李瑩瑩,田思淼,沈慧,李怡珂,劉雅卓
(大連大學(xué)附屬中山醫(yī)院代謝營(yíng)養(yǎng)科,遼寧 大連 116000)
近年來(lái)隨著全球肥胖率的持續(xù)上升,2型糖尿病(type 2 diabetes mellitus,T2DM)等代謝性疾病的患病率也不斷提高,2015年全球約4.15億T2DM患者,預(yù)計(jì)2040年將增至6.42億[1]??傃舅岬膩?lái)源包括內(nèi)源性體內(nèi)代謝生成和外源性的飲食補(bǔ)充,但慢性能量攝入過(guò)多導(dǎo)致脂肪組織中的脂肪細(xì)胞肥大、增生和功能障礙,導(dǎo)致炎癥和胰島素抵抗,而T2DM患者體內(nèi)的細(xì)胞對(duì)胰島素產(chǎn)生抵抗[2],通常由于胰島素受體功能缺陷,并不能做出適當(dāng)反應(yīng)[3],由此產(chǎn)生脂質(zhì)毒性進(jìn)一步造成T2DM患者的代謝紊亂。一項(xiàng)非靶向代謝組學(xué)病例對(duì)照研究發(fā)現(xiàn),42個(gè)T2DM潛在生物標(biāo)志物中含12個(gè)血漿脂肪酸[4],因此研究血液中脂肪酸水平與T2DM的關(guān)系十分必要。升高的血漿非酯化脂肪酸(non-esterified fatty acids,NEFA)參與促進(jìn)多種細(xì)胞膜的形成,與T2DM患者胰島素抵抗相關(guān)的代謝變化,進(jìn)而導(dǎo)致血漿NEFA水平升高并流入細(xì)胞。NEFA與血漿分子之間存在相互作用,因其鏈長(zhǎng)和飽和狀態(tài)不同產(chǎn)生的作用也不同,因此明確血漿中不同類型的NEFA對(duì)T2DM患者的影響尤為重要[5]。現(xiàn)對(duì)T2DM與脂肪酸相關(guān)性的研究進(jìn)展進(jìn)行闡述,總結(jié)T2DM與各種不同類型脂肪酸的相關(guān)性,以及機(jī)體外源補(bǔ)充脂肪酸后的代謝參數(shù)指標(biāo)變化,為預(yù)防和治療T2DM等代謝性疾病提供新的思路和方向。
根據(jù)飽和狀態(tài)不同可將血中NEFA分為飽和脂肪酸(saturated fatty acids,SFA)、不飽和脂肪酸,后者又可分為單不飽和脂肪酸(monounsaturated fatty acids,MUFA)與多不飽和脂肪酸(polyunsaturated fatty acids,PUFA);根據(jù)脂肪酸鏈的長(zhǎng)短將脂肪酸分為短鏈脂肪酸、中鏈脂肪酸及長(zhǎng)鏈脂肪酸。
SFA是血清磷脂中的主要組成部分,其次為ω-3PUFA、ω-6PUFA。在單一脂肪酸中,棕櫚酸占比最大(31.2%),其次是花生四烯酸(17.3%)、亞油酸(14.3%)、硬脂酸(13.6%)、油酸(9.0%)和二十二碳六烯酸(9.0%)。有研究顯示,棕櫚酸、硬脂酸、油酸、亞油酸和α-亞麻酸被鑒定為區(qū)分健康對(duì)照組和T2DM患者的潛在生物標(biāo)志物,可能有助于T2DM的診斷和定性[6]。目前已經(jīng)有許多國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)T2DM與脂肪酸相關(guān)性進(jìn)行研究,主要集中于T2DM與脂肪酸某些健康代謝指標(biāo)相關(guān)性,SFA、不飽和脂肪酸、長(zhǎng)鏈脂肪酸等不同類型脂肪酸與T2DM的發(fā)病率或危險(xiǎn)程度關(guān)系?,F(xiàn)從以下三方面介紹當(dāng)前研究現(xiàn)狀。
