氨基酸系列
食品添加剂:健康还是危险?——从肠道微生物角度分析
发布时间:2024-02-11 23:12:27 来源:18新利luck官网 作者:18新利体育luck官网

  鉴于阿斯巴甜在不同动物和体外研究中存在一定的差异,阿斯巴甜对短链脂肪酸的影响还需要更多的实验研究,但目前可以确定的是,

  需要注意的是,苯丙酮尿症患者苯丙氨酸代谢困难,应控制阿斯巴甜的摄入量。并且在此之前,美国一项研究发现,阿斯巴甜还会导致小鼠产生焦虑行为,这种影响还会跨代遗传。

  阿斯巴甜对革兰氏阴性菌N-酰基高丝氨酸内酯(AHL)具有显著的抑制作用,通过群体感应抑制影响肠道微生物群落的平衡,从而促进消化系统疾病的进展。

  此外,法国一项大规模前瞻性队列研究的结果表明,较高的人工甜味剂消耗量(尤其是阿斯巴甜)与心血管疾病风险增加之间存在潜在的直接关联。

  在怀孕和哺乳期间将小鼠暴露于三氯蔗糖和安赛蜜会改变其后代肠道微生物群的α和β多样性,厚壁菌门增加和潜在抗炎细菌Akkermansia muciniphila的极度减少。

  在炎症性肠病患者的粪便样本中,安赛蜜治疗后抗炎细菌减少,并伴有一些细菌功能改变,如脂多糖和胆汁酸合成。这表明安赛蜜诱导的肠道微生物组和代谢物扰动可能是破坏肠道稳态的因素,这可能会增加炎症性肠病的风险。

  在人类研究中,摄入三氯蔗糖并不会在短期中影响肠道微生物,而年轻人摄入十周可能会导致Blautia coccoides增加和嗜酸乳杆菌减少,并改变肠道菌群和血清中的胰岛素和葡萄糖水平。

  三氯蔗糖的摄入导致了多种代谢物的改变。酪氨酸水平升高,而对羟基苯乙酸和肉桂酸水平降低。这些化合物可以抑制参与色氨酸代谢的活性氧的产生。

  此外,胆汁酸含量受损,盲肠内容物中胆酸浓度较高,胆酸/鹅去氧胆酸比率较高。研究人员认为这些代谢物的变化将导致引发和维持肝脏炎症。

  三氯蔗糖会增加2,4,6,三硝基苯磺酸诱发的结肠炎易感性,并导致拟杆菌门和变形菌门的水平升高,厚壁菌门和放线菌门的数量减少。

  邻苯甲酰磺酰亚胺,俗称糖精。是一种热量为0的甜味剂,其甜度为蔗糖的300~500倍,但吃起来会有轻微的苦味和金属味。大部分糖精会被吸收并最终通过尿液排出,而未被吸收的糖精则通过粪便排出体外。

  此外,用抗生素预处理的糖精暴露小鼠可诱导较低水平的粘膜炎症和肠道屏障功能障碍。这些发现表明肠道菌群失调被认为是介导这些异常的原因。

  盲肠内容物中糖精的高含量与需氧菌群的增加有关。糖精暴露会导致严重的菌群失调,从而导致葡萄糖不耐受。许多增加的类群属于拟杆菌门和梭菌目,但厚壁菌门和蓝藻门减少了。

  在无菌小鼠中无法诱导代谢变化,但在移植肠道微生物群后却发生了代谢变化。糖精还会导致肝脏炎症,导致阿克曼氏菌、棒状杆菌(Corynebacterium)和Turicibacter增加,并减少Anaerostipes、瘤胃球菌(Ruminococcus)和Dorea。

  纽甜的味道比蔗糖甜7000-13000倍。纽甜的摄入降低了粪便微生物组的α多样性并改变了β多样性。

  观察到厚壁菌门数量急剧下降。拟杆菌门,尤其是拟杆菌属的丰度增加。值得注意的是,毛螺菌科和瘤胃球菌科的多种成分显著减少,包括Blautia、Dorea、Oscillospira和瘤胃球菌属。

  纽甜的摄入还改变了肠道微生物组的两种丁酸发酵途径。其中一条途径包括编码t4-羟基丁酰辅酶A脱水酶、丁酰辅酶A脱氢酶和乙酸辅酶A转移酶的三个基因的减少。这些基因参与了琥珀酸发酵为丁酸的过程。

