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超加工食品(UPFs)与肥胖相关癌症风险有关,本文探讨其潜在机制及研究方向。
引言
在当今社会,食品加工技术不断发展,超加工食品(Ultra-Processed Foods,UPFs)在人们的日常饮食中所占比例越来越大。食品加工涵盖了多种技术,如研磨、包装、加热等,而 UPFs 则是经过高度工业化加工的食品。这些食品通常具有高适口性、便利性、长保质期和低价格等特点,因此在全球范围内广泛销售。
随着 UPFs 消费的增加,其对健康的影响逐渐受到关注。大量研究表明,UPFs 的摄入与肥胖的发生密切相关,而肥胖又是众多慢性疾病的重要危险因素,包括心血管疾病(Cardiovascular Disease,CVD)、2 型糖尿病(Type 2 Diabetes Mellitus,T2DM)以及多种癌症。在癌症方面,虽然目前关于 UPFs 与癌症之间关系的研究还相对较少,但已有证据显示,UPFs 可能通过多种机制增加癌症风险。
本综述旨在综合当前关于 UPFs 与肥胖相关癌症风险之间关系的研究证据,探讨其潜在的生物学机制,并确定未来研究和政策行动的关键领域。
超加工食品的定义
超加工食品(UPFs)是由经过化学改性的成分组成,并添加了多种添加剂以增强风味、质地和外观的工业配方产品。根据 NOVA 分类系统,UPFs 过度消费可能对健康构成重大风险。全球销售数据和消费模式分析显示,全球饮食正朝着更多超加工食品的方向转变,但不同地区和国家之间存在显著差异。在高收入国家,UPFs 占膳食能量的比例从意大利的约 10% 到美国的 58% 不等;在中低收入国家,如墨西哥和哥伦比亚,UPFs 分别占总能量摄入的 16% - 30%。
UPFs 的广泛消费引发了对整体饮食质量和公共健康的担忧。它们通常含有改变的食物基质、加工污染物和一系列工业添加剂,导致营养成分不理想,表现为高能量密度、高盐、高糖和高饱和脂肪,同时纤维、微量营养素和必需维生素含量较低。这些特性可能通过潜在的生理机制,如肠道微生物群失调和炎症增加,对慢性炎症性疾病产生复合或协同效应。
超加工食品与肥胖:流行病学证据和潜在机制
近年来,大量研究表明 UPFs 消费与肥胖的流行之间存在显著关联,主要基于观察性研究。荟萃分析显示,UPFs 摄入量与超重和肥胖风险之间存在剂量反应关系,即 UPFs 摄入量越高,超重和肥胖的风险越高。例如,一项荟萃分析表明,每日来自 UPFs 的热量摄入每增加 10%,超重和肥胖的风险分别增加 7% 和 6%,并且 UPFs 摄入还与腹部肥胖的可能性增加有关。
在 Hall 等人的一项严格控制的试验中,20 名体重稳定的成年人在食用 UPF 饮食时,每天额外摄入 508 千卡热量,主要来自碳水化合物和脂肪,导致平均体重增加 0.9 千克,而在食用未加工食品阶段体重又恢复。这表明 UPFs 不仅营养密度低,而且具有高能量密度,加上其增强的口感和添加剂,容易导致人们过度消费。此外,UPFs 广泛可得、价格实惠且通常大份销售,积极的营销也进一步推动了消费。
UPFs 高的饮食与营养质量差的指标相关,如添加糖、饱和脂肪和钠含量升高,同时缺乏纤维、蛋白质和重要的微量营养素。这些饮食往往会取代更有营养的食物,如水果、蔬菜等,减少了有益生物活性化合物的摄入,通过炎症和氧化应激途径导致肥胖及相关疾病的发生。而且,即使在控制了整体饮食质量后,UPFs 消费与肥胖之间的关联仍然存在,这意味着 UPFs 对体重增加的影响不仅仅取决于其营养成分。
肥胖与癌症风险:病理生理机制和流行病学见解
肥胖被世界卫生组织(World Health Organization,WHO)定义为体重指数(Body Mass Index,BMI)超过 30kg/m2,全球肥胖率正以惊人的速度上升,对健康构成了重大挑战。肥胖与多种慢性疾病相关,包括 T2DM、慢性肾脏病(Chronic Kidney Disease,CKD)和 CVD 等,同时也是多种癌症的重要风险因素。
肥胖与癌症之间的病理生理联系十分复杂。脂肪组织作为内分泌器官,其中的芳香化酶可将雄激素转化为雌二醇,增加循环雌激素水平,这与子宫内膜癌、乳腺癌和卵巢癌的风险增加有关。此外,肥胖导致的胰岛素抵抗和高胰岛素血症,会延长胰岛素样生长因子 - I(Insulin-like Growth Factor-I,IGF-1)的作用,IGF-1 和胰岛素可激活多种肿瘤促进机制,如细胞增殖、抗凋亡、血管生成和淋巴管生成,增加前列腺癌、结肠癌、肾癌和子宫内膜癌等癌症的风险。