1.1SFA SFA包括葵酸(C10:0)、月桂酸(C12:0)、肉豆蔻酸(C14:0)、棕櫚酸(C16:0)、硬脂酸(C18:0)、花生酸(C20:0)、山崳酸(C22:0)、木焦油酸(C24:0)。SFA(尤其是棕櫚酸)升高是T2DM患者在病例對(duì)照、前瞻性和橫斷面研究中最常見(jiàn)的總體觀察模式。關(guān)于硬脂酸的人數(shù)較少的病例對(duì)照研究表明,T2DM患者的硬脂酸水平高于健康人群[5],但大的橫斷面研究強(qiáng)調(diào)了其與T2DM發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)相關(guān),由于研究納入病例數(shù)的差異,SFA與T2DM的高風(fēng)險(xiǎn)更具可靠性。SFA又分為單鏈SFA及偶鏈SFA,有研究表明單鏈SFA對(duì)T2DM有保護(hù)作用,但偶鏈和長(zhǎng)鏈SFA對(duì)T2DM的影響目前尚不明確,需要進(jìn)一步研究[7]。研究顯示,血漿超長(zhǎng)鏈SFA花生酸、山崳酸、木焦油酸水平越高,T2DM的患病風(fēng)險(xiǎn)越低[8],因此超長(zhǎng)鏈SFA也可能對(duì)T2DM具有保護(hù)作用。此外,孕10~14周妊娠糖尿病患者循環(huán)SFA水平隨脂肪酸鏈長(zhǎng)度的變化而變化,且與妊娠糖尿病風(fēng)險(xiǎn)顯著相關(guān),未來(lái)可進(jìn)一步探索飽和脂肪酸在葡萄糖穩(wěn)態(tài)和心臟代謝結(jié)果中獨(dú)特的生物學(xué)和病理生理作用[9]。進(jìn)入細(xì)胞的脂肪酸大部分轉(zhuǎn)換成脂肪儲(chǔ)存在細(xì)胞內(nèi)或通過(guò)線粒體β氧化成為燃料,當(dāng)脂肪酸過(guò)多時(shí)(特別是SFA),不可能完全儲(chǔ)存或發(fā)生β氧化,進(jìn)而導(dǎo)致有毒脂質(zhì)產(chǎn)生,故推測(cè)細(xì)胞和組織中過(guò)多的長(zhǎng)鏈SFA與脂肪毒性有關(guān)[10]。有毒的脂質(zhì)累積導(dǎo)致內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中活性氧類和線粒體功能障礙的產(chǎn)生,繼而產(chǎn)生炎癥、胰島素抵抗和細(xì)胞凋亡(脂肪細(xì)胞、β細(xì)胞和骨骼肌細(xì)胞)[11-12],從而影響T2DM等代謝性疾病。
1.2MUFA MUFA主要包括肉豆蔻油酸(C14:1)、棕櫚油酸(C16:1)、油酸(C18:1)、二十碳烯酸(C20:1)、芥酸(C22:1)、神經(jīng)酸(C24:1),目前研究主要集中在油酸(C18:1)。有研究表明,油酸提高胰島素敏感性的作用高于棕櫚酸,但是飲食中的棕櫚酸∶油酸比例卻影響人類的T2DM患病風(fēng)險(xiǎn)。油酸分別通過(guò)抗炎作用、抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、防止胰島素信號(hào)通路衰減、提高細(xì)胞存活力對(duì)胰島素抵抗[13]和T2DM產(chǎn)生積極的效應(yīng)機(jī)制,因此了解油酸的抗糖尿病作用分子機(jī)制可能有助于了解油酸在預(yù)防或延遲T2DM中的益處[14]。此外,油酸[15]、神經(jīng)酸等MUFA已被證明可抵消SFA誘導(dǎo)的脂肪毒性。
1.3PUFA PUFA的研究主要集中在ω-3PUFA、ω-6PUFA[6]。關(guān)于ω-3PUFA的研究主要包括亞麻酸(C18:3)、二十碳五烯酸(C20:5)、二十二碳五烯酸(C22:5)、二十二碳六烯酸(C22:6)等。長(zhǎng)鏈ω-3PUFA[如二十碳五烯酸(eicosapentaenoic acid,EPA)和二十二碳六烯酸(docosahexaenoic Acid,DHA)]可激活脂肪細(xì)胞、腸內(nèi)分泌L細(xì)胞和促炎巨噬細(xì)胞中的G蛋白偶聯(lián)受體120,以減少慢性炎癥的發(fā)生[16],從而改善T2DM患者的預(yù)后。針對(duì)T2DM患者的性別差異,可進(jìn)一步探討長(zhǎng)鏈ω-3PUFA與T2DM之間的因果關(guān)系[3],尋找性別差異對(duì)ω-3PUFA分布及功能的不同作用。
