肥胖和糖尿病风险与常见食物成分有关

小规模随机人体试验和小鼠研究的综合结果表明，消费丙酸盐是一种常用的食品成分，可广泛用于预防霉菌，增加与糖尿病和肥胖有关的激素水平。这项由哈佛大学陈氏公共卫生学院团队领导的研究发现，在小鼠中，接触低剂量的丙酸激活了交感神经系统，引发了空腹激素的产生，导致胰岛素抵抗和高胰岛素血症。

试验表明，当长期暴露于与保存食物相当的丙酸盐剂量时，动物逐渐增加体重，而人类志愿者的一项小型研究表明丙酸盐可能破坏代谢过程并导致高胰岛素血症。研究人员表示，鉴于丙酸盐在FDA批准的标签下的使用没有特别限制，他们的研究结果具有重要的公共卫生意义。

“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，”詹姆斯史蒂文斯西蒙斯遗传与代谢教授GökhanS。Hotamisligil说。和哈佛陈学院SabriÜlker代谢研究中心主任。Hotamisligil是该团队发表的科学转化医学论文的高级作者，该论文标题为“短链脂肪酸丙酸盐增加胰高血糖素和FABP4的产生，损害小鼠和人类的胰岛素作用”。

作者写道，糖尿病影响全球约4.15亿人，预计到2040年，发病率将增加50%以上。遗传因素无法解释过去半个世纪以来肥胖和糖尿病的快速上升，这表明必须涉及环境和饮食因素。膳食因素可能包括用于保存，加工和包装食品的化学品。“我们每天都接触到数百种这类化学物质，而且大多数化合物尚未经过长期代谢效应的详细测试，”特拉维夫大学Sackler学院医学副教授Amir Tirosh博士说。医学，以色列谢巴医学中心内分泌科主任，哈佛陈学院研究员。

其中一种化学物质，丙酸(丙酸)是一种天然存在的短链脂肪酸(SCFA)，广泛用作食品防腐剂，以防止奶酪，烘焙食品，动物饲料和调味品中的霉菌生长。研究人员指出，之前的研究表明，这种化合物可以刺激动物的葡萄糖生成，因此它也被用作奶牛和绵羊的能量来源，并增加了牛奶的葡萄糖含量。此前一项针对人类的小规模研究也表明，在面包中添加丙酸盐与餐后胰岛素水平高有关，“这表明可能诱导餐后胰岛素抵抗。”

在他们新近报道的研究中，研究小组证明，直接给小鼠施用丙酸盐与剂量相关的血糖和高血糖增加以及血胰岛素水平升高有关。随后发现肝脏中葡萄糖产生的丙酸盐相关增加是由胰岛产生的空腹激素胰高血糖素和由脂肪组织分泌的FABP4的产生增加引发的。

然而，丙酸盐不直接刺激分离的小鼠胰腺或胰岛组织中胰高血糖素或FABP4的分泌。相反，丙酸盐似乎激活交感神经系统并触发去甲肾上腺素释放，然后刺激胰高血糖素和FABP4分泌。测试证实化学阻断去甲肾上腺素释放或抑制交感神经系统刺激也阻止丙酸盐诱导的高血糖症，并抑制丙酸盐诱导的胰高血糖素和FABP4血浆浓度的增加。

对小鼠的进一步研究表明，慢性，低剂量暴露于一定量的丙酸盐当量，这可能存在于加工过的基于食物的人类饮食中，与动物体重明显增加，作为脂肪量，与对照动物相关。甚至在体重增加变得明显之前，在饮用水中给予丙酸盐的动物表现出血糖升高，高葡萄糖血症，血液中FABP4水平升高和高胰岛素血症。

有趣的是，长期暴露于丙酸盐的小鼠遗传性地删除FABP4足以阻止它们增加体重，并防止胰岛素抵抗。“这些结果表明，慢性丙酸盐治疗的效果至少部分是由FABP4介导的，”作者写道。“在这项研究中，我们报告说，接触SCFA丙酸盐(一种食品防腐剂)导致交感神经系统快速活化，同时伴随着小鼠餐后状态下空腹激素，胰高血糖素和FABP4的增加。”

为了测试丙酸盐对人体的影响，该团队设计了一项涉及14名健康志愿者的小规模随机试验。一组吃了含有大约相同量的丙酸盐的食物，这些丙酸盐将在加工食品餐中找到，另一组吃同一餐，但没有丙酸盐含量。一周后，重复测试，但切换组。结果显示，给予含丙酸盐的膳食的个体在进食后不久显着增加肾上腺素，胰高血糖素和FABP4。调查结果表明，丙酸可能会起到“代谢破坏者”的作用，可能增加人类糖尿病和肥胖的风险，“研究人员提出。

“与我们在小鼠中的观察相似，与安慰剂补充的膳食相比，人类参与者摄取的含丙酸盐的膳食导致血浆去甲肾上腺素的显着增加，以及胰高血糖素和FABP4的餐后增加......餐后胰岛素的这种增加丙酸盐的反调节反应导致餐后胰岛素敏感性显着降低......血清胰岛素和C肽的代偿性增加...这些结果支持以下结论：口服非常低剂量的丙酸盐足以释放去甲肾上腺素并释放空腹激素胰高血糖素和FABP4。“

研究人员还分析了饮食干预随机对照试验(DIRECT)的数据，以研究减肥干预对循环丙酸水平和代谢的影响。DIRECT被设计为一项为期两年的研究，旨在研究对肥胖个体或不同减肥饮食的影响，包括低脂肪，限制热量饮食，地中海限制热量饮食和低碳水化合物，非限制性卡路里饮食。

对该研究数据的检查显示，在基线时，血浆丙酸盐水平与胰岛素抵抗直接相关，如使用胰岛素抵抗(HOMA-IR)指数的稳态模型评估所测量的。分析显示，在调整饮食干预六个月后的体重减轻后，丙酸盐水平从基线下降越大，胰岛素抵抗的改善越好。“因此，在人类肥胖的参与者中，循环丙酸盐与胰岛素抵抗直接相关，并且在饮食干预期间丙酸盐的更大减少与HOMA-IR指数的更大改善相关，无论饮食干预或初始体重如何。”

作者说，鉴于丙酸盐广泛添加到加工食品中，他们的研究结果特别令人担忧，而且“令人信服的证据表明慢性高胰岛素血症会导致肥胖和代谢异常。”他们建议在更大的人群中进行研究，接触时间越长，剂量越大应该进行丙酸盐以更好地了解化合物的代谢作用。如果合适，应寻求丙酸盐的潜在替代品。

“我们的研究结果可能会对目前的食品保鲜实践产生影响，”他们总结道。“鉴于美国食品和药物管理局已宣布丙酸盐被普遍认为是安全的，没有已知的副作用，目前对其使用没有限制，除了良好生产规范所要求的......反复每天长期接触丙酸盐，这在我们的慢性丙酸盐治疗小鼠，可能对公众健康产生重要影响，并应引起人们对检查与人类丙酸盐等食物成分相关的潜在作用和潜在机制的新兴趣。“