脂肪组织还会分泌脂肪因子,如瘦素和脂联素。肥胖时瘦素水平升高,与炎症和肿瘤发生有关;脂联素水平降低,其通常具有抗增殖特性。肥胖引起的慢性低度炎症也是一个重要的致癌因素,可增加肝癌、胆管癌等癌症的风险。炎症状态下释放的细胞因子,如肿瘤坏死因子 -α(Tumor Necrosis Factor-α,TNF-α)和白细胞介素 - 6(Interleukin-6,IL-6),会导致氧化应激和 DNA 损伤。同时,肿瘤周围组织的结构变化和免疫反应改变,也为癌症进展创造了有利环境。
流行病学研究表明,成年期体重增加与前列腺癌、结直肠癌、子宫内膜癌和绝经后乳腺癌的风险增加密切相关。国际癌症研究机构(International Agency for Research on Cancer,IARC)在 2020 年得出结论,肥胖与 13 种不同癌症的风险直接相关,包括绝经后乳腺癌、结直肠癌、子宫内膜癌等。例如,男性 BMI 每增加 5kg/m2,患直肠癌的风险增加 9%,患胆管癌的风险增加 56%;女性成年后每增加 5kg 体重,绝经后乳腺癌风险增加 11%,腰围与臀围比每增加 0.1,子宫内膜癌风险增加 21%。
此外,减肥手术已被证明可以显著降低多种癌症的发病率,包括子宫内膜癌、乳腺癌、结直肠癌等,这强调了体重减轻作为预防肥胖相关癌症的有效策略的潜力。然而,肥胖与癌症预后的关系较为复杂,不同癌症类型和亚型存在差异,肥胖还会影响癌症治疗的效果,如手术并发症增加、放疗效果降低等。
癌症特异性分析
- 食管腺癌:肥胖在食管腺癌的发病中起着重要作用。肥胖引起的胃酸反流疾病是 Barrett 食管(食管腺癌的前驱病变)的重要危险因素,慢性炎症可能部分解释了这一进展。研究发现,BMI 每增加 5kg/m2,Barrett 食管癌变的风险增加 6%,表明肥胖与 Barrett 食管癌的进展和恶性程度存在剂量反应关系。
- 乳腺癌:肥胖与乳腺癌幸存者的生存率降低和复发风险增加有关。诊断后体重增加超过 10% 会使全因死亡率增加 23%,尤其对激素受体阳性乳腺癌患者影响更大。肥胖还会降低辅助芳香化酶抑制剂在激素受体阳性乳腺癌女性中的疗效。
- 结直肠癌:患者的 BMI 显著影响结直肠癌的预后。肥胖与晚期结直肠癌(II 期或 III 期)的发病率增加和淋巴结转移数量增多有关,诊断前肥胖与总体生存率降低和疾病特异性死亡率升高相关。
- 胰腺癌:肥胖与胰腺癌的不良预后相关,研究表明,肥胖会使胰腺癌死亡风险增加 28%,BMI 每增加 1kg/m2,死亡风险增加 10%。
- 子宫内膜癌:肥胖是子宫内膜癌的重要风险因素,且与患者的临床预后较差相关。BMI 增加 10%,全因死亡率的几率增加 9.2%,尤其是 BMI 为 40 或更高的女性,死亡率风险显著升高。
- 前列腺癌:BMI 每增加 5kg/m2,前列腺癌生化复发的风险增加约 21%,肥胖还会增加前列腺癌特异性死亡率和全因死亡率。
超加工食品消费与癌症风险的关联:现状
目前,支持 UPFs 消费与癌症风险之间关联的证据主要来自流行病学研究。这些研究通过评估特定食物组的消费与癌症发病率之间的关系,来探讨 UPFs 与癌症的联系。
在一项前瞻性队列分析中,研究人员对英国生物银行中 40 - 69 岁的参与者进行了研究,发现 UPFs 消费每增加 10%,卵巢癌和总体癌症的发病率增加,同时乳腺癌、卵巢癌和总体癌症的死亡风险也增加。另一项系统综述整合了多项研究数据,发现 UPFs 摄入量与乳腺癌和结直肠癌的风险呈正相关,尤其是男性。
还有研究表明,UPFs 消费与某些特定部位癌症的风险增加有关,如消化道癌症和一些激素相关癌症。然而,目前的研究也存在一些局限性,如 UPFs 定义和分类缺乏标准化,研究结果存在矛盾等。因此,需要进一步开展大规模的前瞻性队列研究来验证这些发现,并深入研究 UPFs 影响癌症风险的具体机制。
研究超加工食品与癌症风险关联的流行病学研究的局限性和挑战
当前研究超加工食品(UPFs)与癌症风险关联的流行病学研究存在诸多局限与挑战。不同研究对 UPFs 的定义和分类缺乏标准化,致使结果难以对比,未来研究需采用统一框架进行食品加工分类。目前缺少探究减少食品加工与癌症风险关系的研究,利用纵向数据重复测量饮食摄入,有助于明晰饮食加工水平变化与癌症风险的联系。