關(guān)于ω-6PUFA的研究主要包括亞油酸(C18:2)、二十碳二稀酸(C20:2)、花生四烯酸(C20:4)、二十碳三烯酸(C20:3)、腎上腺酸(C22:4)等。空腹血糖受損患者的長(zhǎng)鏈ω-6PUFA腎上腺酸和花生四烯酸水平升高,而中/短鏈脂肪酸壬酸(C9:0)、庚酸(C7:0)等水平降低,上述血漿脂肪酸水平變化對(duì)機(jī)體血糖的潛在影響仍需進(jìn)一步研究[5]。妊娠糖尿病患者體內(nèi)及其胎兒臍帶血清中的大部分脂肪酸水平呈下降趨勢(shì),這可能與妊娠群體脂肪酸消耗量增大有關(guān),同時(shí),胎兒對(duì)母體的花生四烯酸和DHA的依賴性很高,但這兩種長(zhǎng)鏈PUFA并不能夠發(fā)揮胎兒生物強(qiáng)化作用[17]。內(nèi)源性代謝的血漿磷脂ω-6PUFA(包括亞油酸、二十碳三烯酸和腎上腺酸)在妊娠早中期的妊娠糖尿病發(fā)展中起一定的潛在作用,PUFA在個(gè)體循環(huán)中的重要性促使學(xué)者進(jìn)一步研究其在妊娠期葡萄糖穩(wěn)態(tài)中的獨(dú)特病理生理作用[18],而其與T2DM的葡萄糖穩(wěn)態(tài)的關(guān)系仍需進(jìn)一步研究。
ω-6/ω-3的比例在T2DM的發(fā)生發(fā)展中起重要作用[19],主要來(lái)源于動(dòng)物研究假設(shè),其臨床驗(yàn)證還需要更多的隊(duì)列研究。其次,ω-6PUFA可能促進(jìn)炎癥,并可能引起胰島素抵抗,并對(duì)T2DM等代謝性疾病產(chǎn)生不利影響。此外,二十碳二烯酸與T2DM的發(fā)病率呈負(fù)相關(guān),而與花生四烯酸無(wú)關(guān),說(shuō)明某些ω-6PUFA也可能存在抗炎作用,能夠保護(hù)T2DM患者。研究證實(shí),血漿亞麻酸、二十二碳四烯酸和二十二碳五烯酸水平也與T2DM的發(fā)病率有關(guān)[20]。在一些高危T2DM合并動(dòng)脈粥樣硬化性心血管疾病患者中,患者血糖水平以及血清ω-6PUFA/ω-3PUFA比例與全身炎癥的嚴(yán)重程度顯著相關(guān),但在低危人群以及其他代謝性疾病患者中關(guān)于ω-6PUFA/ω-3PUFA比例下降與健康代謝參數(shù)間關(guān)系的研究目前國(guó)內(nèi)報(bào)道較少[21]。國(guó)內(nèi)外關(guān)于PUFA的國(guó)內(nèi)外研究結(jié)論可能存在矛盾,越來(lái)越多關(guān)于ω-6PUFA/ω-3PUFA比例的臨床研究為未來(lái)T2DM等代謝性疾病的研究提供了新的方向。
與T2DM相關(guān)的健康代謝指標(biāo)有體質(zhì)指數(shù)、三酰甘油和低密度脂蛋白膽固醇、尿酸、總膽固醇、高密度脂蛋白膽固醇、天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶、空腹血糖、穩(wěn)態(tài)模型評(píng)估的胰島素抵抗指數(shù)(homeostasis model assessment-insulin resistance index,HOMA-IR)等。