圖片來源：pixabay

來源：環(huán)球科學(xué)

撰文丨楊心舟

為了保證食品的風(fēng)味，許多食品在制作、保存、運(yùn)輸過程中都加入了各種添加劑。但是最新發(fā)表在《科學(xué)·轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》上的研究表明，長(zhǎng)期攝入一種在面包等烘焙食物中添加的防腐劑，會(huì)導(dǎo)致糖尿病和肥胖的發(fā)生。

國(guó)際糖尿病聯(lián)合協(xié)會(huì)最新數(shù)據(jù)顯示，目前全球已經(jīng)有超過4.25億糖尿病患者，而這一數(shù)字仍在不斷攀升，到2045年預(yù)計(jì)將達(dá)到7億。研究估計(jì)每11個(gè)成年人中就有1例糖尿病患者，并且這其中有一半沒有去醫(yī)院確診。糖尿病作為一種慢性疾病，患者往往要承擔(dān)巨大的心理和醫(yī)療負(fù)擔(dān)。而與糖尿病如影隨形的肥胖，其趨勢(shì)同樣不容樂觀，從1975年至今，短短40多年肥胖人群數(shù)目已經(jīng)翻了2倍，目前全球有超過6.5億人體型屬于肥胖或者超重。

食品添加劑與現(xiàn)代病

在過去，許多研究會(huì)把這兩種病癥和基因、遺傳聯(lián)系到一起，但隨著這幾十年來食品工業(yè)的發(fā)展，已經(jīng)讓科學(xué)家無法忽略飲食對(duì)肥胖與糖尿病的影響。在食物的生產(chǎn)、保存、包裝過程中都會(huì)添加許多種化學(xué)物質(zhì)，包括天然存在的物質(zhì)以及人造化學(xué)分子。目前，這些食品添加劑對(duì)人體代謝具有何種作用，這個(gè)問題還很少有明確的證據(jù)來回答。

丙酸 (propionate)是一種短鏈脂肪酸，正常情況下，人體中的微生物是能夠在結(jié)腸中通過發(fā)酵未完全消化的碳水化合物來產(chǎn)生丙酸的，而這些丙酸對(duì)人體是有益的。比如經(jīng)常食用一些富含纖維素的食物，可以讓人更易產(chǎn)生飽腹感，原因就是一些類似丙酸的短鏈脂肪酸在起作用。正因?yàn)槿梭w會(huì)自產(chǎn)自銷，丙酸通過了FDA食品添加劑的審核，經(jīng)常被當(dāng)做一種抑制霉菌生長(zhǎng)的添加劑使用，芝士、烘焙食物，如面包和蛋糕、以及人造香精中都喜歡添加丙酸或丙酸鹽來進(jìn)行防腐。但已經(jīng)有各種研究表明，外源性地?cái)z入和自體產(chǎn)生的丙酸作用并不一樣，外來的丙酸對(duì)個(gè)體的許多代謝過程有重要影響。

早在一個(gè)世紀(jì)前，賓夕法尼亞大學(xué)的A.I.Ringer就發(fā)現(xiàn)，給狗服用丙酸后，其血液中葡萄糖含量顯著提升，他當(dāng)時(shí)認(rèn)為丙酸在體內(nèi)通過特殊的生化途徑轉(zhuǎn)變成了葡萄糖。但奇怪的是，他發(fā)現(xiàn)葡萄糖的實(shí)際產(chǎn)出和理論產(chǎn)出量并不對(duì)等。之后陸續(xù)有實(shí)驗(yàn)在包括綿羊、大鼠在內(nèi)的其它哺乳動(dòng)物中也重復(fù)出了Ringer的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。之后就鮮有人關(guān)心這一問題，直到2016年，耶魯大學(xué)的Gerald I。 Shulman等人才具體計(jì)算出不對(duì)等的原因：外源性丙酸直接轉(zhuǎn)換成的葡萄糖實(shí)際上只占到葡萄糖升高總量的5%。那多余的血糖從何而來?

人體內(nèi)的糖代謝工廠

人體在攝入大量食物后，血糖濃度會(huì)急速上升，但是體內(nèi)有一套完整的糖代謝系統(tǒng)，可以保證糖及時(shí)地被細(xì)胞吸收，并被轉(zhuǎn)換成能量使用，而胰島素(insulin)是完成這一過程的關(guān)鍵激素。胰島素是當(dāng)胰島β細(xì)胞受葡萄糖、果糖等刺激而分泌的一種蛋白質(zhì)激素，其是機(jī)體內(nèi)唯一降低血糖的激素，可以促進(jìn)人體糖原、脂肪、蛋白質(zhì)合成。因此，正常情況下人體在進(jìn)食后血糖水平會(huì)很快恢復(fù)至正常值。

