中华预防医学杂志    2020年06期 膳食N-羟乙酰神经氨酸摄入水平与机体慢性炎症状态的相关性研究    PDF     文章点击量:107    
中华预防医学杂志2020年06期
中华医学会主办。
0

文章信息

庄滢滢 郑晗盈 兰慧 李红卫
ZhuangYingying,ZhengHanying,LanHui,LiHongwei
膳食N-羟乙酰神经氨酸摄入水平与机体慢性炎症状态的相关性研究
Study on the correlation between dietary N-glycolylneuraminic acid intake and chronic inflammation state of body
中华预防医学杂志, 2020,54(6)
http://dx.doi.org/10.3760/cma.j.cn112150-20191021-00802
引用本文:

文章历史

投稿日期: 2019-10-21
上一篇:基于中国学龄前儿童平衡膳食指数的2010—2012年中国学龄前儿童膳食质量评价
下一篇:甲苯二异氰酸酯职业暴露工人肺功能改变与血清促炎细胞因子的相关性分析
膳食N-羟乙酰神经氨酸摄入水平与机体慢性炎症状态的相关性研究
庄滢滢 郑晗盈 兰慧 李红卫     
庄滢滢 厦门大学公共卫生学院 361101
郑晗盈 厦门大学公共卫生学院 361101
兰慧 厦门大学公共卫生学院 361101
李红卫 厦门大学公共卫生学院 361101
摘要: 目的  探讨膳食N-羟乙酰神经氨酸(Neu5Gc)摄入水平与机体慢性炎症状态的关系。方法  所有食物样品均于2019年9月购自厦门某超市,包括谷物、肉类、家禽、海鲜、鸡蛋、豆类、乳制品、蔬菜和水果等,共计102种306份,采用液相色谱-质谱联用法测定食物Neu5Gc含量。采用简单随机抽样抽取厦门大学健康入学新生500名,采用食物频率调查表调查研究对象过去1年内食物摄入情况,采用连续3 d 24 h回顾法校正食用量,计算对象的Neu5Gc摄入量。检测血清抗-Neu5Gc抗体、C反应蛋白(CRP)和白细胞介素-6(IL-6)水平。采用Spearman相关分析探索Neu5Gc摄入量与抗-Neu5Gc抗体以及CRP和IL-6等指标的相关性。结果  Neu5Gc主要存在于红肉和液态乳制品,在牛、羊和猪肉中的含量分别为(30.32±2.84)、(20.39±4.73)和(5.58±1.04)mg/kg,在液态牛奶和酸奶中的含量分别为(10.87±1.54)和(6.91±0.24)mg/L。Neu5Gc摄入量的MP25P75)为4.62(2.20,8.60)mg/d,其中男生为6.60(2.83,10.20)mg/d,高于女生[3.84(1.84,6.35) mg/d](P<0.001)。血清抗-Neu5Gc、CRP和IL-6水平的MP25P75)分别为3.07(2.17,4.14)μg/ml,0.37(0.22,0.87)mg/ml和61.82(12.23,315.30)pg/ml。Neu5Gc摄入水平与血清抗-Neu5Gc抗体、CRP和IL-6水平均呈正相关,rs值分别为0.222、0.102和0.126,P值均<0.05。结论  膳食Neu5Gc摄入主要来自红肉和液态乳制品,其摄入水平与机体慢性炎症状态呈正相关。
关键词 :膳食;唾液酸类;炎症;横断面研究
Study on the correlation between dietary N-glycolylneuraminic acid intake and chronic inflammation state of body
ZhuangYingying,ZhengHanying,LanHui,LiHongwei     
School of Public Health, Xiamen University, Xiamen 361101, China
Corresponding author: Li Hongwei, Email:rocque@xmu.edu.cn
Abstract:Objective  To explore the correlation between dietary N-glycolylneuraminic acid (Neu5Gc) intake and chronic inflammation state of body.Methods  A total of 306 samples of 102 types of food were purchased from a supermarket in Xiamen in September 2019, including grains, meat, poultry, seafood, eggs, beans, dairy products, vegetables and fruits. The content of Neu5Gc in food was determined by liquid chromatography-mass spectrometry. A total of 500 healthy freshmen from Xiamen University were selected by using a simple random sampling method. The food frequency questionnaire was used to investigate the food intake in the past year. The food intake was corrected by 3 consecutive 24-hour recalls, and the amount of Neu5Gc intake was calculated. The concentration of anti-Neu5Gc antibody, C-reactive protein (CRP) and interleukin-6 (IL-6) in serum was detected. Spearman correlation analysis was used to explore the correlation between Neu5Gc intake and anti-Neu5Gc antibody, CRP and IL-6 levels.Results  Neu5Gc was mainly found in red meat and liquid dairy products. The contents of Neu5Gc in beef, lamb and pork were (30.32±2.84), (20.39±4.73) and (5.58±1.04) mg/kg, respectively, and in liquid milk and yogurt were (10.87±1.54) and (6.91±0.24) mg/L, respectively. The M (P25, P75) intake of Neu5Gc for all participants was 4.62 (2.20, 8.60) mg/d. The M(P25, P75) intake of Neu5Gc for males about 6.60(2.83, 10.20) was higher than that for females about [3.84 (1.84, 6.35) mg/d] (P<0.001). The M (P25, P75) of serum anti-Neu5Gc, CRP and IL-6 levels were 3.07 (2.17, 4.14) μg/ml, 0.37 (0.22, 0.87) mg/ml and 61.82 (12.23, 315.30) pg/ml, respectively. Spearman correlation analysis showed that the intake level of Neu5Gc was positively correlated with serum anti-Neu5Gc antibody, CRP and IL-6 levels, with rs values about 0.222, 0.102 and 0.126, respectively (all P values <0.05).Conclusion  Dietary Neu5Gc intake is mainly from red meat and liquid dairy products, and its intake level is positively correlated with chronic inflammatory state of body.
Key words :Diet;Sialic acids;Inflammation;Cross-sectional studies
全文