研究顯示,T2DM組和急性心肌梗死組血清HDL水平均升高,脂肪酸水平與急性心肌梗死組天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶呈正相關(guān)[22],隨著天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶的升高,脂肪酸水平逐漸升高,提示脂肪酸的脂毒性可能引發(fā)應(yīng)激反應(yīng),從而影響肝臟代謝,而其與T2DM并沒(méi)有發(fā)現(xiàn)相關(guān)性。在健康人群的調(diào)查中,女性EPA和DHA水平高于男性,且女性長(zhǎng)鏈PUFA水平明顯增加,然而,不同性別T2DM患者血漿磷脂EPA和DHA水平比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,說(shuō)明T2DM患者EPA和DHA水平可能與性別無(wú)關(guān)。但是超重T2DM女性的DHA水平明顯低于非T2DM女性,但兩者EPA比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,推測(cè)健康非超重人群DHA水平偏高;超重女性長(zhǎng)鏈ω-3PUFA與T2DM風(fēng)險(xiǎn)呈負(fù)相關(guān),且長(zhǎng)鏈ω-3PUFA與HOMA-IR呈負(fù)相關(guān)[3],而男性ω-3PUFA與T2DM風(fēng)險(xiǎn)、HOMA-IR無(wú)關(guān),提示超重女性ω-3PUFA水平越高,T2DM發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)越低。此外,尿酸水平較低受試者的DHA明顯降低[23],循環(huán)DHA與尿酸相互作用調(diào)節(jié)血糖代謝,T2DM組血漿DHA水平明顯低于健康對(duì)照組,DHA與空腹血糖呈負(fù)相關(guān),較高血漿DHA水平與較低T2DM患病風(fēng)險(xiǎn)相關(guān),而T2DM組尿酸水平明顯低于健康對(duì)照組,可見(jiàn),尿酸水平與健康受試者的空腹血糖水平呈正相關(guān),而與T2DM患者的空腹血糖水平呈負(fù)相關(guān)。綜上所述,大部分國(guó)內(nèi)外研究中,T2DM風(fēng)險(xiǎn)與ω-3PUFA呈負(fù)相關(guān),而ω-6PUFA不僅具有促炎作用,還在某些病例對(duì)照研究中具有抗炎作用。因此,未來(lái)需要更多研究驗(yàn)證ω-6PUFA水平對(duì)T2DM患者的影響。
近年來(lái),國(guó)內(nèi)外眾多研究通過(guò)補(bǔ)充外源性脂肪酸研究預(yù)防和治療T2DM的新方向,其中主要補(bǔ)充物為ω-3PUFA、ω-6PUFA或總PUFA,而關(guān)于補(bǔ)充乳制品、堅(jiān)果中不同鏈長(zhǎng)SFA的研究較少。飲食PUFA對(duì)T2DM血糖調(diào)節(jié)作用的隨機(jī)對(duì)照干預(yù)的薈萃分析研究顯示,約半數(shù)研究調(diào)查了魚(yú)、魚(yú)油、植物油或堅(jiān)果對(duì)T2DM患者血糖控制的影響。一些研究將SFA作為對(duì)照,但大多數(shù)納入的研究比較了不同質(zhì)量PUFA。海產(chǎn)油和植物油中的PUFA含量較高,其可能影響血糖的調(diào)節(jié)[24]。
2.1ω-3PUFA的攝入對(duì)T2DM的作用 除飲食外,ω-3PUFA的攝入方式還包括外源性脂肪酸補(bǔ)充劑。海洋飲食中ω-3PUFA攝入水平與較高的T2DM發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)相關(guān),但目前魚(yú)類(少量和適量的魚(yú)尤其是油炸魚(yú))和海洋ω-3PUFA攝入水平并不能預(yù)防中國(guó)人的T2DM發(fā)病[25]。