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杜村卫生所(新)的博客

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日志

 
 

乳化剂促进结肠炎和代谢综合征?有点标题党  

2015-11-10 14:03:00|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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201535日出版的《自然》杂志上以快报(letter)形式发表了一项研究,题目是《膳食乳化剂影响小鼠肠道菌促进结肠炎和代谢综合征》。在食品中,任何以前不知道的危害被发现都会引发巨大的关注。如果乳化剂有真的对人体健康有这样的危害,那么将会对食品行业产生巨大影响。

很多食品中都有油脂和水同时存在。但是油和水不能融合,就无法形成稳定均一的食物。乳化剂的分子中有一些“亲水”的部分,同时有一些“疏水”的部分。亲水的部分喜欢呆在水中,疏水的部分喜欢呆在油中,互相牵扯妥协的结果就是乳化剂分子喜欢呆在水和油的界面上,让亲水那部分去水里,疏水那部分在油中。如果把油分成一个个的小滴,表面上包裹上这么一层乳化剂,它们就能均匀分布在水中了——就形成了通常所说的“水乳交融”的局面,豆浆、牛奶就是典型的例子,把油脂分散成小滴并且稳定存在,就是“乳化”。在食品中,乳化是广泛存在的现象,比如冰激凌、奶粉、咖啡伴侣、沙拉酱、蛋黄酱等等,都需要把油脂均匀分散开,否则看到一层明亮的油,能够吃下去的人实在不会多。还有一些含油很高的固体食品,比如蛋糕和火腿肠,也需要油脂乳化,在成胶固化,表面上就看不出油,不会影响食欲了。还有一些油多水少的食物体系,乳化剂是把水分散成小液滴,均匀分布在油中,典型的就是黄油。

乳化剂在食品中的作用还不仅仅是乳化。它们也能够与蛋白质或者碳水化合物作用,改变它们之间的互相连接,从而改善食物的口感。烘培食物中,合理使用乳化剂,可以在其他原料不改变的情况下获得更好的口感。而一些需要自己冲泡食用的粉末状食物,比如奶粉或者蛋白粉,适当加入合适的乳化剂可以改善分散性能,使得冲泡更加方便。

这项研究选用了两种乳化剂,羧甲基纤维素钠(CMC)和吐温80P80)。模型动物是一种野生型的小鼠(C57Bl/6)和两种基因改造的小鼠(Il10-/- andTlr5-/-)。这两种基因改造小鼠的肠道菌群更容易被改变以及发生炎症。在它们的饮水中,研究者分别加入1%CMCP80,考察它们对小鼠生理状况的影响。结果发现,在对照小鼠中,肠道菌距离上皮细胞的最近距离平均为25微米,在 距离上皮细胞10 微米的距离之内没有细菌存在。而通过 饮水摄入CMC或者P80的实验组老鼠中,这一最近距离平均减少了50%,还有的肠道菌与上皮细胞直接接触。这一现象的理论推测是:肠道中有大量细菌,而肠道上皮细胞依靠多层粘液组织使菌群处在完全距离之外;而饮食中的乳化剂破坏了这层粘液结构,使得肠道菌更靠近上皮细胞,从而造成与肠道发炎有关的疾病。

这项研究还发现,CMCP80并没有增加三种老鼠粪便中的肠道菌总数,但在野生型和Il10-/-鼠中,附着于结肠的细菌增加了两倍。在三种老鼠中,附着于小肠的菌群和粪便中的菌群的组成都发生了明显改变。菌群组成的改变会影响细菌对先天免疫信号的激活。研究中用粪便去激活促炎基因表达,发现摄入CMCP80促进了这种激活能力。此外,还观察到CMCP80也增加了野生型和Il10-/-型小鼠消化道的渗透性。这些现象表明,长期接触CMCP80侵蚀了粘液的保护功能,增加了肠道菌在上皮细胞上的附着,增加了促炎微生物的数量。

免疫细胞侵润是活性结肠炎的标志,通常伴随着两种现象:一是结肠形态的变化,二是白细胞髓过氧化物酶和促炎症标志物的增加。把这两种现象的出现作为判断标准,CMCP80促进了结肠炎在Il10-/-Tlr5-/-这两种基因缺陷小鼠中的发生,并加深了其严重程度。虽然它们在野生型小鼠中没有诱发结肠炎,但是导致了慢性肠道炎的细微病理变化,包括上皮损伤和结肠变短。这表明,CMCP80会在易感宿主身上引发结肠炎,在野生宿主中也会诱发低度炎症。

代谢综合征经常伴随着低度炎症,低度炎症也也可能是代谢综合征的诱因。那么,CMCP80导致的菌群失调和低度炎症,是否会在野生型鼠小鼠中促发代谢失调呢?研究者对此也进行了检验,发现CMCPS80都导致了小鼠的体重增加。虽然增加的量并不大,但在统计意义上是显著的。这一增加伴随着食物摄取量的增加,也就是说摄取CMCP80的小鼠吃得更多。此外,CMCP80也破坏了对血糖的控制。

