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Science子刊封面:干饭人请注意!美食背后有隐忧

加工食品(Processed foods)在我们的生活中无处不在,也深受人民群众喜爱,尤其是各种爆炒的、油炸的、烧烤的、烘焙的美食,别说吃到嘴里,有时就算是闻上一闻,看上一看,都是一种享受(建议不要在深夜肚子饿的时候独自观看下图)

图片来源于网络


学过化学的可能都知道,让冷凉又腥膻的羊肉变成鲜香诱人又外焦里嫩的烤串,关键在于烧烤加热过程中发生的美拉德反应(Maillard reaction)。但是,美拉德反应不仅产生让人欲罢不能的香气和风味分子,也会产生一些对人体有害分子。前不久,澳大利亚蒙纳士大学Melinda T. Coughlan等研究者在Science Advances 杂志发表封面文章,研究了加工食品中的晚期糖基化终产物(advanced glycation endproducts,AGEs)与糖尿病和慢性肾病(chronic kidney disease,CKD)这类微血管疾病的关系。今天,就为大家做一下这篇文章的简要解读。

当期封面。图片来源:Sci. Adv.


现有证据大多支持长期食用加工食品——尤其是“超加工食品(Ultra-processed foods)”对健康不利,会增加癌症、心血管疾病等的风险有关,不过加工食品损害身体健康的机制目前还并不清楚。说到加工食品就要说到美拉德反应,我们其实不止一次介绍过美拉德反应在食品加工中的应用。可以说,没有美拉德反应就没有美食。美拉德反应带给我们美味的同时也无可避免地生成了对人体不利的分子,AGEs就是其中一种,这也是本研究的切入点。大多数饮食来源的AGEs不会被消化和吸收,会通过胃肠道到达结肠,在那里会被肠道微生物所代谢。AGEs和许多疾病密切相关,这其中,糖尿病和慢性肾病(CKD)这类微血管疾病和AGEs相关更为密切。作者也就选择了糖尿病和慢性肾病相关的疾病模型开展了研究工作。

美拉德反应。图片来自网络


为了研究加工食品对微血管疾病风险的影响,作者直接给SD大鼠喂了24周的热加工食品。因为,有研究报道了热加工食品含有更多的AGEs。结果表明,长期服用热加工食品会导致白蛋白渗入尿液、肾超滤和肾小球的形态变化等早期CKD特征。为了进一步确认早期CKD是否与AGEs相关,作者使用了AGE抑制剂氯化阿拉溴铵(ALA)进行了对照实验。结果表明,服用ALA大鼠的肾脏损伤、肾脏纤维化、氧化应激和炎症状态都不同程度减轻。进一步对这些大鼠的血清进行蛋白质组分析发现,参与免疫调节的补体C5a信号通路可能与上述现象相关。

图片来源:Sci. Adv.


为了进一步研究补体C5a信号通路的影响,作者给大鼠口服C5aR1抑制剂PMX53。结果表明,PMX53给药抑制可防止加工食品引起的早期CKD症状。

图片来源:Sci. Adv.


在明确补体C5a途径的作用后,作者又使用补体C3a受体基因缺陷小鼠(C3aR-/-小鼠)研究了补体C3a在加工食品引起早期CKD症状的作用。在热加工食品饲养24周后进行检测发现,C3aR基因缺失减轻了热加工食品引起的肾功能变化,但蛋白尿、结构性损伤或纤维化没有缓解。由热加工食品引起的肾小管损伤和氧化应激的增加随着C3a受体的缺失而得以改善。

图片来源:Sci. Adv.


知道了加工食品通过补体途径引起早期CKD症状。作者还想进一步探究加工食品如何影响补体途径。众所周知,食品主要在胃肠消化系统完成消化吸收,各种成分进入血液。作者结合文献报道的肠道通透性和炎症慢性病的关系,研究了加工食品对肠道通透性的影响。结果表明,经过加工食品饲养的正常大鼠和糖尿病小鼠肠道通透性均显著增加。相应地,在血液中可检测到更多的微生物代谢物质,如导致炎症的脂多糖LPS。这就说明,长期食用加工食品会改变肠道的屏蔽效应,进而诱发慢性血管病变。

图片来源:Sci. Adv.


一般的基础医学研究在搞清楚某个因素和某个疾病的关联后大多畅想一下为新药研发提供了新的思路。本文的作者则是更进一步地给出了可能的解决方案。他们利用瘦素缺陷的糖尿病小鼠(Leprdb/db)模型,证明添加大量抗性淀粉的高纤维饮食可以通过抑制补体防止肠道屏障受损进而改善早期CKD症状。

图片来源:Sci. Adv.


本君觉得这篇文章除了严密且层层递进的逻辑性值得学习外,在研究加工食品和微血管疾病之间的关系时,切入点也非常有特色。他们选择食品中美拉德反应的产物AGEs为主要影响成分研究其诱发早期CKD症状的机制。这似乎隐含着“凡事皆有两面”的哲理。至于膳食纤维的恢复作用嘛,本君觉得还是要客观地看。作者用的膳食纤维对他们做的热加工食品诱发的疾病早期症状有改善,但这并不能成为各位吃货的保护伞……


原文(扫描或长按二维码,识别后直达原文页面,或点此查看原文):

Processed foods drive intestinal barrier permeability and microvascular diseases

Matthew Snelson, Sih Min Tan, Rachel E. Clarke, Cassandra de Pasquale, Vicki Thallas-Bonke, Tuong-Vi Nguyen, Sally A. Penfold, Brooke E. Harcourt, Karly C. Sourris, Runa S. Lindblom, Mark Ziemann, David Steer, Assam El-Osta, Michael J. Davies, Leigh Donnellan, Permal Deo, Nicole J. Kellow, Mark E. Cooper, Trent M. Woodruff, Charles R. Mackay, Josephine M. Forbes, Melinda T. Coughlan

Sci. Adv., 2021, DOI: 10.1126/sciadv.abe4841


(本文由乐只君子供稿)


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