在另一項(xiàng)研究中,海洋來(lái)源ω-3PUFA(DPA和EPA)作為海洋飲食ω-3PUFA的生物標(biāo)志物,其與中國(guó)人群T2DM發(fā)病率呈負(fù)相關(guān)[26],因此關(guān)于亞洲T2DM人群與海洋飲食ω-3PUFA之間的前瞻調(diào)查研究是未來(lái)的研究重點(diǎn)。補(bǔ)充ω-3PUFA對(duì)調(diào)節(jié)健康人群以及T2DM患者的腰圍、血糖、糖化血紅蛋白、瘦素、瘦素/脂聯(lián)素比值和血脂均有積極作用,但脂聯(lián)素水平無(wú)顯著變化,而抵抗素、胰島素和HOMA-IR水平均升高[27]。補(bǔ)充ω-3PUFA的妊娠糖尿病患者的空腹血糖、HOMA-IR和高敏C反應(yīng)蛋白均顯著降低[28]。ω-3PUFA補(bǔ)充劑以EPA、DHA為主,盡管EPA和DHA與胰島素抵抗標(biāo)志物呈負(fù)相關(guān),但其可能對(duì)葡萄糖-胰島素穩(wěn)態(tài)有潛在益處,目前尚無(wú)強(qiáng)有力的證據(jù)證明大部分飲食來(lái)源的EPA和DHA能預(yù)防妊娠糖尿病[18]。因此,攝入ω-3PUFA對(duì)普遍人群均有益處,特別是T2DM人群,但其對(duì)T2DM的預(yù)防作用仍缺乏證據(jù)。
在沒(méi)有心血管疾病證據(jù)的T2DM患者中,服用ω-3PUFA補(bǔ)充劑與服用安慰劑的T2DM患者發(fā)生嚴(yán)重血管事件的風(fēng)險(xiǎn)比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[29],可見(jiàn)補(bǔ)充ω-3PUFA對(duì)心血管疾病無(wú)明顯改善作用。另有研究顯示,安慰劑組、補(bǔ)充ω-3PUFA以及維生素D3的T2DM患者5年后腎小球?yàn)V過(guò)率變化比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,故尚未證實(shí)維生素D3或ω-3PUFA補(bǔ)充劑可以保護(hù)T2DM患者的腎功能[30]。但是每天補(bǔ)充2 g的EPA可以起到保護(hù)動(dòng)脈粥樣硬化的作用[31]。對(duì)于白蛋白/肌酐比值<30 mg/g和白蛋白/肌酐比值>30 mg/g的早期T2DM患者,EPA和DHA有助于控制白蛋白尿甚至可能逆轉(zhuǎn)白蛋白尿[32]。補(bǔ)充ω-3PUFA可改善亞洲T2DM患者的胰島素敏感性[30],但對(duì)于歐美T2DM人群卻沒(méi)有顯示任何益處[33-34],表明種族可能是影響ω-3PUFA對(duì)胰島素敏感性的有利因素。因此,補(bǔ)充ω-3PUFA可能降低T2DM的患病風(fēng)險(xiǎn),但其對(duì)T2DM心血管疾病或腎臟功能的保護(hù)作用不顯著,且由于存在種族差異,補(bǔ)充ω-3PUFA對(duì)亞洲人群的作用還需要更多臨床數(shù)據(jù)予以驗(yàn)證。
2.2ω-6PUFA、ω-9PUFA、SFA的攝入對(duì)T2DM的作用 目前有關(guān)膳食中ω-6PUFA、ω-9PUFA、SFA的研究尚少。當(dāng)ω-6PUFA亞油酸替換SFA、反式脂肪或碳水化合物時(shí),亞油酸攝入量與T2DM的患病風(fēng)險(xiǎn)成反比[35]。而主要來(lái)源于乳制品的SFA(如肉豆蔻酸、月桂酸)以及單鏈SFA與較低的T2DM患病風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)[36]。循環(huán)中的極長(zhǎng)鏈SFA(花生四烯酸、山崳酸和木焦油酸)均與T2DM患病風(fēng)險(xiǎn)降低有關(guān)[7]。