结直肠癌是世界第3大常见恶性肿瘤[1],中国结直肠癌标化发病率由2002年的7.20/10万上升至2015年的12.92/10万,增长速度居消化系统肿瘤之首[2, 3]。过多摄入红肉及其加工肉类与结直肠癌发病密切相关[4, 5],其可能机制为:红肉中的N-羟乙酰神经氨酸(N-glycolylneuraminic acid, Neu5Gc)引发持续的免疫反应导致慢性炎症,进而增加罹患癌症的风险并促进癌组织生长[6, 7, 8, 9, 10]。本研究采用横断面研究,测定常见食物Neu5Gc含量并探讨Neu5Gc摄入量与血清抗-Neu5Gc抗体、C反应蛋白(C reactive protein, CRP)和白细胞介素-6(Interleukin-6, IL-6)水平的关联。

对象与方法  

1.对象:  于2019年9月采用方便抽样从厦门大学入学体检学生中抽取500名健康个体作为研究对象。本研究通过了厦门大学医学院医学伦理委员会的审批,所有对象均签订了知情同意书。

2.食物样品:  所有食物样品于2019年9月购自厦门某超市,包括谷物、肉类、家禽、海鲜、鸡蛋、豆类、乳制品、蔬菜和水果等,共计102种306份。

3.仪器与试剂:  (1)仪器:Agilent-1200型高效液相色谱仪(美国Agilent公司)、API-3200型三重四极杆液质联用仪(美国Agilent公司)、ZORBAX Eclipse PlusC18色谱柱(4.6×250?mm,5?μm) (美国Agilent公司)和1-14K型超速冷冻离心机(美国?Sigma公司)。(2)试剂:高效液相色谱级乙腈(美国Burdick & Jackson公司)、高效液相色谱级甲醇(美国Tedia公司)、1,2,3-13C3-N-乙酰-d-神经氨酸(13C3-Sia)(美国Sigma公司)、Neu5Gc(美国Sigma公司)、三羟甲基氨基甲烷(Tris)(中国碧云天生物技术有限公司)、甲酸铵(中国碧云天生物技术有限公司)、人IgG抗体(美国Jackson Immuno Research Laboratories)、人CRP酶联免疫吸附实验试剂盒(英国Abcam公司)、人IL-6酶联免疫吸附实验试剂盒(英国Abcam公司)。

