羧甲基纤维素是一种常见的乳化剂 可破坏肠道菌群、代谢组学和肠道屏障 增加慢性炎症性疾病的风险

来源：奇点蛋糕2021-12-14 08:36

20世纪中叶以后，慢性炎症性疾病发病率的增加与精制食品消费量的增加大致平行，这表明这类食品的某些成分可能会促进炎症。精制食品的一个显著特点是使用一种或多种乳化剂或增稠剂(以下简称乳化剂)，添加乳化剂是为了改善食品质地，延长保质期[1]。目前常用的膳食乳化剂按来源主要分为两类，一类是天然产物如卵磷脂；另一种是人工合成的产物，比如羧基。

20世纪中叶以后，慢性炎症性疾病发病率的增加与精制食品消费量的增加大致平行，这表明这类食品的某些成分可能会促进炎症。

精制食品的一个显著特点是使用一种或多种乳化剂或增稠剂(以下简称乳化剂)，添加乳化剂是为了改善食品质地，延长保质期[1]。目前常用的膳食乳化剂按来源主要分为两类，一类是天然产物如卵磷脂；另一种是人工制品，如羧甲基纤维素(CMC)、脱水山梨糖醇单硬脂酸酯、硬脂酸甘油酯和聚山梨酯80 [1-2]。

体外和动物研究表明，膳食乳化剂对肠道炎症和肠道代谢疾病有负面影响[2]。现已发现CMC可促进肠道菌群失调相关疾病的发展，如炎症性肠病[3]和代谢综合征[4]。然而，CMC对健康人的影响尚未得到充分研究。

近日，由法国国家健康与医学研究所(INSERM)Benoit Chassaing博士、佐治亚州立大学Andrew T Gewirtz博士和美国宾夕法尼亚大学医学博士James D. Lewis博士领导的研究团队在《胃肠病学》杂志上发表了重要成果[1]。

通过一项随机、双盲、对照的临床研究，他们证实了大量摄入CMC(一种常见的膳食乳化剂)会损害肠道菌群、代谢组学和肠道屏障，从而可能增加一系列慢性炎症性疾病的风险。

这项研究包括16名18-60岁的健康志愿者，他们没有疾病史或代谢综合征。在实验之前，所有的志愿者都经历了大约80小时的无乳化剂饮食。实验持续了11天，没有志愿者退出。

实验结束后，所有志愿者都遵循同样的西式饮食，食物由宾夕法尼亚大学人类现象学科学中心(CHPS)的代谢厨房提供。饮食中热量的比例是55%碳水化合物，30%脂肪和15%蛋白质。CHPS提供的饮食被认为是健康的，健康饮食指数(HEI)得分为75。

志愿者被随机分为两组。一组为每天不加乳化剂吃CMC的控制饮食组(n=9)，另一组为每天添加15g CMC的饮食干预组(n=7)。所有志愿者每天吃3块布朗尼和3块冰糕，每块含有0或2.5g CMC(总共0或15g)。因此，两组志愿者的基本饮食保持不变，不同的是他们吃的布朗尼和冰糕中是否含有CMC。

实验结束后，两组志愿者的体重都减轻了约1公斤，血糖控制也有了适度改善。除CMC组志愿者血清胰岛素水平中度显著下降外，其他生理指标如体重与对照组相比无显著差异(图1C-D)。与对照组相比，CMC干预不影响腹胀(图1E)，但CMC干预组餐后腹痛评分明显升高，说明CMC组志愿者腹部不适更明显(图1F)。

在实验过程中，研究人员对所有志愿者肠道菌群的16s rRNA进行了测序。与对照组相比，CMC干预组肠道菌群结构变化不够明显，但从第9天开始，CMC干预组呈现出比对照组更大的变化趋势(图2A)。

更重要的是，与对照组相比，CMC干预组的肠道菌群丰富度明显降低，表明其均匀度和多样性有所下降

为了进一步研究CMC对肠道菌群组成的影响，研究人员对第4天和第14天志愿者粪便样本进行了宏基因组测序。测序数据显示，与对照组相比，CMC组志愿者的许多微生物代谢途径发生了显著变化，这表明CMC诱导的肠道菌群变化可能对菌群功能产生广泛影响。

许多已知的代谢物已被证实参与宿主和肠道菌群之间的相互作用，研究人员也分析了这些代谢物。与对照组相比，CMC组志愿者粪便中脂多糖、鞭毛蛋白和李频-2(炎症标志物)水平无明显变化。然而，从第9天开始，CMC志愿者的粪便代谢组与对照组志愿者有显著差异(图3D)。

食用CMC志愿者粪便代谢组中的一系列微生物相关代谢产物(包括短链脂肪酸和必需氨基酸)。这些变化在3天后明显，并在14天的实验中保持不变，在大约1个月后(第48天)和3个月后(第107天)再次取样时消失。

一系列慢性炎症性疾病(包括炎症性肠病、代谢综合征和癌症)最显著的特征之一是肠道细菌会侵入正常无菌的内部粘液层。

研究人员测量了所有志愿者的肠道细菌-上皮距离。平均而言，对照组和CMC干预组之间的肠道细菌-上皮距离在研究期间没有变化。然而，在羧甲基纤维素组中，有两个年龄较大的男性个体(羧甲基纤维素敏感)，其肠道活检显示他们非常接近肠上皮的粘液层。

此外，这两名志愿者的粪便脂多糖水平显著升高(图4D)。粪便宏基因组数据分析显示，两个志愿者的菌群多样性有显著变化。此外，其他指标(如体重、身高、身体质量指数)无显著差异。

流行病学和体外研究证实，大多数膳食乳化剂对人体肠道菌群的结构和功能有负面影响，因此从肠道菌群角度评价这些添加剂的安全性是非常必要的。本研究首次采用随机双盲人体试验，评价了常用乳化剂CMC对人体肠道菌群的影响。这具有重要的现实意义，充分说明我们应重视膳食乳化剂的合理使用和安全性评价。