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Chan公共学校领导的一项新研究,一组给予含有1克丙酸盐作为添加剂的膳食

2020年4月10日 - 职业教育
Chan公共学校领导的一项新研究,一组给予含有1克丙酸盐作为添加剂的膳食

美国哈佛大学T.H.Chan公共卫生学院领导的一项研究显示,食用广泛用于烘焙食品、动物饲料和人造香料的丙酸盐,可能是一种“代谢干扰物”,增加了人类患糖尿病和肥胖症的风险。该研究近日已发表在Science
Translational Medicine上。

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全球已有超过4亿的糖尿病患者,到2040年,发病率预计将增加40%。在过去50年中,糖尿病和肥胖症病例的激增表明,环境和饮食因素在影响这一流行病的蔓延。研究人员已经提出,包括用于烹调或保存食物的食品添加剂可能是一个因素,但鲜有研究对这些分子进行评估。

图片来源: CC0 Public Domain

根据Harvard TH
Chan公共学校领导的一项新研究,消费丙酸盐(一种广泛用于烘焙食品,动物饲料和人工香料的食品成分)似乎会增加与肥胖和糖尿病风险相关的几种激素水平。健康与来自以色列布莱根妇女医院和谢巴医疗中心的研究人员合作。

该研究将焦点集中在丙酸盐,这一天然的有助于防止食物上形成霉菌的短链脂肪酸。首先给小鼠注射了丙酸盐,发现它迅速激活其交感神经系统,导致激素的激增,包括胰高血糖素、去甲肾上腺素和一种新发现的称为脂肪酸结合蛋白4(FABP4)的糖异生激素。这反过来又导致小鼠从肝细胞中产生更多的葡萄糖,从而导致高血糖,这是糖尿病的一个明确特征。此外,将小鼠长期暴露于每日低剂量的丙酸盐中,其剂量相当于人类通常摄入的丙酸盐剂量,会导致其体重显著增加和胰岛素抵抗。

根据国际糖尿病联合会的统计,全球约有4.15亿人患有糖尿病。预计到2040年,糖尿病发病率将进一步增加50%以上,成为全球健康面临的最大威胁之一。

该研究结合了人类和小鼠研究中随机安慰剂对照试验的数据,表明丙酸盐可引发一系列代谢事件,导致胰岛素抵抗和高胰岛素血症

这是一种以过量胰岛素为特征的疾病。研究结果还表明,在小鼠中,长期暴露于丙酸盐会导致体重增加和胰岛素抵抗。该研究将于2019年4月24日在线发表在Science
Translational Medicine上。

了解食物中的成分如何影响身体在分子和细胞水平的新陈代谢,可以帮助我们制定简单而有效的措施来解决肥胖和糖尿病的双重流行问题,GkhanS。Hotam
?? l?gil,James Stevens
Simmons教授说。遗传与代谢研究所,哈佛陈学院SabriÜlker代谢研究中心主任。

全球有超过4亿人患有糖尿病,尽管为遏制这种疾病作出了大量努力,但预计到2040年糖尿病发病率将增加40%。在过去的50年中,糖尿病和肥胖的激增率表明,环境和饮食因素必然会影响这种流行病的发展。研究人员已经提出,包括用于制备或保存食物的成分的膳食成分可能是一个促成因素,但很少有研究评估这些分子。

为了将这一发现应用于人类,建立了一项包括14名健康参与者的双盲、安慰剂对照研究。参与者被随机分为两组:一组给予含有1克丙酸盐作为添加剂的膳食,另一组给予含有安慰剂的膳食。在餐前和餐后15分钟内采集血样,之后每30分钟采集一次,共持续4小时。研究结果表明,食用含有丙酸盐膳食的参与者在进食后不久,就出现去甲肾上腺素、胰高血糖素和FABP4的水平明显增加,丙酸盐可能作为“代谢干扰物”增加人类糖尿病和肥胖的风险。

过去50年来,肥胖和糖尿病发病率急剧上升,这表明环境和饮食因素在一定程度上影响这一流行病的增长。研究人员认为,饮食成分(包括制备或保存食物的成本在内)是一个重要因素
,但很少有研究对这些分子进行评估。

在这项研究中,研究人员专注于丙酸盐,一种天然存在的短链脂肪酸,有助于防止霉菌在食物上形成。他们首先向小鼠施用这种短链脂肪酸,发现它迅速激活交感神经系统,导致激素激增,包括胰高血糖素,去甲肾上腺素和一种新发现的称为脂肪酸结合蛋白4(FABP4)的糖异生激素。这反过来导致小鼠从肝细胞产生更多的葡萄糖,导致高血糖