4.食物Neu5Gc含量检测:  (1)样品前处理:取食物可食部1式3份,每份1?g或1?ml,匀浆后离心,沉淀物中加入2?ml?0.01?mol/L Tris-盐酸缓冲液,离心20?min后将新沉淀物与1?ml?0.15?mol/L?H2SO4混合80?℃水解90?min,离心30?min取上清0.22?μm滤膜过滤后待测;(2)Neu5Gc检测:以13C3-Sia为内标,以液相色谱-质谱联用法检测。其中分离参数为:柱温30 ℃;洗脱液A液为0.01%甲酸铵超纯水溶液,B液为100%乙腈;洗脱程序:0至0.5?min:100%A液;0.5至3.5?min:90%A液和10%?B液;3.5至4?min:100%?A液;检测参数为:四级杆质谱采用负离子多反应检测管理模式;离子源温度:450 ℃;离子源电压:-4 500?V; Neu5Gc和13C3-Sia相应的采集离子分别为:308.0?87.0、324.0?116.0和267.0?87.0;帘幕气体和碰撞气体压力值分别固定于25?psi和60?psi,氮气气压维持于0.4~0.7?MPa。采用Analyst 1.4.1软件进行仪器控制、数据采集和处理。

5.膳食调查:  采用自编问卷收集对象的人口学特征,采用食物频率调查表调查研究对象过去1年内食物摄入情况,并采用连续3 d 24 h回顾法校正食用量,将调查结果与《中国居民膳食指南(2016)》推荐摄入量相比较[11],并计算对象的Neu5Gc摄入量。

6.抗-Neu5Gc抗体、CRP和IL-6检测:  (1)血清收集:体检当天清晨抽取空腹静脉血4~5?ml,离心后取血清,-20 ℃冻存待测。(2)抗-Neu5Gc抗体检测:采用间接酶联免疫吸附实验测定人血清中Neu5Gc:以纯化的人IgG抗体作为标准品,建立系列稀释包被梯度,再以直接一步法加入酶标二抗进行反应,保持与样品检测同样的条件,绘制标准曲线,计算样品中Neu5Gc抗体水平。(3)CRP和 IL-6检测:按照相应检测试剂盒说明书进行检测。

7.质量控制:  (1)食物Neu5Gc含量检测:同一时间对样品重复测量5次,峰面积的相对标准偏差为0.44%,样品预处理1、2、4、6、8、10和12 h后检测,峰面积的相对标准偏差为1.04%,Neu5Gc平均回收率为93.8%,即该法的重复性和真实性较好;(2)膳食调查:在课题设计、调查实施及数据录入及整理均采用严格质量控制,制定质量控制和操作标准,对调查人员进行严格统一培训,考核合格后方能参与调查。

8.统计学分析:  采用Excel?2010软件进行数据录入,采用SPSS?20.0软件进行统计学描述和分析。食物Neu5Gc含量呈正态分布,以表示;食物摄入量、膳食Neu5Gc摄入量、抗-Neu5Gc抗体、CRP和IL-6水平均呈偏态分布,以MP25P75)描述,采用Mann-Whitney U检验比较不同性别对象食物摄入量的差异,采用Spearman秩相关分析膳食Neu5Gc摄入量与血清抗-Neu5Gc抗体、CRP和IL-6水平的关联。双侧检验,检验水准α=0.05。

结果  

1.常见食物Neu5Gc含量:  在所检测的102种常见食物中,Neu5Gc主要存在于红肉和液态乳制品,其在牛、羊和猪肉的含量分别为(30.32±2.84)、(20.39±4.73)和(5.58±1.04)mg/kg,在液态牛奶和酸奶中的含量平均分别为(10.87±1.54)和(6.91±0.24)mg/L,仅在少数鱼类中检出极微量Neu5Gc,谷物、蔬菜和水果等食物未检出Neu5Gc。

2.研究对象的基本特征和膳食情况:  膳食调查共收回有效问卷496份,有效率为99.2%(496/500)。研究对象年龄为(19.35±0.74)岁,其中男性占47.98%(238名),汉族占91.3%(453名)。与《中国居民膳食指南(2016)》推荐摄入量相比,被调查者畜禽肉类摄入量过高,蔬菜、水果和液态奶制品摄入量明显不足(表1)。

表1不同性别研究对象食物摄入情况的比较

3.Neu5Gc摄入情况:  对象膳食Neu5Gc摄入量(mg/d)的MP25P75)为4.62(2.20,8.60),其中,男生为6.60(2.83,10.20), 高于女生[3.84(1.84,6.35)mg/d](U=-5.28,P<0.001)。Neu5Gc的膳食摄入中,51.06%来源于红肉,牛、猪和羊肉分别为31.62%、11.72%和7.72%;46.09%来源于液态奶制品,牛奶和酸奶分别为35.27%和10.82%;其余2.84%来自海产品。

