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加工食品和肥胖与肠道健康之间有什么关系?会有怎样的健康危害?

时间:2019-11-20 10:53:47  来源:  作者:

        据2016年的统计数据,全球18岁及以上人口中39%超重,13%肥胖,现在这一比例更高了。身高体重指数和腰臀比的升高是肥胖的两个重要参数,也是非传染性疾病的危险因素,包括心血管疾病、癌症、呼吸系统疾病和糖尿病。根据世界卫生组织的数据,仅心血管疾病每年就造成2690万人死亡,所有非传染性疾病加起来占世界每年死亡人数的71%。不健康的饮食、缺乏体育活动和过度饮酒与吸烟都是非传染性慢性疾病的危险因素。

        加工食品和肥胖与肠道健康之间有什么关系?会有怎样的健康危害?

        全球肥胖问题的发生促使世界各地的研究人员开始关注人类饮食和生活方式对能量平衡和体重趋势的影响。能量消耗的降低以及能量摄入增加被认为是引发肥胖的主要因素。那么,这种能量不平衡是如何发生的以及为什么会发生得如此普遍呢?为什么这种现象如此难以控制呢?

        

        全球肥胖问题的流行可以归因于世界范围内农业工业体系的重大变化。从1850年以来,特别是第二次世界大战之后,蔗糖、高果糖玉米糖浆和植物油的生产和消耗越来越多;谷物经过剧烈碾磨和筛分最后得到的是没有纤维和胚芽的高度精制面粉,从而改变了营养价值;而用谷物代替草饲养动物的做法给我们提供的肉类比野生动物或食草动物含有更高的饱和脂肪含量……

        

        20世纪80年代,人们观察到胃部减肥手术可以在显著减轻体重之前稳定患者的代谢参数,所以人们提出肥胖与肠道健康之间的联系。现在人们已经发现肥胖者所携带的肠道菌群明显不同于苗条的人,而且肥胖表型似乎可以通过肠道微生物而传播。更重要的是,肥胖者的肠道菌群功能也发生了改变,可以从食物中摄取更多的能量以及影响其它途径,包括肠促胰岛素的产生、肠道蠕动和低级炎症等等,表明肠道微生物可能在肥胖的发生中发挥作用。

        加工食品和肥胖与肠道健康之间有什么关系?会有怎样的健康危害?

        我们也知道,我们的饮食可以对肠道菌群组成产生的深远而迅速的影响。例如,配方奶粉喂养和母乳喂养的宝宝的肠道菌群明显不同,高脂肪饮食和高碳水化合物饮食对肠道菌群的影响也不同。根据肠道中大量出现的细菌种类的差异, 将人体肠道微生物分为3 种肠型,这与遗传背景、种族、性别、年龄及体重系数等无关, 而与长期的饮食习惯相关。

        

        提到饮食,我们就不得不提加工食品了,加工食品一般都会被扣上垃圾食品的恶名,把它和肥胖、代谢性疾病以及各种非传染性慢性疾病联系到一起。

        

        虽然食品加工从史前时代就开始了,并且是人类社会为保护食品的安全、保存、消化吸收和风味所不可或缺的,但是近些年的社会经济发展导致食品和饮食模式发生了变化,开始对健康产生影响。自19世纪以来,人们引进了新技术,从罐装和巴氏杀菌,再到随后的各种物理和化学过程。特别是第二次世界大战之后,食品行业管理委员会关注的焦点发生了转变,消费者的满意度以及利润和便利性成为他们努力追求的目标。这给我们留下了一系列高度加工的食品,这些食品通常非常美味和便宜,但是含有高热量、高糖、高脂肪和高盐以及很少的纤维。

        

        不过加工食品远不止高脂高糖低纤维这么简单,加工食品的许多其它特征也将通过影响肠道而增加肥胖、代谢性疾病和其它非传染性慢性疾病的风险。

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        能量密度和膳食纤维

        

        加工食品通常含有较高的热量,它们通常是高脂肪、高糖以及低膳食纤维和低水含量。膳食纤维和水通常只提供很少的热量或不提供热量,更重要的是,它们与增加饱腹感有关。这些特征也许可以帮助解释为什么加工食品是超重的重要诱因。

        

        膳食纤维在人类肠道中不能被消化或吸收,所有摄入的膳食纤维最终都进入结肠,在那里被肠道细菌发酵,产生各种代谢产物。肠道细菌发酵膳食纤维产生的短链脂肪酸能够通过影响肠道L细胞分泌饱腹感激素以及脂肪细胞产生瘦素或者通过直接作用于下丘脑来调节饱腹感。

        