  另一方面,有关丙酮酸发酵丁酸的上游基因也被下调。此外,氨基酸代谢、脂多糖生物合成和抗生素生物合成增强,而脂肪酸和碳水化合物代谢途径减少。

  多项研究探讨了人工甜味剂对肠道微生物群和宿主生理功能的影响。他们证明人工甜味剂消耗与胰岛素抵抗和葡萄糖耐受不良增加之间的关联。

  研究表明,与对照小鼠相比,食用糖精的小鼠的聚糖降解显著增加。鉴于肠道细菌将聚糖发酵成短链脂肪酸,接触糖精可能会减少短链脂肪酸的产生。

  丁酸盐通过肠-脑神经回路降低食欲和激活棕色脂肪组织而具有关键的抗肥胖作用。因此富含人工甜味剂的饮食可能与成年人的病态肥胖有关。

  此外,分析了给予糖精6个月后的小鼠肝脏,报告显示,与对照组相比,糖精处理的小鼠肝脏出现明显的肝脏炎症,且TNF-α基因表达升高。

  注:TNF-α是炎症中的关键细胞因子,TNF-α的表达可以激活NFκB通路并诱导细胞损伤和炎症反应。

  如前所述,在动物模型中,人工甜味剂的摄入可能会增加拟杆菌和肠杆菌科。肠杆菌科,如大肠杆菌、克雷伯菌属和变形杆菌属,位于粘膜上皮附近。

  病原体感染、化学诱导的结肠炎或宿主免疫力不足可能导致肠道炎症,并刺激肠杆菌科的生长。因此,人工甜味剂似乎与肠道微生态失调、肠道炎症以及肠易激综合征相关的症状有关。

  多元醇,也叫糖醇,是一种有机物。主要种类有赤藓糖醇、异麦芽酮糖醇、山梨糖醇和木糖醇。它们天然存在于一些水果、蔬菜和蘑菇中。

  其热量约为白糖的一半,并且只会导致血糖轻微变化。它们中的大多数在宿主中不能被很好地吸收或代谢,并且一部分会被结肠中的微生物群发酵。

  赤藓糖醇在自然界中广泛存在,葡萄、梨、蘑菇、地衣中都有赤藓糖醇。摄入赤藓糖醇后,约90%可被小肠吸收,但代谢率很低,并主要以原形通过尿液排出体外。

  在结肠中,肠道菌群可以代谢未吸收的部分。研究证明,摄入赤藓糖醇会导致丁酸和戊酸增加。考虑到到达大肠的赤藓糖醇数量有限,该化合物仅对肠道微生物群的组成产生轻微影响。

  然而,赤藓糖醇会增强肠道微生物群以产生短链脂肪酸,从而减轻肠道炎症。赤藓糖醇被发现可以改善高脂肪饮食中的小肠炎症,并诱导粪球菌属丰度降低。

  尽管缺乏赤藓糖醇对炎症性肠病的直接证据,但它被认为是一种对细菌友好的多元醇,可以稳定肠道微环境,并且可以降解为对炎症性肠病友好的代谢物。

  异麦芽酮糖醇长期以来一直在食品和制药工业中用作甜味剂。微生物可以很容易地降解结肠中未吸收的异麦芽酮糖醇。

  最近的研究认为它是一种益生元。在人类肠道中发酵的异麦芽酮糖醇可提高双歧杆菌的丰度并抑制致病菌,此外还降低了细菌β-葡萄糖苷酶的活性。

  粪便中的短链脂肪酸、乳酸、胆汁酸、中性甾醇、苯酚和对甲酚也发生了变化。一些双歧杆菌菌株可以在体外发酵异麦芽,产生更高含量的丁酸盐。然而,暴露于异麦芽后没有发现不同的基因表达。

  尽管很少有临床试验探讨异麦芽酮糖醇对肠道炎症的影响,但异麦芽酮糖醇可能被认为是一种双歧多元醇,是肠道稳态和微环境的“亲密朋友”。

  木糖醇是是从白桦树、橡树、玉米芯、甘蔗渣等植物原料中提取出来的一种天然甜味剂。木糖醇被认为是一种非致龋性甜味剂,常被应用于口香糖中。

  据报道,木糖醇会影响肠道菌群,并对脂多糖诱导的炎症细胞因子表达具有抑制作用。在一项研究中,摄入包括木糖醇在内的低消化性碳水化合物会导致Anaerostipes spp和粪便中的丁酸盐显著升高。