4.血清抗-Neu5Gc抗体、CRP和IL-6水平:  对象的血清抗-Neu5Gc水平(μg/ml)为3.07(2.17,4.14),其中男生为3.17(2.13,4.06),高于女生[2.99(2.19,4.17)](U=-5.00,P<0.001);对象的血清CRP水平(mg/ml)为0.37(0.22,0.87),男性为0.44(0.24,0.97),与女性[0.32(0.21,0.81)]的差异无统计学意义(U=-0.885,P=0.182);对象的血清IL-6水平(pg/ml)为61.82(12.23,315.30),男性为99.46(15.97,524.34),高于女性[42.47(9.93,195.97)](U=-7.675,P<0.001)。

5.Neu5Gc摄入量与血清抗-Neu5Gc抗体、CRP和IL-6水平的Spearman秩相关分析:  Neu5Gc摄入量与血清抗-Neu5Gc抗体、CRP和IL-6水平均呈正相关。按性别分层后,女性中Neu5Gc摄入量仅与血清抗-Neu5Gc抗体和IL-6水平呈正相关,与CRP无相关性;Neu5Gc摄入量与IL-6的水平呈正相关(rs=0.126,P<0.05)(表2)。

表2不同性别学生膳食Neu5Gc摄入与血清抗-Neu5Gc抗体、CRP和IL-6的Spearman秩相关分析

讨论  2018年世界癌症研究基金会在《食物、营养、身体活动和癌症预防》报告中明确指出,食用红肉及加工肉类增加了结直肠癌风险,建议每周红肉食用量为350~500 g[12]。红肉致癌的原因之一可能在于其所含的Neu5Gc [9,13]。本研究中,男性的Neu5Gc膳食摄入量远高于女性,而2012年中国25.3万例结直肠癌病例中,男性为14.7万例(58.1%)[14],也佐证了肉类的过量摄入可能会增大结直肠癌发生风险。
        健康个体体内无法合成Neu5Gc[15, 16, 17],Neu5Gc摄入量与抗-Neu5Gc抗体水平呈正相关,食用过多肉类可导致Neu5Gc在体内堆积[18],可代替部分Neu5Ac嵌入糖链,形成了“自身异种抗原”,对机体诱导产生抗-Neu5Gc抗体,抗体沉积后触发炎症细胞的浸润和激活[19],导致低度炎症状态。本研究发现Neu5Gc摄入量与低度慢性炎症因子CRP和IL-6正相关,CRP和IL-6水平上升是慢性炎症状态的特征之一[20, 21],而慢性炎症状态已被证实可刺激癌症的发生[22]
        本研究发现对象的禽畜肉类摄入量远高于推荐的摄入量,可能原因在于入学新生饮食习惯较差[23],存在大量摄入肉类、暴饮暴食等不良饮食行为,应进一步对其膳食习惯进行干预,避免过量摄入红肉及牛奶,适量增加蔬菜、水果摄入。
        本研究的局限性在于:(1)采用非概率抽样,结果外推受到一定限制;(2)横断面调查不能确证因果关系,尚需进一步的前瞻性研究进行验证。