在許多II型糖尿病患者以及肥胖人群中，會(huì)出現(xiàn)胰島素抵抗(insulin resistance)的情況。此時(shí)細(xì)胞對(duì)胰島素的敏感性大大降低，為了避免高血糖對(duì)其它器官造成損傷，胰島β細(xì)胞會(huì)加速工作釋放更多的胰島素來進(jìn)行代償，造成血液中胰島素偏高。這個(gè)時(shí)候，往往是身體自主代償?shù)囊粋€(gè)過渡期，之后則可能會(huì)演變成糖尿病。

在2012年，薩里大學(xué)的研究人員進(jìn)行了一項(xiàng)人體測(cè)試，他們發(fā)現(xiàn)受試者攝入面包中添加的丙酸后體內(nèi)胰島素水平迅速上升，達(dá)到正常進(jìn)食才會(huì)出現(xiàn)的水平，并產(chǎn)生了胰島素抵抗的特點(diǎn)。但當(dāng)時(shí)的這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)只是短期內(nèi)觀察到了這一結(jié)果，還不能直接將外源性丙酸和糖尿病、肥胖等完全聯(lián)系起來。

“近些年來肥胖和糖尿病等代謝疾病患者數(shù)目急劇增長(zhǎng)，這讓我們不得不想到環(huán)境因素對(duì)身體造成的影響，”研究的作者之一Amir Tirosh表示，“而最容易影響代謝的就是食物，現(xiàn)在我們每天攝取的食物中，都有數(shù)不清的添加劑，但很少有人關(guān)注其對(duì)身體代謝的影響。”

食品中的丙酸影響糖代謝

昨日，來自哈佛大學(xué)公共衛(wèi)生學(xué)院的研究人員完成了一項(xiàng)更全面、實(shí)驗(yàn)周期更長(zhǎng)的實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)從食品中攝入的丙酸在短期內(nèi)會(huì)導(dǎo)致高血糖、胰島素偏高，而且長(zhǎng)期攝入將會(huì)造成肥胖和胰島素抵抗等更嚴(yán)重的癥狀。

他們首先給小鼠喂食了丙酸，發(fā)現(xiàn)小鼠服下后體內(nèi)許多激素水平會(huì)在短期內(nèi)顯著升高。最關(guān)鍵的三種激素包括胰高血糖素(glucagon)，其作用與胰島素相反，會(huì)促使糖原分解，提升血糖濃度;去甲腎上腺素(norepinephrine)，其能夠調(diào)節(jié)血壓，同時(shí)也能提升血糖水平;另外還有脂肪酸結(jié)合蛋白4(FABP4)，其曾被認(rèn)為參與了脂肪酸代謝過程。在這三種激素急劇升高共同作用下，小鼠迅速產(chǎn)生了高血糖癥狀。

而為了彌補(bǔ)以前實(shí)驗(yàn)的研究不足，研究者在小鼠的飲用水中添加了低量的丙酸，劑量相當(dāng)于平時(shí)人們從食物中攝取的量差不多。連續(xù)服用20周之后，小鼠體重明顯增加，并伴隨著胰島素抵抗癥狀的出現(xiàn)。

此次研究同樣進(jìn)行了小規(guī)模的人體測(cè)試，受試者被分成兩組，一組進(jìn)食添加了丙酸的食物，另一組則添加了安慰劑。在持續(xù)食用一周后，人體展現(xiàn)出與小鼠一樣的變化，包括血液中胰島素增高和胰島素抵抗的癥狀，食用含丙酸食物的人需要更長(zhǎng)的時(shí)間才能恢復(fù)到正常的血糖水平。

我們通過口腔攝入含丙酸添加劑的食物后，會(huì)激活我們的交感神經(jīng)系統(tǒng)，并促使體內(nèi)胰高血糖素和脂肪酸結(jié)合蛋白4等激素的升高。受到激素影響，肝糖原持續(xù)分解，血糖升高。身體開始分泌更多胰島素進(jìn)行代償降低血糖濃度，最終導(dǎo)致胰島素抵抗和肥胖產(chǎn)生。

其實(shí)類似丙酸的短鏈脂肪酸是可以由體內(nèi)微生物通過代謝產(chǎn)生的，科學(xué)家一直認(rèn)為細(xì)菌產(chǎn)生的丙酸不僅不會(huì)造成血糖和胰島素升高，反而會(huì)對(duì)身體有益。但這項(xiàng)研究已經(jīng)表明，自身產(chǎn)生的丙酸和外界攝入的丙酸并不具有相同的功能，研究者推測(cè)，這是因?yàn)閺氖澄镏袛z入會(huì)極大地增加細(xì)胞和丙酸的接觸，而細(xì)菌產(chǎn)生的僅僅只會(huì)局限在結(jié)腸部分。

“現(xiàn)在的食品中含有各種各樣的添加劑，現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn)了長(zhǎng)期攝入丙酸會(huì)對(duì)身體產(chǎn)生不良影響，”論文的第一作者Amir Tirosh認(rèn)為，這只是一個(gè)開始，因?yàn)檫@提示我們還有更多的添加劑需要去研究，尤其是長(zhǎng)期食用它們會(huì)對(duì)人體代謝產(chǎn)生什么影響。