20世紀中期以後，慢性炎症疾病發病率的增加與精加工食品消費的增加大緻平行，這一事實表明，這類食品的某些成分可能會促進炎症。

精加工食品的一個顯著特征是使用一種或多種乳化劑或增稠劑(以下簡稱乳化劑)，添加它們是為了改善食品質地和延長保質期[1]。目前，常用的膳食乳化劑根據來源主要分為兩類，一類是天然産物如卵磷脂；另一類是人工合成的産物，如羧甲基纖維素(CMC)、山梨醇酐單硬脂酸酯、硬脂酸甘油酯和聚山梨酯80等[1-2]。

體外和動物研究表明，膳食乳化劑對腸道炎症、腸道代謝疾病具有負面影響[2]。其中CMC就被發現會促進與腸道菌群失調相關疾病的發展，如炎症性腸病[3]、代謝綜合征[4]。然而，CMC對健康人的影響仍未得到充分研究。

近日由法國國立衛生與醫學研究所(INSERM) Benoit Chassaing博士、美國佐治亞州立大學Andrew T Gewirtz博士和美國賓夕法尼亞大學James D. Lewis醫學博士領銜的研究團隊在Gastroenterology期刊發表重要成果[1]。

他們通過一項随機、雙盲、對照臨床研究證實，大量攝入常見的膳食乳化劑CMC會對人體腸道菌群、代謝組和腸屏障造成損害，從而可能增加一系列慢性炎症疾病的發生風險。

模式圖

這項研究共納入了16名年齡介于18-60歲的健康志願者，他們沒有疾病史或代謝綜合征。在試驗前，所有志願者都經曆了大約80小時的無乳化劑飲食。試驗共進行了11天，沒有志願者中途退出。

試驗開始後，所有的志願者遵循相同的西式飲食，食物由賓夕法尼亞大學人類現象科學中心（CHPS）代謝廚房提供。飲食中卡路裡的常量營養素比例為：55%的碳水化合物，30%的脂肪和15%的蛋白質。CHPS提供的飲食被認為是健康的，健康飲食指數(HEI)得分為75。

志願者被随機分為兩組，一組為每天食用不含乳化劑CMC的對照飲食組(n=9)，一組為每天額外補充15g CMC的飲食幹預組 (n=7)。所有的志願者每天食用3份布朗尼和3份冰糕，每份含有0或2.5g CMC（共0或15g）。因此，兩組志願者的基礎飲食保持一緻，區别在于吃的布朗尼和冰糕裡是否含有CMC。

試驗結束後，兩組志願者的體重都減少了約1公斤，血糖控制也有适度改善。除了CMC組志願者血清胰島素水平有中度顯著下降外，其餘生理指标如體重，與對照組相比，沒有顯著差異(圖1C-D)。相比對照組，CMC幹預沒有影響腹脹(圖1E)，但是，CMC幹預組餐後腹痛評分顯著提高，表明CMC組志願者腹部不适更明顯(圖1F)。

圖1食用羧甲基纖維素CMC對志願者代謝參數的影響

在試驗期間，研究者對所有志願者進行了腸道菌群16s rRNA測序。與對照組相比，CMC幹預組腸道菌群結構盡管沒有發生足夠顯著的變化，但是，從第9天開始，CMC幹預組相較對照組有更大幅度的變化趨勢(圖2A)。

圖2A CMC組和對照組菌群結構變化趨勢

更為重要的是，與對照組相比，CMC幹預組腸道菌群豐富度顯著降低了，表現為均勻度和α多樣性指數——Shannon指數顯著降低(圖2B)。

圖2B CMC和對照組腸道菌群均勻度和Shannon指數對比

為了進一步研究CMC對腸道菌群組成的影響，研究者對第4天和第14天收集的志願者糞便樣本進行了宏基因組測序。測序數據顯示，與對照相比，CMC組志願者多種微生物代謝途徑顯著改變，這表明CMC誘導的腸道菌群改變可能對菌群功能産生廣泛影響。

有很多已知的代謝物已被證實參與宿主與腸道菌群互作，研究人員也對這些代謝物進行了分析，與對照組相比，CMC組志願者糞便中脂多糖、鞭毛素和脂質素-2(炎症标志物)的水平沒有顯著變化。但是，從9天開始，CMC組志願者糞便代謝組與對照組志願者糞便代謝組顯著不同（圖3D）。

圖3D CMC組志願者糞便代謝組與對照組志願者糞便代謝組對比

CMC組志願者糞便代謝組中與微生物相關的一系列代謝物(包括短鍊脂肪酸和必需氨基酸)被消耗殆盡。這些變化在3天後就很明顯了，并且在14天的試驗期間都保持着，大約1個月後(第48天)和3個月後(第107天)再次取樣時，這些變化消失了。

一系列慢性炎症疾病(包括炎症性腸病、代謝綜合征和癌症)最顯著的一個特征是腸道菌會侵入正常情況下近乎無菌的内部黏液層。

研究者對所有志願者腸道菌-上皮距離進行了測量。平均而言，在研究過程中，對照組和CMC幹預組的腸道菌-上皮距離沒有改變。然而，在CMC組中，有2名年齡較大的男性個體(CMC-sensitive)該參數顯著降低(圖4A)，他們的腸道活檢顯示，細菌非常接近腸上皮黏液層。

圖4A

此外，這兩位志願者的糞便脂多糖(LPS)水平顯著升高(圖4D)。對糞便宏基因組數據分析發現，這兩位志願者在菌群β多樣性有顯著的改變。除此之外，他們的其他指标無顯著差異(如體重、身高、BMI)。

圖4D

流行病學和體外研究證實大部分膳食乳化劑對人體腸道菌群的結構和功能具有負面影響，因此非常有必要從腸道菌群角度對這類添加劑的安全性進行評估。這項研究首次利用随機雙盲人體臨床試驗評估了常見的乳化劑CMC對人體腸道菌群的影響，現實和實用意義巨大，充分提示我們需要更加重視對膳食乳化劑的合理使用和安全評估。

美中不足的是，本次臨床試驗為小樣本、短周期試驗，結論還需要進一步驗證。此外，本次臨床試驗中CMC的幹預劑量達到每天15g，實際上正常人每天攝入的總乳化劑劑量也不一定能達到該劑量。因此，需要更大的、精心設計的安慰劑對照人體臨床研究，進一步評估膳食乳化劑對人體腸道菌群的影響。

參考文獻

[1] Chassaing B, Compher C, Bonhomme B, et al. Randomized controlled-feeding study of dietary emulsifier carboxymethylcellulose reveals detrimental impacts on the gut microbiota and metabolome [published online ahead of print, 2021 Nov 10]. Gastroenterology. 2021;S0016-5085(21)03728-8. doi:10.1053/j.gastro.2021.11.006

[2]Naimi S, Viennois E, Gewirtz AT, Chassaing B. Direct impact of commonly used dietary emulsifiers on human gut microbiota. Microbiome. 2021;9(1):66. Published 2021 Mar 22. doi:10.1186/s40168-020-00996-6

[3] Caruso R, Lo BC, Núñez G. Host-microbiota interactions in inflammatory bowel disease. Nat Rev Immunol. 2020;20(7):411-426. doi:10.1038/s41577-019-0268-7

[4] Dabke K, Hendrick G, Devkota S. The gut microbiome and metabolic syndrome. J Clin Invest. 2019;129(10):4050-4057. doi:10.1172/JCI129194

責任編輯丨應雨妍

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!