在 UPFs 消费与癌症风险的关联中,各组成部分(如过度消费、体重增加、饮食质量、加工污染物、食品添加剂等)的中介作用研究不足。开展替代分析和短期营养干预,评估特定食物(如最低限度加工肉类)替代效果,对制定公共卫生指南意义重大。
流行病学研究结果相互矛盾,需要深入探究化学化合物在 UPFs 与癌症风险关联中的作用,例如人工甜味剂、硝酸盐和亚硝酸盐等。同时,研究食品基质和添加剂在加工过程中的化学结构变化,以及多种添加剂的协同效应也十分关键。可通过体外和体内实验,收集高度加工食品消费的综合数据进行研究,寻找与各添加剂相关的生物标志物,有助于规避回忆偏差和社会期望偏差。
此外,迫切需要针对性的实验研究,考察 UPFs 消费与癌症风险关联中所有潜在机制的累积效应,从而更全面地了解 UPFs 对癌症风险的影响,为预防和控制肥胖相关癌症提供科学依据。
超加工食品消费与癌症风险关联的潜在生物学机制
UPFs 可能通过多种机制增加癌症风险。首先,UPFs 通常营养质量较低,含有较高的能量密度、游离糖、总脂肪、饱和脂肪和反式脂肪,同时膳食纤维、蛋白质、钠和钾含量较低。这种营养不平衡会导致热量摄入过多,进而引发肥胖,而肥胖是至少 13 种癌症的已知风险因素。
其次,UPFs 在加工过程中会产生各种污染物。例如,加工过程中形成的反式脂肪和丙烯酰胺等,以及包装材料中的间接污染物,如邻苯二甲酸二(2 - 乙基己基)酯(Di (ethylhexyl) Phthalate,DEHP)和双酚 A(Bisphenol-A,BPA)等内分泌干扰物。这些物质会干扰激素途径,导致 DNA 损伤,促进癌症发生。研究表明,DEHP 暴露可能通过多种分子机制促进致癌作用,BPA 暴露则会破坏多个信号通路,与肥胖和癌症的发生发展相关。
此外,肠道微生物群在肥胖相关癌症风险中也起着重要作用。UPFs 中的添加剂,如乳化剂羧甲基纤维素(Carboxymethylcellulose,CMC)和聚山梨酯 80(Polysorbate-80,P-80),会破坏肠道上皮屏障,导致肠道菌群失调,引发慢性低度炎症和内毒素血症,这些都与肥胖、代谢综合征以及潜在的肥胖相关癌症有关。
超加工食品与肠道微生物群的复杂关系:对早发性结直肠癌和胃癌的影响
肠道微生物群包含多种微生物,对宿主健康至关重要。正常情况下,肠道微生物群与宿主处于平衡状态,但这种平衡可能被打破,导致肠道菌群失调。UPFs 中的添加剂,如 CMC 和 P-80,会破坏肠道上皮屏障,使肠道通透性增加,形成 “肠漏”,导致致病微生物和毒素进入血液循环,引发内毒素血症,激活炎症反应,改变肠道微生物群的多样性和组成。
研究发现,许多乳化剂会降低具有抗炎特性的细菌水平,如粪杆菌和阿克曼菌,同时增加脂多糖(Lipopolysaccharide,LPS)水平,导致代谢内毒素血症。例如,P-80 会增强 DEHP 及其有毒代谢物单 - 2 - 乙基己基邻苯二甲酸酯(Mono-2-Ethylhexyl Phthalate,MEHP)的吸收,进一步破坏肠道微生物群和肠道屏障。
早发性结直肠癌(Early-Onset Colorectal Cancer,EOCRC)与肥胖和肠道菌群失调有关。二氧化钛(Titanium Dioxide,E171)作为 UPFs 中的一种增白添加剂,可能在 EOCRC 的发生中起作用。此外,幽门螺杆菌(Helicobacter Pylori,H.pylori)感染与胃癌密切相关,有研究报道 UPFs 消费增加与 H.pylori 感染风险升高有关,但还需要更多大规模研究来证实。
超加工食品过度消费与肥胖相关癌症的联系:利用现有证据进行进一步研究
现代生活方式使得 UPFs 消费显著增加。UPFs 的便利性和高适口性常常导致人们过度消费,其营养不平衡会扰乱神经系统和消化系统功能,破坏饥饿和饱腹感信号,导致能量摄入增加和体重增加。
UPFs 中的高盐、高糖和不健康脂肪会导致代谢紊乱,如高血压、胰岛素抵抗和血脂异常。同时,化学添加剂和内分泌干扰物会进一步加剧健康风险,影响激素平衡和代谢功能。
目前的证据表明,UPFs 的致肥胖作用,加上潜在的致癌添加剂和污染物,可能会增加癌症风险。UPFs 消费与肠道微生物群多样性和组成的破坏以及肠道上皮屏障的损伤有关,这些都与肥胖相关癌症的风险增加相关。因此,需要进一步研究 UPFs 影响癌症途径的机制,为制定合理的饮食指南提供依据,以降低这些健康风险。