研究中是把CMCP80分散于水中,而人类摄取这些物质是通过液体和固体食物。为了考察它们的影响是否与食物形态有关,研究者还考察了通过鼠粮来摄入CMCP80的影响,结果与通过饮水输入的影响一致。此外,研究者还探究了导致低度炎症和代谢综合征的最低剂量,发现:0.1%CMC会导致体重和血糖的增加,0.5%会导致明显的低度炎症和增加肥胖;而0.1%P80就会导致低度炎症和增加肥胖,0.5%会导致轻微的血糖代谢异常。

研究者也考察了另一种常见的食品添加剂——亚硫酸钠的影响,发现它没有导致代谢综合征。

CMCP80导致的低度炎症和代谢综合征在无菌老鼠中没有发生,说明CMCPS80是通过影响菌群的组成或者菌群代谢来发生作用的。检测发现,CMCPS80降低了小鼠粪便中短链脂肪酸的含量。而一些短链脂肪酸,比如丁酸,被认为对于减缓发炎有着重要作用。此外,CMCPS80也改变了胆汁酸的水平,而胆汁酸的水平也会影响菌群组成。在无菌老鼠中,CMCPS80没有改变胆汁酸,没有减少粘液厚度,也没有改变上皮突起进入粘液的深度,这意味着CMCPS80的影响并非完全通过改变粘液结构。这些现象说明,CMCPS80导致小鼠肠道上皮细胞上的粘液改变,至少有一部分是来自于对肠道菌组成的改变——当然,也不能排除它们直接作用于宿主的可能。研究者还从喂食了CMCPS80小鼠中移植了菌群到无菌小鼠体内,结果无菌小鼠也出现了前面所描述的现象。这说明,CMCPS80导致的菌群变化,至少对于它们导致的发炎和代谢变化起到了推动作用。

从科学角度,这是一项非常有意义的研究。肠道菌对健康的影响,还依然是一个充满未知的领域。尤其是膳食因素如何影响肠道菌群,肠道菌群的改变又如何影响人体健康,人类还知之甚少。食品添加剂是现代食品中备受关注的方面,其安全性的评估是管理的核心。目前的评估通常是基于动物试验,目标是找出“不产生可见的不良影响”的最大剂量,然后除以一个安全系数作为安全标准。如何判断“可见的不良影响”,会受到检测目标和检测技术的限制。这项研究提供了一些以前没有检测的指标,即对肠道菌群的影响,以及肠道菌的改变导致的其他影响——比如这项研究中的结肠炎和代谢综合征。如果对这些指标“不产生不良影响”的最大剂量比现在确定的剂量要低,那么就意味着这些添加剂的安全剂量需要作出相应调整。也就是说,这项研究的结果,有可能增加目前的食品成分安全评估的项目。

这篇论文的标题《膳食乳化剂影响小鼠肠道菌促进结肠炎和代谢综合征》,多少有一些“标题党”。研究的内容,并不足以对于“膳食乳化剂”这个大类作出判断。研究中使用了CMCP80和亚硫酸钠,其中P80是典型的乳化剂,CMC具有乳化性能,但主要功能是增稠。CMCP80显示了对肠道菌的影响,而亚硫酸钠没有,但这不足推广到“膳食乳化剂”影响肠道菌。乳化剂的共同特征是“乳化”,除此之外CMCP80的理化性能相差巨大。P80是小分子表面活性剂,而CMC是高分子聚合物。在食品工业中,具有营养功能的卵磷脂和蛋白质也是常见的乳化剂,它们与CMCP80的理化性质也相差巨大。如果要作出“膳食乳化剂影响小鼠肠道菌”的结论,那么还需要证明CMCP80能够代表各种乳化剂——这需要证明它们对肠道菌的影响是通过其“乳化”性能来实现的。而在这项研究中,只能说明CMCP80都能影响肠道菌,但没有证据显示其作用机制跟乳化有关。也就是说,这种影响有可能只是这两种物质的特性,而跟“乳化”无关——如果这种可能成立,那么依据它们的影响把结论推广到“乳化剂”,就不合理。

此外,物质对健康的影响取决于摄入的总量,而非在食物中的含量。研究中依据FDA对于CMCP80使用限量,采取了饮用水中1%的含量来进行研究。在饮食中,水的摄入总量要远远多于可能含有乳化剂的食物,这使得试验中小鼠摄入的CMC或者P80总量远远大于人们可能从饮食中摄取的量。比如,按照水中1%P80来算,如果一个人每天喝1.5升水,那么摄入的P80量将是15克。而JECFA制定的P80的摄入限量是每天每公斤体重25毫克,对于一个60公斤的成人相当于1.5克。这个量,相当于研究中得到的“最小有害剂量”。当然,从动物实验结果来为人制定安全标准,还需要考虑到物种和个体的差异,从而需要使用安全系数来解决不确定性。这种不确定性有可能是人跟敏感,或者更不敏感。

在这些食品添加剂的安全评估中,是否该把这项研究的发现纳入考虑,或者如何纳入考虑,有待于监管部门的决策。对于公众,可以关注,可以探讨,但目前也没有必要惊恐。毕竟,从食品中摄入的乳化剂剂量,还是要远远小于研究中所使用的剂量。


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