《Nature Metabolism》：Metabolic and neural responses to ultraprocessed foods: a randomized, controlled, crossover study
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全球膳食模式正转向超加工食品(ultraprocessed foods, UPF)摄入增加，其与更高疾病负担相关。一种解释UPF消费与代谢疾病共同机制的假说是：相对于营养相似食物，UPF可改变摄食后(post-ingestive)反应。研究人员在一项随机交叉研
全球膳食模式正转向超加工食品(ultraprocessed foods, UPF)摄入增加，其与更高疾病负担相关。一种解释UPF消费与代谢疾病共同机制的假说是：相对于营养相似食物，UPF可改变摄食后(post-ingestive)反应。研究人员在一项随机交叉研究中纳入57名健康体重成人，使其摄入营养匹配(nutritionally matched)的UPF或非UPF膳食。结果显示，尽管营养相似，UPF膳食引发更强的胰岛素血症(insulinaemic)与能量消耗(response energetic)反应，且碳水化合物氧化(carbohydrate oxidation)相对非UPF膳食减弱。条件间峰值碳水化合物氧化的差异与纹状体(striatum)对食物线索(food cues)的激活相关。研究人员还发现，虽然主观食物价值(subjective food value)在条件间无差异，但与食物评价相关的脑反应在视觉皮层(visual cortex)和纹状体中，非UPF为正相关、UPF为负相关。总之，这些发现表明食品加工通过热量与宏量营养素之外的机制影响摄食后代谢与神经反应。
该研究背景在于，现代食品环境中UPF因NOVA分类下的工业制造、多重物理化学转化及添加工业配料而占据主要热量来源，流行病学显示高UPF摄入与癌症、超重肥胖及代谢功能障碍相关，但UPF影响健康的机制未完全确立。已有证据提示，即便食材相同，加工会改变淀粉颗粒结构、细胞微结构与营养可及性，从而改变血糖与胰岛素反应；同时脂肪与碳水组合可增强奖赏，肠脑信号(gut-to-brain signalling)参与风味-营养学习(flavour-nutrient learning)。因此研究人员开展一项随机交叉研究，检验在营养组成匹配时，加工程度是否独立改变餐后代谢与食物线索神经反应。论文发表于《Nature Metabolism》。
为开展研究，关键方法包括：在美国弗吉尼亚州罗阿诺克招募18至45岁、BMI 18.5至25 kg m?2的健康成人队列；代谢会话采用全房间间接测热法(whole-room indirect calorimetry, WRIC)与静脉采血，在交叉设计中给予约300 kcal营养匹配的非UPF与UPF膳食；影像会话采用功能磁共振成像(functional magnetic resonance imaging, fMRI)并结合Becker–DeGroot–Marschak(BDM)拍卖任务量化主观食物价值(willingness to pay, WTP)；使用先验纹状体感兴趣区(region of interest, ROI)小体积校正(small volume correction, SVC)分析代谢指标与神经反应关联。
参与者特征：57人入组，32人完成两项代谢会话，52人完成fMRI会话；样本平均年龄26.21±6.85岁，BMI 22.75±1.87 kg m?2，习惯性能量摄入中UPF占比54.4%，与美国全国均值接近。
急性代谢效应：研究人员让受试在10分钟内吃完重量、能量、宏量营养素、可用碳水、血糖生成指数(glycaemic index)、膳食纤维、钠和水均匹配至误差≤1.6%的膳食。结果显示血糖曲线下面积(area under the curve, AUC)无组间差异，但非UPF在20分钟血糖上升更快；UPF胰岛素AUC显著更大，40至120分钟胰岛素更高。WRIC显示UPF餐后代谢率(metabolic rate)AUC更高，呼吸交换比(respiratory exchange ratio, RER)在非UPF更高；非UPF促进碳水化合物氧化峰值，UPF则脂肪氧化(fat oxidation)更强。结论为：UPF在营养匹配下仍减弱由脂肪向碳水化合物氧化的餐后底物转换，并伴随更高胰岛素反应。
代谢与脑反应关联：研究人员将条件间峰值碳水化合物氧化差与非UPF大于UPF图片观看对比的个体化神经响应回归。全脑家族wise误差(family-wise error, FWE)校正发现左颞上回响应与碳水氧化差相关；先验纹状体掩膜SVC发现右尾状核(caudate)与左腹侧纹状体(ventral striatum)显著关联，即非UPF相对UPF的峰值碳水氧化增量越大，相关脑区对非UPF图片的正向响应越弱或呈特定负向关系。峰值RER也得到类似结果。该部分说明加工相关的碳水氧化差异可与食物线索反应通过学习经历相连。
意愿支付与主观价值的脑相关：BDM任务中，控制感知健康性与食用频率后，非UPF与UPF的WTP无显著差异。但将WTP作为参数调节项后发现，非UPF价值与左梭状回(fusiform gyrus)、左舌回(lingual gyrus)活动正相关，UPF则为负相关；纹状体ROI中，右壳核(putamen)与右尾状核也呈现非UPF正、UPF负的估值编码。也就是说，行为出价无差异，但大脑对食物主观价值的表征随加工水平发生方向性改变。
讨论部分总结：研究人员指出，本工作弥补了既往测试餐能量与宏量营养素不匹配的局限，证明NOVA加工水平可在营养匹配下改变胰岛素、能量消耗与底物氧化；其机制可包括加工破坏食物基质、加快食团形成与营养在近端小肠释放，从而产生高胰岛素血症样模式。代谢差异经肠脑通路影响纹状体与高级视觉区对食物线索及主观价值的编码，支持营养可及性而非单纯热量驱动UPF相关代谢病与过度消费。STG虽以听觉语言功能著称，但也对食物线索及可能的内感受代谢信号敏感。作者承认局限包括蛋白来源不同、添加剂与食物基质结构未直接量化、负荷较小、强制吃完使自由进食速率优势未能体现、WTP未随杂货价格浮动校准。
结论部分翻译：综上，研究人员提供证据表明，在多种营养因素上匹配的非UPF与UPF膳食会引发不同的摄食后代谢反应，具体为UPF摄入后胰岛素血症与能量反应增强、碳水化合物氧化减弱。这些与加工相关的代谢差异还与不同加工程度食物在纹状体中的食物线索反应性神经指标相关。总体结果支持如下观点：食品加工可通过超出热量与宏量营养素组成的机制影响生理与脑功能，同时将物理结构改变导致的营养可及性变化，确定为UPF过度消费与代谢健康影响的合理贡献因素。
