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量化人工甜味剂与乳化剂在克罗恩病中的水平及其与疾病活动的关系

2026-08-19
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Gut | 量化人工甜味剂与乳化剂在克罗恩病中的水平及其与疾病活动的关系

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该研究通过精准量化生物样本中的食品添加剂,揭示了P-80代谢重编程与肠道屏障破坏的关联,为炎症性肠病的饮食干预和非侵入性生物标志物开发提供了直接证据。

 

文献概述

本文《Quantifying artificial sweeteners and emulsifiers in Crohn’s disease and its relationship with disease activity: the ENIGMA study – a novel and targeted approach》,发表于《Gut》杂志,系统探讨了克罗恩病(CD)患者体内人工甜味剂和乳化剂P-80的水平,并评估其与疾病活动的关系。研究采用靶向代谢组学方法对来自澳大利亚、中国香港和中国大陆的487名受试者进行了多中心分析,首次在人体中揭示了P-80在CD患者中的独特代谢路径。此外,研究构建了一个基于P-80代谢物和甜味剂的广义线性模型,能够有效区分活动性与非活动性CD,提示其潜在作为非侵入性生物标志物的价值。

背景知识

克罗恩病作为一种慢性炎症性肠病(IBD),其发病机制与环境因素密切相关,其中饮食模式的“西化”被认为是重要诱因之一。近年来,食品添加剂如乳化剂和人工甜味剂被广泛使用,尽管被认定为“公认安全”,但动物模型显示P-80可破坏肠道黏膜屏障并诱导炎症。然而,此前缺乏对人类体内实际暴露水平的直接量化研究。目前对P-80的研究瓶颈在于:一是其在体内迅速降解,难以检测母体形式;二是其代谢产物的功能尚不明确;三是缺乏与疾病活动的直接关联证据。本研究的切入点在于建立了一种新型靶向LC-MS/MS方法,首次实现了对P-80及其五大代谢物的系统性量化,并结合体外模型验证其对肠道通透性的影响,从而填补了从动物模型到人类病理之间的关键空白。

 

针对克罗恩病等自身免疫性疾病的机制研究,我们提供多种基因编辑小鼠模型,包括炎症性肠病(IBD)、系统性红斑狼疮(SLE)等,支持探索疾病发病机制及特定基因功能。同时提供药物诱导模型如IMQ诱导银屑病模型,助力免疫与炎症相关研究。

 

研究方法与核心实验

研究采用横断面病例对照设计,纳入245例CD患者和242名对照个体,收集粪便、尿液和血清样本。使用液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)对三种人工甜味剂(阿斯巴甜、糖精、三氯蔗糖)和乳化剂P-80进行定量分析。为解析P-80代谢路径,研究团队开发了靶向代谢组学方法,鉴定出五类主要代谢物:包括水解产物(POE、POE-山梨醇、POE-异山梨醇)和氧化还原产物(POE-C16、POE-C18)。通过粪便共培养实验模拟肠道微生物对P-80的代谢,并利用Caco-2细胞模型评估代谢物对肠道屏障功能的影响,包括TEER、FITC-葡聚糖通透性和ZO-1表达。

关键结论与观点

  • CD患者粪便和尿液中人工甜味剂水平显著高于对照组,且与饮食问卷评估的摄入量呈正相关,表明人工甜味剂暴露与CD状态相关,提示可通过生物监测评估饮食风险。
  • P-80在人体内几乎完全降解,其母体形式未被检测到;CD患者中以水解代谢为主(如POE-异山梨醇升高),而对照组则以氧化还原路径为主(POE-C16和POE-C18丰富),揭示了P-80代谢的疾病特异性重编程。
  • CD相关P-80代谢物显著增加肠道通透性,促进甜味剂跨上皮转运,体外实验显示Caco-2细胞ZO-1表达下调,说明P-80代谢产物可破坏肠道屏障,可能加剧炎症反应。
  • 活动期CD患者中,POE-异山梨醇水平升高而POE-C16下降,且与粪钙卫蛋白水平正相关,表明P-80代谢物可作为疾病活动的潜在生物标志物,指导临床监测。
  • 基于P-80代谢物和甜味剂构建的广义线性模型在发现队列中AUC达0.86,在两个独立验证队列中平均AUC达0.94,提示该模型具有高区分能力,可用于非侵入性评估CD活动状态。

研究意义与展望

该研究首次在人体中证实了P-80代谢的疾病特异性差异,打破了以往仅依赖动物模型的局限,为理解食品添加剂在炎症性肠病中的作用提供了直接证据。其发现的代谢物不仅揭示了新的致病机制——即通过破坏肠道屏障促进异源物质渗透,还提出了可量化的生物标志物组合,有望用于CD活动的无创监测。

从药物开发角度看,P-80代谢路径中的关键酶(如微生物酯酶)可成为新型治疗靶点,抑制其活性可能恢复肠道屏障功能。此外,该模型的高预测性能提示未来可整合到临床决策支持系统中,辅助个体化治疗调整。更重要的是,研究强调了饮食干预的重要性,建议CD患者减少含P-80和人工甜味剂的加工食品摄入,推动精准营养策略的发展。

 

为支持肠道菌群与宿主互作研究,我们提供无菌小鼠及相关技术服务,包括菌群移植、基因与菌群互作机制研究等。适用于微生物与炎症性肠病关系探索,以及益生菌或食品添加剂干预效应的因果验证。

 

结语

本研究通过创新的靶向代谢组学方法,系统揭示了克罗恩病患者体内食品添加剂P-80和人工甜味剂的异常代谢特征及其与疾病活动的紧密关联。研究不仅证实了P-80在CD患者中偏向水解代谢,产生更具屏障破坏性的代谢物,还首次建立了基于生物标志物的预测模型,具备高区分能力。这些发现为从“暴露组”角度理解IBD发病机制开辟了新路径,强调了环境因素与宿主反应之间的动态交互。从实验室到临床,该研究为开发非侵入性监测工具和饮食干预策略提供了坚实基础,有望成为未来CD管理中的重要组成部分。尤其在精准医学背景下,量化个体食品添加剂代谢谱或将成为评估疾病风险和活动的新维度,推动炎症性肠病照护体系向更个性化、预防性方向演进。

 

文献来源:
Jingwan Zhang, Jielun Hu, Xinyi Tang, Michael Kamm, and Siew C Ng. Quantifying artificial sweeteners and emulsifiers in Crohn’s disease and its relationship with disease activity: the ENIGMA study – a novel and targeted approach. Gut.