糖尿病的一个明确特征。此外,研究人员发现,用一剂丙酸盐长期治疗小鼠,其剂量相当于人类通常消耗的量,导致小鼠体重显着增加,以及胰岛素抵抗。

为了确定小鼠的发现如何转化为人类,研究人员建立了一项双盲安慰剂对照研究,其中包括14名健康参与者。参与者被随机分为两组:一组接受含有1克丙酸盐作为添加剂的膳食,另一组接受含有安慰剂的膳食。在餐前,餐后15分钟内收集血液样本,之后每30分钟收集血样4小时。

研究人员发现,食用含有丙酸盐的膳食的人在进食后不久就会出现去甲肾上腺素显着增加以及胰高血糖素和FABP4的增加。研究结果表明丙酸盐可能作为代谢破坏者,可能增加人类糖尿病和肥胖的风险。研究人员指出,虽然美国食品和药物管理局普遍认为丙酸盐是安全的,但这些新发现值得进一步研究可用于食品制备的丙酸盐和潜在替代品。

过去50年来肥胖和糖尿病发病率急剧上升表明参与了环境和饮食因素。一个值得注意的因素是常见食物中的成分。我们每天接触数百种这类化学物质大多数尚未对其潜在的长期代谢效应进行详细测试,特拉维夫大学萨克勒医学院医学副教授,以色列谢巴医学中心内分泌科主任Amir
Tirosh说。和哈佛陈学校的研究员。

参考文献:

近日,Harvard TH
Chan公共卫生学院领导的一项新研究发现,常用食品添加剂丙酸盐在小鼠与人体的实验中被发现对新陈代谢产生负面影响,包括提高对胰岛素的抵抗力,隐性增加患糖尿病的风险。该研究结果于2019年4月24日发表在《Science
Translational Medicine》杂志上。

The short-chain fatty acid propionate increases glucagon and FABP4
production, impairing insulin action in mice and humans. DOI:
10.1126/scitranslmed.aav0120.
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DOI: 10.1126/scitranslmed.aav0120

丙酸盐,一种天然存在的短链脂肪酸,有助于防止食物上的霉菌形成。它常常被添加到动物饲料和人类食品(如奶酪,烘焙食品和人造香精)中,有助于防止食物上的霉菌形成。

在小鼠试验中,通过给小鼠投喂丙酸盐类食物,会发现它迅速激活交感神经系统,导致激素增加,包括胰高血糖素(可将肝脏的糖原转化成糖释放进入血液)、去甲肾上腺素(参与血压调节,也能升高血糖)、以及一种新发现的称为脂肪酸结合蛋白4的葡萄糖异生激素。这进而导致小鼠从肝细胞中产生更多的葡萄糖,导致高血糖,这也是糖尿病患者的一个明显特征。此外,研究人员还发现,长期注射丙酸盐剂量的小鼠,不仅会有明显的体重增加,并且还会出现对胰岛素的抵抗作用。

为了确定这些小鼠的发现是否同样适用于人类,研究人员建立了一项双盲安慰剂对照研究,共纳入14名健康参与者。参与者被随机分为两组:一组接受含有1克丙酸盐作为添加剂的膳食,另一组接受含有安慰剂的膳食。在餐前和、餐后15分钟内收集血液样本,之后4小时内每30分钟收集血样。研究人员发现,与小鼠实验结果相同,食用丙酸盐膳食的人在进食后不久就出现了去甲肾上腺素的显着增加,并且胰高血糖素和FABP4也增加。

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胰高血糖素和FABP4是丙酸盐所诱导高血糖症的必需要素

小鼠和人类的研究结果表明,丙酸盐可能是一种“代谢的破坏者”,会增加人类糖尿病和肥胖症的风险。虽然丙酸盐被美国食品和药物管理局批准是安全的,但这些新发现为进一步研究丙酸盐和可用于食品制备的潜在替代品提供了依据。

在这项研究中,研究人员还发现一个有趣的现象,FABP4与胰高血糖素的生物活性之间存在明显的相互作用,而当FABP4存在遗传基因缺失或形成药理中和时,所食用的丙酸盐不能诱导高血糖的发生。所以,FABP4可能是胰高血糖素所诱导糖原分解的必需要素,并且可以作为真正的反调节内分泌信号。因此,Harvard
TH
Chan公共卫生学院研究人员表示,在接下来的研究中,需要对FABP4与胰高血糖素之间的关系做更多的研究,探究丙酸盐与糖尿病、肥胖之间的关系,为糖尿病等代谢病的治疗提供新方法。

End

参考资料:

1]The short-chain fatty acid propionate increases glucagon and FABP4
production, impairing insulin action in mice and humans

2]Could a popular food ingredient raise the risk for diabetes and
obesity?

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