        膳食纤维的摄入对非传染性疾病还有许多其它有益影响。例如,丁酸是由肠道细菌在膳食纤维发酵过程中产生的短链脂肪酸之一,它可以为结肠细胞提供能量,保持肠道内壁的健康和完整,并可能降低肠道炎症和结肠癌的风险。低度肠道炎症与肥胖和代谢性疾病的关系越来越密切,因此,膳食纤维的摄入与胰岛素敏感性改善和更健康的血脂水平有关。

        

        此外,纯天然食物的自然结构会在一定程度上限制营养物质在肠道中的可获得性,而食品加工可能比人类烹饪、咀嚼和消化更能人为地提高营养物质的可获得性。增加天然的富含膳食纤维的低加工食品的摄入在提升饱腹感和预防体重增加方面似乎是一种更有效更健康的策略。从长远来看,这可能可以在解决全球肥胖问题和其它健康问题方面发挥巨大的作用。

        加工食品和肥胖与肠道健康之间有什么关系?会有怎样的健康危害?

        

        微量营养素缺乏

        

        对于给我们提供能量的大量营养素(脂肪、碳水化合物和蛋白质),我们关注很多。但是,我们很少关注微量营养素的缺乏对健康的影响。研究表明,超加工食品中的微量营养素的含量通常低于天然食品。因此,富含加工食品的饮食,可能会增加某些维生素或矿物质缺乏的风险。

        

        最近的研究表明,在维生素缺乏症发生率较高的地区,肥胖患病率的上升也最为迅速。此外,一些微量营养素的缺乏,比如维生素A、维生素D、B族维生素、锌、铁和钙等,经常与肥胖同时发生。所有这些缺乏都与以肥胖为特征的代谢紊乱有关。例如,维生素A是一种在细胞增殖和分化中发挥作用的分子,维生素A的缺乏与肥胖和体重增加有关;维生素D缺乏与胰岛素抵抗增加有关;缺锌则与氧化应激和炎症状态有关;水溶性维生素(维生素C、B族维生素)的缺乏也与低度炎症有关。其中一些微量营养素和抗氧化剂,比如维生素E、维生素C、β-胡萝卜素和硒等,对瘦素的分泌也有影响,瘦素是脂肪细胞分泌的一种可以调节食欲和脂肪沉积的分子。 

        

        人体中许多微量营养素的关键功能是众所周知的,因此,在宿主水平上缺乏微量营养素导致代谢途径受损的事实是显而易见的。肠道菌群也受到微量营养素缺乏的影响。某些微量营养素对特定的细菌途径或菌株至关重要,比如维生素B2对普氏栖粪杆菌(Faecalibacterium prausnitzii)至关重要;缺乏维生素A、锌、叶酸或铁的饮食会改变肠道菌群的组成和基因表达。长期缺锌的饮食导致肠道菌群组成发生改变、菌群多样性降低、短链脂肪酸的产生减少,而补锌则可以增加肠道健康。 

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        食品添加剂

        

        大多数高度加工和超加工食品都含有食品添加剂。在欧洲立法中,根据食品添加剂在食品中的功能被分为26类。

        

        自19世纪初开始添加食品添加剂以来,如今作为食品添加剂添加的化合物已经超过2500种。多年来,人们就食品添加剂的安全问题展开了激烈的争论,比如,某些食品着色剂和防腐剂被认为与儿童的毒性作用或多动症有关,阿斯巴甜和糖精等人工甜味剂被认为与癌症有关,亚硝酸钠被认为与胃癌有关,而高果糖玉米糖浆被认为与全球肥胖流行有关。为了回应公众的担忧以及20世纪90年代的几起食品丑闻,食品监管机构开始规范食品添加剂的使用,规定了食品添加剂的使用原则、允许使用的食品添加剂类种、使用范围及最大使用量或残留量。现有的食品添加剂已经或正在重新评估其安全性,新的食品添加剂必须经过严格的评估才能被接受使用。尽管如此,大多数食品添加剂从来没有被评估过对人体肠道微生物生态系统的影响。近年来,关于一些食品添加剂对肠道菌群影响的研究,为我们对这些食品添加剂的安全性问题以及它们在肥胖和代谢性疾病等健康问题的发生中的作用提供额外的见解。

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        人工甜味剂

        

        人工甜味剂是最广泛使用的食品添加剂之一,我们通常认为人工甜味剂在糖尿病、口腔保健和体重控制方面是有益的。然而,另一方面,其中一些人工甜味剂由于其有害作用也受到的密切关注,比如三氯蔗糖和阿斯巴甜被报道与癌症发生有关,而甜蜜素和安赛蜜被认为会产生有毒代谢产物。近年来的研究开始发现,人工甜味剂似乎并不像我们认为的那样对肥胖和代谢综合征有益,研究表明食用人工甜味剂与体重增加、腰围增加以及代谢综合征之间存在着正相关关系。人工甜味剂对肠道菌群的影响也正开始受到关注。