参考文献
1AnanthakrishnanAN, DuM, BerndtSI, et al. Red meat intake, NAT2, and risk of colorectal cancer: a pooled analysis of 11 studies[J]. Cancer Epidemiol Biomarkers Prev, 2015, 24(1):198-205. DOI: 10.1158/1055-9965.EPI-14-0897.
2ChenW, ZhengR, BaadePD, et al. Cancer statistics in China, 2015[J]. CA Cancer J Clin, 2016, 66(2): 115-132.DOI:10.3322/caac.21338.
3YuW, JiangJ, XieL, et al. Mortality trends in colorectal cancer in China during 2000-2015: a joinpoint regression and age-period-cohort analysis[J]. Prev Chronic Dis, 2018, 15: E156.DOI:10.5888/pcd15.180329.
4AlexanderDD, WeedDL, MillerPE, et al. Red meat and colorectal cancer: a quantitative update on the state of the epidemiologic science[J]. J Am Coll Nutr, 2015, 34(6):521-543. DOI: 10.1080/07315724.2014.992553.
5KrugerC, ZhouY. Red meat and colon cancer: A review of mechanistic evidence for heme in the context of risk assessment methodology[J]. Food Chem Toxicol, 2018, 118:131-153. DOI: 10.1016/j.fct.2018.04.048.
6GhoshalA, MandalC. A perspective on the emergence of sialic acids as potent determinants affecting leishmania biology[J]. Mol Biol Int, 2011, 2011:532106. DOI: 10.4061/2011/532106.
7李红卫, 王冰. 唾液酸——与脑发育相关的新型营养物质[J].中华预防医学杂志,2010, 44(3):256-258. DOI: 10.3760/cma.j.issn.0253-9624.2010.03.019.
8NguyenDH, TangvoranuntakulP, VarkiA. Effects of natural human antibodies against a nonhuman sialic acid that metabolically incorporates into activated and malignant immune cells[J]. J Immunol, 2005, 175(1):228-236. DOI: 10.4049/jimmunol.175.1.228.
9ZaramelaLS, MartinoC, Alisson-SilvaF, et al. Gut bacteria responding to dietary change encode sialidases that exhibit preference for red meat-associated carbohydrates[J]. Nat Microbiol, 2019, 4(12):2082-2089. DOI: 10.1038/s41564-019-0564-9.
10范杏丹, 李红卫. 红肉、N-羟乙酰神经氨酸与癌症关系的研究进展[J].食品科学,2014, 35(15):326-329. DOI: 10.7506/spkx1002-6630-201415064.
11中国营养学会.中国居民膳食指南 (2016)[M]. 北京: 人民卫生出版社, 2016.
12World Cancer Research Fund International. Diet, nutrition, physical activity and cancer: a global perspective[EB/OL].[2019-06-01].https://www.wcrf.org/dietandcancer.
13Alisson-SilvaF, KawanishiK, VarkiA. Human risk of diseases associated with red meat intake: Analysis of current theories and proposed role for metabolic incorporation of a non-human sialic acid[J]. Mol Aspects Med, 2016, 51:16-30. DOI: 10.1016/j.mam.2016.07.002.
14GuMJ, HuangQC, BaoCZ, et al. Attributable causes of colorectal cancer in China[J]. BMC Cancer, 2018, 18(1):38. DOI: 10.1186/s12885-017-3968-z.
15BardorM, NguyenDH, DiazS, et al. Mechanism of uptake and incorporation of the non-human sialic acid N-glycolylneuraminic acid into human cells[J]. J Biol Chem, 2005, 280(6):4228-4237. DOI: 10.1074/jbc.M412040200.
16VarkiA. Multiple changes in sialic acid biology during human evolution[J]. Glycoconj J, 2009, 26(3):231-245. DOI: 10.1007/s10719-008-9183-z.
17KawanishiK, DharC, DoR, et al. Human species-specific loss of CMP-N-acetylneuraminic acid hydroxylase enhances atherosclerosis via intrinsic and extrinsic mechanisms[J]. Proc Natl Acad Sci USA, 2019, 116(32):16036-16045. DOI: 10.1073/pnas.1902902116.
18DharC, SasmalA, VarkiA. From "Serum Sickness" to "Xenosialitis": Past, Present, and Future Significance of the Non-human Sialic Acid Neu5Gc[J]. Front Immunol, 2019, 10:807. DOI: 10.3389/fimmu.2019.00807.
19HedlundM, Padler-KaravaniV, VarkiNM, et al. Evidence for a human-specific mechanism for diet and antibody-mediated inflammation in carcinoma progression[J]. Proc Natl Acad Sci USA, 2008, 105(48):18936-18941. DOI: 10.1073/pnas.0803943105.
20ZanchiNE, AlmeidaFN, LiraFS, et al. Renewed avenues through exercise muscle contractility and inflammatory status[J]. Scientific World Journal, 2012, 2012:584205. DOI: 10.1100/2012/584205.
21徐婷婷, 王新月, 黄佳乐, 等. 膳食模式与血清C反应蛋白浓度关系研究[J].中华预防医学杂 志,2019, 53(4):408-410. DOI: 10.3760/cma.j.issn.0253-9624.2019.04.015.
22MalykhYN, KingTP, LoganE, et al. Regulation of N-glycolylneuraminic acid biosynthesis in developing pig small intestine[J]. Biochem J, 2003, 370(Pt 2):601-607. DOI: 10.1042/BJ20021049.
23党真. 大学生营养膳食调查[J].现代食品,2019(13):180-185. DOI:16736/j.cnki.cn41-1434/ts.2019.13.056.