炎症”状态。
研究方法:多组学整合分析
研究团队从坦帕总医院结直肠癌患者中收集了162份手术切除的肿瘤样本,在切除后30分钟内冷冻保存,通过生物样本库转运至实验室。采用以下技术进行多维度分析:
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脂质组学:高灵敏度质谱检测肿瘤组织中的生物活性脂质谱;
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靶向转录组学:分析炎症相关基因表达;
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单细胞RNA测序:解析不同细胞类型(肿瘤细胞、免疫细胞、基质细胞)的炎症信号通路激活状态;
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空间转录组学:将基因表达信息映射至组织空间结构,揭示炎症区域的空间异质性。
核心发现:促炎-促消退失衡
与健康组织相比,结直肠癌肿瘤组织中观察到:
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促炎性脂质(如前列腺素E₂、白三烯B₄)水平显著升高;
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促消退脂质(如消退素D₁、保护素D₁)水平显著降低;
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免疫细胞浸润模式:肿瘤微环境中M1型(促炎)巨噬细胞占优,而M2型(抗炎/促修复)巨噬细胞相对缺乏;
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空间分布:促炎信号富集于肿瘤前沿侵袭区域,促消退信号缺失。
“众所周知,饮食不健康的患者体内炎症增加,”资深作者、USF健康外科教授Timothy Yeatman指出,“我们现在在结肠肿瘤本身也看到了这种炎症。癌症就像一个不会愈合的慢性伤口——如果你的身体每天都依赖超加工食品,它愈合该伤口的能力就会因炎症和免疫系统抑制而下降,最终使癌症得以生长。”
机制阐释:免疫系统被“错误燃料”拖垮
人体免疫系统的炎症反应本应是自限性的:在清除病原体或损伤组织后,SPMs主动启动消退程序,清除凋亡细胞、抑制中性粒细胞浸润、促进组织修复。这一过程依赖从饮食中获取的ω-3脂肪酸作为前体。
当饮食以精炼种子油(高ω-6)和超加工食品为主时:
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促炎前体过剩:ω-6衍生的促炎脂质过量生成;
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促消退前体缺乏:ω-3衍生的SPMs合成不足;
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免疫细胞功能偏移:巨噬细胞、T细胞偏向促炎表型,抗肿瘤免疫被抑制。
“我们的身体设计为通过我们摄入的健康脂肪(如牛油果)产生的生物活性脂质化合物主动消退炎症,”共同作者、USF健康心脏研究所副教授Ganesh Halade解释,“生物活性脂质是非常小的分子,来源于我们吃的食物。如果这些分子来自加工食品,它们会直接使免疫系统失衡,驱动慢性炎症。”
消退医学:从药物转向自然愈合
基于上述发现,研究团队提出消退医学(resolution medicine) 概念——通过恢复机体固有的炎症消退机制来治疗和预防疾病,而非仅用药物抑制炎症症状。
核心干预手段:
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饮食调整:增加富含ω-3脂肪酸的食物(深海鱼类、亚麻籽、草饲肉类),减少精炼种子油、超加工食品;
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补充特异性促消退介质(SPMs):使用鱼油衍生的消退素、保护素等作为“生物活性营养分子”;
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生活方式协同:规律睡眠、适度运动,两者均已知可调节炎症平衡。
“人类的免疫系统可以非常强大,并极大地影响肿瘤微环境——如果正确利用以促进健康,那将是极好的,”Yeatman表示,“但如果它被加工食品中的炎性脂质抑制,情况就不同了。”
早期临床试验已在坦帕总医院癌症研究所进行,使用鱼油衍生的SPMs治疗结直肠癌患者,初步结果显示其在解决炎症根源方面具有潜力。团队将继续研究消退医学对患者治疗与疾病预防的影响。
具体食物指导
研究团队列举了典型食物类别:
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健康、未加工食物:螃蟹、鲑鱼、大比目鱼、菠菜、抱子甘蓝、海藻、藻类、草饲放牧肉类等;
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超加工食品:冰淇淋、香肠、薯片、工业化面包、早餐麦片、甜甜圈、碳酸饮料、速溶汤、部分酒精饮料等。
研究意义与未来方向
该研究将营养学、免疫学与癌症生物学深度融合,标志着从“关联性研究”向“机制驱动型干预”的转变。未来方向包括:
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开展大规模前瞻性临床试验验证SPMs补充剂对结直肠癌患者预后影响;
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探索消退医学在其他慢性炎症相关疾病(心血管病、神经退行性疾病)中的应用;
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将脂质组学纳入常规癌症诊断,识别“炎症亚型”以指导个性化营养干预。
参考信息
Reference: “Integration of lipidomics with targeted, single cell, and spatial transcriptomics defines an unresolved pro-inflammatory state in colon cancer” by Ramani Soundararajan, Michelle M Maurin, Jetsen Rodriguez-Silva, Gunjan Upadhyay, Ashley J Alden, Siddabasave Gowda B Gowda, Michael J Schell, Mingli Yang, Noah Jhad Levine, Divyavani Gowda, Punith M Sundaraswamy, Shu-Ping Hui, Lance Pflieger, Heiman Wang, Jorge Marcet, Carolina Martinez, Robert David Bennett, Allen Chudzinski, Andreas Karachristos, Timothy M Nywening, Paul M Cavallaro, Matthew Linley Anderson, Robert J Coffey, Michael V Nebozhyn, Andrey Loboda, Domenico Coppola, Warren Jackson Pledger, Ganesh Halade and Timothy J Yeatman, 10 December 2024, Gut.
DOI: 10.1136/gutjnl-2024-332535