        

        人工甜味剂对肠道菌群组成、酶活性和氨基酸代谢有显著影响。研究人员在小鼠的食物或饮水中添加阿斯巴甜、糖精或三氯蔗糖等人工甜味剂,其浓度与人体每日允许摄入量相当,结果发现它们可以显著影响肠道菌群组成,与此同时,可诱导葡萄糖耐受不良。其中,糖精的作用最为明显。此外,一项比较了381人的糖精摄入数据和他们的健康参数的营养研究以及一项小规模的干预研究证实了糖精对葡萄糖耐受不良和肠道菌群组成的影响。

        

        除了对肠道菌群的影响之外,食用人工甜味剂还可能通过其它机制导致体重增加或代谢紊乱。比如,食用人工甜味剂可能通过刺激肠道的甜味受体,增强胃肠道对葡萄糖的吸收;另外,食物的甜味和热量含量之间不成比例可能导致能量摄入失调或过度补偿。

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        乳化剂

        

        由于其独特的亲脂性和亲水性,食品乳化剂被应用于食品中,以保持其质地、流动性、颜色、耐热性、抗霉菌性等。乳化剂的使用仍在逐年增加。

        

        2009年,研究人员调查了羧甲基纤维素(一种常用的膳食乳化剂)与肠道炎症之间的关系。肠道炎症与小肠细菌过度生长以及细菌在肠道上皮细胞的易位有关,而羧甲基纤维素可以触发这种细菌易位。

        

        关于乳化剂与肥胖和非传染性疾病相关的最有名的一项研究是美国乔治亚州立大学Andrew Gewirtz教授的研究小组进行的。他们发现羧甲基纤维素和聚山梨酯-80都能引起肠道黏液层的细菌易位,使它们更容易引起宿主的炎症反应。同时,肠道菌群多样性降低,菌群组成发生改变:拟杆菌目细菌的相对丰度降低,而一些降解黏液的和粘附性的细菌物种增加,表明乳化剂的使用导致肠道菌群失调。乳化剂的使用还增加了肠道通透性和肠道菌群的促炎潜力。 

        

        其它研究发现,乳化剂羧甲基纤维素和聚山梨酯-80可通过导致菌群失调和低度炎症增加结肠癌的发生。亦有研究发现,聚山梨酯-80与肝功能障碍、肝硬化和氧化应激有关。

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        高果糖玉米糖浆

        

        前面我们讨论过的人工甜味剂主要是非营养性的,然而,使用最广泛的甜味剂是有营养的,包括蔗糖和高果糖玉米糖浆。它们在肥胖和代谢综合征中的作用的研究也越来越多。最近几十年来,高果糖玉米糖浆的消耗量急剧上升,从1970年的每人每年0.292公斤到2000年的每人每年33.4公斤,与此同时,肥胖率也显著上升。因此,果糖经常被认为是导致肥胖的原因之一。

        

        将果糖与代谢综合征联系在一起的第一种机制是,人体对果糖的代谢与葡萄糖不同,它在肠细胞中被一种不同于葡萄糖的转运体吸收,在肝脏中更容易转化为脂质。因此,过量摄入果糖与非酒精性脂肪肝有关。确实,人类研究表明,过量摄入果糖能够提高空腹血甘油三酯水平和肝内脂质水平,而且比过量摄入脂质或葡萄糖更能降低肝内胰岛素敏感性。 

        

        另一种将果糖与代谢综合征联系起来的机制被称为果糖假说,果糖不像葡萄糖那样会触发胰岛素或瘦素的分泌,所以导致较低的饱腹感,从而导致更高的能量摄入。

        

        富含果糖的饮食也会显著增加小鼠代谢综合征的发生,同时导致肠道菌群组成的显著变化。给这些小鼠移植来自健康小鼠的粪便细菌可以显著改善它们的代谢异常,这表明肠道菌群在果糖引起的代谢紊乱中发挥了重要作用。

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        热加工和晚期糖基化终末产物的产生

        

        食品的热加工是现代食品生产中的一种常见做法,能够延长食物的保质期,提供更好的风味、色泽和质地。然而,过多地使用热加工会损害食物的营养成分。热敏性维生素和植物化学物质会被破坏,食物成分会发生相互作用,降低它们的消化率并产生新的、有时甚至对健康有害的化学物质。

        

