חוקרים במכוני הבריאות הלאומיים צפו בשינויים מהירים ומובחנים במערכת החיסון במחקר קטן על אנשים שעברו לתזונה טבעונית או קטוגנית (הנקראת גם קטו). מדענים עקבו מקרוב אחר תגובות ביולוגיות שונות של אנשים שאכלו ברצף דיאטות טבעוניות וקטו במשך שבועיים, בסדר אקראי. הם מצאו כי התזונה הטבעונית עוררה תגובות הקשורות לחסינות מולדת-;קו ההגנה הראשון הלא ספציפי של הגוף מפני פתוגנים-; בעוד שדיאטת הקטו עוררה תגובות הקשורות לחסינות אדפטיבית; חסינות ספציפית לפתוגן שנבנתה באמצעות חשיפות בחיי היומיום ו חיסון. כמו כן נצפו שינויים ושינויים מטבוליים בקהילות החיידקים החיים במעי של המשתתפים במיקרוביום. יש צורך במחקר נוסף כדי לקבוע אם השינויים הללו מועילים או מזיקים ואיזו השפעה יכולה להיות להם על התערבויות תזונתיות למחלות כמו סרטן או מצבים דלקתיים.
ההבנה המדעית של האופן שבו דיאטות שונות משפיעות על מערכת החיסון האנושית והמיקרוביום מוגבלת. התערבויות תזונתיות טיפוליות, הכרוכות בשינוי התזונה לשיפור הבריאות, אינן מובנות היטב, ומעט מחקרים השוו ישירות את ההשפעות של יותר מדיאטה אחת. דיאטת קטו היא דיאטה דלת פחמימות שבדרך כלל עשירה בשומן. התזונה הטבעונית מבטלת מוצרים מן החי ונוטה להיות עשירה בסיבים ודלה בשומן.
המחקר נערך על ידי חוקרים מהמכון הלאומי לאלרגיה ומחלות זיהומיות (NIAID) והמכון הלאומי לסוכרת ומחלות עיכול וכליות (NIDDK) ביחידה למחקר קליני מטבולי במרכז הקליני של NIH. 20 המשתתפים היו מגוונים בהתייחס למוצא אתני, גזע, מין, אינדקס מסת גוף (BMI) וגיל. כל אדם אכל כמה שרצה מדיאטה אחת (טבעונית או קטו) במשך שבועיים, ואחריה כמה שרצה מהדיאטה השנייה במשך שבועיים. אנשים בדיאטה הטבעונית, שהכילה כ-10% שומן ו-75% פחמימות, בחרו לצרוך פחות קלוריות מאלה בדיאטת קטו, שהכילה כ-76% שומן ו-10% פחמימות. לאורך כל תקופת המחקר נאספו דם, שתן וצואה לצורך ניתוח. ההשפעות של הדיאטות נבדקו באמצעות גישת "מולטי-omics" שניתחה מערכי נתונים מרובים כדי להעריך את התגובות הביוכימיות, התאיות, המטבוליות והחיסוניות של הגוף, כמו גם שינויים במיקרוביום. המשתתפים נשארו באתר במשך כל המחקר בן החודש, מה שאיפשר שליטה קפדנית על ההתערבויות התזונתיות.
מעבר בלעדי לדיאטות המחקר גרם לשינויים בולטים בכל המשתתפים. התזונה הטבעונית השפיעה באופן משמעותי על מסלולים הקשורים למערכת החיסון המולדת, כולל תגובות אנטי-ויראליות. מצד שני, דיאטת הקטו הובילה לעלייה משמעותית בתהליכים ביוכימיים ותאיים הקשורים לחסינות אדפטיבית, כגון מסלולים הקשורים לתאי T ו-B. דיאטת הקטו השפיעה על רמות של יותר חלבונים בפלסמה בדם מאשר בתזונה הטבעונית, כמו גם חלבונים ממגוון רחב יותר של רקמות, כגון הדם, המוח ומח העצם. התזונה הטבעונית קידמה יותר מסלולים מקושרים לתאי דם אדומים, כולל אלו המעורבים בחילוף החומרים של heme, מה שיכול להיות בגלל תכולת הברזל הגבוהה יותר של דיאטה זו. בנוסף, שתי הדיאטות יצרו שינויים במיקרוביום של המשתתפים, וגרמו לשינויים בשפע של מיני חיידקי המעיים שהיו קשורים בעבר לתזונה. דיאטת הקטו הייתה קשורה לשינויים במטבוליזם של חומצות אמינו – עלייה במסלולי חילוף החומרים בבני אדם לייצור ופירוק חומצות אמינו והפחתה במסלולים מיקרוביאליים לתהליכים אלו – מה שעשוי לשקף את הכמויות הגבוהות יותר של חלבון הנצרכות על ידי אנשים הדיאטה הזו.
השינויים המטבוליים והמערכת החיסונית המובהקים שנגרמו על ידי שתי הדיאטות נצפו למרות המגוון של המשתתפים, מה שמראה ששינויים תזונתיים משפיעים באופן עקבי על מסלולים נרחבים ומקושרים זה לזה בגוף. יש צורך במחקר נוסף כדי לבחון כיצד התערבויות תזונתיות אלו משפיעות על רכיבים ספציפיים של מערכת החיסון. לדברי המחברים, תוצאות המחקר מוכיחות שמערכת החיסון מגיבה במהירות מפתיעה להתערבויות תזונתיות. המחברים מציעים כי ייתכן שניתן להתאים דיאטות למניעת מחלות או להשלים טיפולים במחלות, כגון על ידי האטת תהליכים הקשורים לסרטן או להפרעות נוירודגנרטיביות.