由于SFA通常與脂毒性相關(guān),補(bǔ)充SFA后T2DM患病風(fēng)險(xiǎn)降低可能與脂肪酸鏈的長(zhǎng)度以及來(lái)源有關(guān)。膳食中高水平中鏈脂肪酸的攝入對(duì)防治T2DM患者的心肌病有一定價(jià)值。ω-6PUFA常被認(rèn)為是促炎因子的前兆,ω-6PUFA中亞油酸和花生四烯酸也是抗炎劑的前體,但尚無(wú)證據(jù)表明增加亞油酸或花生四烯酸的攝入會(huì)促進(jìn)炎癥[37]。同時(shí)關(guān)于富含ω-9MUFA中油酸的地中海飲食與T2DM發(fā)生發(fā)展機(jī)制及其患病風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)系尚無(wú)充分研究[38-39]。因此,補(bǔ)充MUFA后T2DM的變化以及不同種族不同人群的獲益仍有爭(zhēng)議。
2.3外源性脂肪酸對(duì)T2DM的作用 由于不同飲食中的脂肪酸種類不同,而不同種類脂肪酸對(duì)T2DM[40]的作用較復(fù)雜,因此眾多隊(duì)列研究的結(jié)果往往相互矛盾,目前尚無(wú)可靠證據(jù)支持低脂肪飲食有助于避免代謝綜合征和T2DM的觀點(diǎn)[41]。目前一項(xiàng)被認(rèn)為最廣泛的PUFA對(duì)新診斷T2DM和葡萄糖代謝影響的薈萃分析仍未顯示改變長(zhǎng)鏈ω-3PUFA、ω-6PUFA或總PUFA的攝入量能夠改變葡萄糖代謝或降低T2DM發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)。因此,不鼓勵(lì)通過(guò)補(bǔ)充長(zhǎng)鏈ω-3PUFA預(yù)防或治療T2DM。雖然大劑量補(bǔ)充ω-3PUFA、ω-6PUFA或總PUFA對(duì)預(yù)防和治療T2DM幾乎沒(méi)有作用,但補(bǔ)充長(zhǎng)鏈ω-3PUFA可降低三酰甘油水平,因此T2DM患者或存在T2DM患病風(fēng)險(xiǎn)人群可選擇補(bǔ)充長(zhǎng)鏈ω-3PUFA,補(bǔ)充劑量低于4.4 g/d[42]。由于存在人群種族、食物脂肪酸含量的差異,且干擾因素較多,故多數(shù)關(guān)于補(bǔ)充PUFA對(duì)T2DM作用的研究結(jié)果相互矛盾,因此不同類型脂肪酸的補(bǔ)充仍需要多種族嚴(yán)格限制飲食的隊(duì)列研究的驗(yàn)證。
T2DM中NEFA的變化較復(fù)雜,脂肪酸影響多種病理生理過(guò)程,飲食中的脂肪酸攝入量與人類健康的聯(lián)系復(fù)雜且密切。機(jī)體攝入的脂肪和碳水化合物可改變NEFA水平,引起胰島素抵抗和T2DM,與許多有害的下游效應(yīng)等慢性炎癥、胰島β細(xì)胞、動(dòng)脈粥樣硬化和心臟病相關(guān)。T2DM常伴有血脂異常,許多降脂藥物對(duì)總血漿NEFA有積極影響,由于血漿NEFA升高可影響主要器官和組織,故其對(duì)T2DM患者的影響需要進(jìn)一步研究。
以MUFA或PUFA取代飲食中SFA對(duì)機(jī)體有益,目前對(duì)于長(zhǎng)鏈ω-3PUFA的研究較多,而對(duì)MUFA和ω-6PUFA的研究相對(duì)較少。油酸和ω-3PUFA對(duì)炎癥和胰島素敏感性有積極影響,對(duì)機(jī)體具有保護(hù)作用。由于不同種族、飲食類型、食物來(lái)源的差異性,補(bǔ)充ω-3PUFA對(duì)T2DM的預(yù)防以及治療獲益尚有爭(zhēng)議。T2DM與血漿NEFA水平升高密切相關(guān),目前T2DM患者血漿NEFA變化的確切機(jī)制尚不清楚,其中膳食脂肪和脂質(zhì)代謝的變化可能起重要作用。因此,從代謝相關(guān)性和膳食脂肪酸補(bǔ)充的角度探究T2DM的預(yù)防以及治療尤為必要。