        美拉德反应是加热时发生的一个重要反应,这是食品加工过程中还原糖与氨基酸经过一系列复杂的反应,最终形成类黑素的过程。晚期糖基化终末产物就是通过美拉德反应等途径形成的稳定聚合产物。蛋白质以及脂质和核酸的糖基化也在人体内自然发生。当血液中的晚期糖基化终末产物水平过高时,将对健康极为不利,它们要么来自内源产生的,要么是从食物中吸收的。晚期糖基化终末产物主要有两种致病机制:第一,使身体蛋白质糖基化,改变它们的结构和功能;第二,与晚期糖基化终末产物受体结合,调节炎症反应。胰岛素抵抗、糖尿病、体重增加、血管问题、类风湿和骨关节炎等都与晚期糖基化终末产物介导的炎症反应有关。

        

        关于晚期糖基化终末产物对肠道菌群影响的研究很少,但是正越来越受到关注。肠道对食物来源的晚期糖基化终末产物的吸收只有大约10-30%,此外,在美拉德反应之后,蛋白质的消化率会严重降低。因此,晚期糖基化终末产物的绝大部分都进入到结肠,从而可能对肠道菌群产生影响。研究发现,摄入富含晚期糖基化终末产物的食物以后,肠道中双歧杆菌和乳酸菌的数量显著降低。另有研究发现,经过加热处理的富含晚期糖基化终末产物的饮食会降低肠道菌群多样性,增加肠道通透性。因此,加工食品中的晚期糖基化终末产物也是肠道菌群的干扰因素之一,从而可能对人类健康产生影响。

        加工食品和肥胖与肠道健康之间有什么关系?会有怎样的健康危害?

        总而言之,加工食品的所有这些特征都可能在某种程度上与肥胖、代谢综合征和非传染性疾病有关。微量营养素缺乏与代谢综合征中出现的氧化应激、胰岛素抵抗、瘦素分泌等有关,非营养性人工甜味剂与胰岛素抵抗有关,食品乳化剂似乎会加剧肠道炎症,果糖摄入过多可能会影响肝脏健康。此外,在食品加工热处理过程中形成的晚期糖基化终末产物与全身炎症、动脉粥样硬化和骨关节炎有关。

        

        加工食品的所有这些特征也都已被证明或多或少地影响或干扰肠道菌群,破坏肠道菌群功能。而肠道菌群作为饮食与人类健康、肥胖和非传染性疾病之间的联系的重要性已经得到了证实。因此,肠道菌群的破坏可能是加工食品与代谢综合征相关的一个重要机制。

        

        加工食品都是有害的吗?

        

        如果我们把所有加工食品都给扣上“垃圾食品”“有害”的标签,似乎是有失公允的。我们所吃的任何已经包装好的,改造过的食物都算是加工食品。可能是烹饪过的、可能是冷冻过的、可能是罐装包装过的,可能经过防腐处理,也可能经过其它处理,总之对于食物的任何形式的处理的都算是在加工,所以说并不是所有的加工食物都是对健康有害的。

        

        食品加工过程改变了食品的营养价值,对健康造成影响。为了更客观地评估加工食品与健康的关系,为了帮助我们选择更健康的食品,我们应该对加工食品进行明确的分类,明确营养价值与健康影响之间的联系。

        加工食品和肥胖与肠道健康之间有什么关系?会有怎样的健康危害?

        人们一直在尝试对加工食品进行分类,其中最有名的是2010年发表的NOVA分类系统,它根据食品加工的程度将加工食品分为4类。NOVA分类系统已经受到了严格的审查,世界粮农组织和泛美卫生组织已将它视为一种宝贵的加工食品营养评价工具。大多数关于超加工食品的摄入与人类健康问题联系起来的调查研究也都是基于该分类系统。

        

        根据NOVA分类系统,可以将食物分为:

        

        第1组:未经加工或最低加工的食品:未加工的食物包括天然的植物种子、果实、叶子、根茎,动物的肉、内脏,蛋、奶以及菌菇、藻类和水;最低加工的食品指通过干燥、粉碎、过滤、巴式杀菌、冷藏、冷冻等方法,使这些天然的食物更易于保存或保证食用安全。

        

        第2组:经过加工的烹饪原料:是指通过压榨、精炼、研磨等工艺从第1组食品中获得,包括烹饪用油、盐等。

        

        第3组:加工食品:包括瓶装蔬菜、罐头、糖渍水果、新鲜面包等,这些食物大都是第1或第2组一起烹饪而成,使这些食物更耐储存或更好吃。

        

        第4组:超级加工食品:包括软饮料、咸甜的包装小吃、加工过的肉制品,这些食物几乎已经看不到天然食物的影子,甚至不含有天然食品的成分,还可能添加各种食品添加