  木糖醇降低了粪便拟杆菌(Bacteroidetes)和Barnesiella属的水平,而厚壁菌门和普雷沃氏菌(Prevotella)的丰度增加。较低的木糖醇浓度还可以抑制有害的变形链球菌。

  多元醇属于所谓的“FODMAP”(可发酵低聚糖、二糖和单糖以及多元醇)饮食类别。近年来,FODMAP饮食已成为肠易激综合征患者的宝贵治疗选择,对其限制将改善肠易激综合征治疗的结果。

  乳化剂在日常生活中被广泛应用,因为它们能够稳定乳液并通过防止储存期间分离来延长保质期。它们还可以通过食品中的脂肪分子充当胶凝剂和表面活性剂。

  常见的乳化剂包括羧甲基纤维素、聚山梨酯、卡拉胶等。它们存在于各种加工食品中,如酱汁、布丁、人造黄油和冰淇淋,在西方饮食中非常普遍。研究发现乳化剂会通过肠道微生物影响健康。

  羧甲基纤维素(CMC)和聚山梨酯80(P80)常见于食用油、冰淇淋、蛋糕粉、糖霜和巧克力糖浆中。然而,接触乳化剂CMC和P80会对肠道微生物群产生负面影响。

  聚山梨酯80的施用引起了与炎症性肠病类似的人类肠道微生物群的改变,导致有益的双歧杆菌属、重要的短链脂肪酸生产者如粪杆菌属和罕见小球菌属 (Subdoligranulum)以及Clostridium leptum的减少。

  在小鼠中,摄入P80会加剧吲哚美辛诱发的回肠炎,从而降低肠道微生物群的α多样性。包括肠杆菌科在内的硫化物生产者的生长和炎症性肠病相关物种奇异变形杆菌的群集行为得到显著促进。

  群集是一种鞭毛介导的运动,需要营养细胞分化成一种称为群集细胞的特殊细胞类型。奇异变形杆菌的群集能力与其在炎症性肠病中的发病机制高度相关。

  研究发现长期摄入羧甲基纤维素或聚山梨酯80会诱发低度肠道炎症,并促进易患这种疾病的小鼠出现严重结肠炎,最终导致细菌入侵增加。

  卡拉胶,又名角叉菜胶,是从麒麟菜、石花菜、鹿角菜等红藻类海草中提炼出来的亲水性胶体。它们常见于调味牛奶、冰咖啡、乳制品冰淇淋和冷冻甜点中。

  卡拉胶的代谢主要由宿主肠道微生物群进行。因此,肠道微生物直接与卡拉胶相互作用,影响肠道稳态。有趣的是,不同种类和分子量的卡拉胶对宿主有不同的影响。

  低分子量卡拉胶已被证明可以增加肠道通透性并与结肠炎的发生有关。据报道,角叉菜胶会诱发和加重肠道炎症,改变肠道微生物群组成。

  卡拉胶的摄入导致变形菌门和脱铁杆菌门(Deferribacteres)的增加,以及厚壁菌门、放线菌门和拟杆菌门的减少。

  卡拉胶的不同异构体均被认为会对肠道生态产生有害影响。对于人类肠道微生物群,每种异构体都会诱导α-多样性的变化并增加微生物群的促炎潜力。

  κ-卡拉胶和λ-卡拉胶显著富集了拟杆菌,而ι-卡拉胶减少了Faecaliberium,处理后鞭毛蛋白含量更高。κ-卡拉胶在高脂饮食模型中诱导了结肠炎,显著增加了志贺菌并减少了双歧杆菌。两种炎症相关细菌Alistipes finegoldii和Bacteroides acidifaciens的丰度也显著增加。

  然而,高分子量卡拉胶可能具有良好的抗肿瘤和抗氧化活性。此外,之前的研究认为,肠道微生物组的改变仅在饮用水中添加卡拉胶时观察到,而在补充卡拉胶的饮食中则未观察到,这表明与蛋白质等其他食物成分的结合可能改变其构象并消除其对某些细菌的生物利用度。

  在一项研究中,两种协同菌株:Bacteroides xylanisolvens 38F6A4和E. coli 38F6C1是从健康人的粪便中获得的,并给予无菌小鼠,与卡拉胶一起食用时会加剧肠道炎症。

  对于缓解期的溃疡性结肠炎患。


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