关于三氯蔗糖免疫毒理学的机制见解：剂量相关地调节食物过敏中的肠道-免疫轴

《Chemico-Biological Interactions》：Mechanistic insights into sucralose immunotoxicology: Dose-related modulation of the gut-immune axis in food allergy

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摘要：

三氯蔗糖是一种被广泛消费的无热量甜味剂，但其免疫毒性作用仍不明确。本研究综合运用了体外和体内实验方法来探讨其免疫毒性特征。体外实验表明，三氯蔗糖抑制树突状细胞的成熟并减少IL-6的分泌，促进幼稚CD4⁺ T细胞分化为Th1细胞，并改变DC–T细胞共培养中的细胞因子谱型。在卵白蛋白（OVA）诱导的BALB/c小鼠食物过敏模型中，以10倍于每日可接受摄入量（ADI）的剂量长期摄入三氯蔗糖显示出显著的免疫调节作用，而低于ADI剂量时则没有这种效果。与OVA过敏组相比，10倍ADI剂量的三氯蔗糖能够缓解过敏症状，降低血清中的IgE/IgG1/mMCP-1水平，恢复肠道屏障功能，使Th1/Th2平衡向Th1优势方向倾斜，并抑制肥大细胞的活化。多组学分析显示，10倍ADI剂量同时影响免疫系统和微生物群，通过下调cAMP信号通路中的促过敏因子（Edn1、Chrm2）并丰富有益肠道微生物（如乳酸杆菌），证实了三氯蔗糖在特定剂量下能够作用于肠道-免疫轴。这些发现表明三氯蔗糖具有与剂量相关的免疫调节活性，为某些食品添加剂的安评提供了更细致的依据。

引言

非营养性甜味剂（NNS）作为常用的食品添加剂，越来越多地被发现与肠道生态和免疫功能的变化有关，包括其在食物过敏中的潜在作用[1][2][3][4]。食物过敏主要由Th2极化的免疫反应驱动，其中树突状细胞激活CD4⁺ T细胞分泌IL-4、IL-5和IL-13，从而促进B细胞类转换和过敏原特异性IgE的产生[5][6][7][8]。研究表明，某些NNS可以通过多种途径调节过敏反应。Pat等人的研究显示，阿斯巴甜会损害上皮屏障功能并引起胃肠道上皮细胞的应激和炎症反应[9]。相反，有研究指出，乙酰磺胺钾通过稳定肥大细胞和调节MAPK信号通路介导的免疫反应来缓解食物过敏症状[10]。此外，肠道中表达的某些甜味受体（T1R2/T1R3）也被认为具有免疫调节作用[5]。因此，甜味剂可能影响免疫系统，尤其是在食物过敏中的具体作用仍需进一步阐明。

三氯蔗糖因其稳定性、无热量特性以及比蔗糖更高的甜度，在食品和药品中得到广泛应用[11]。然而，其在食物过敏期间的免疫调节机制尚不完全清楚。目前关于其免疫调节作用存在两种对立的观点：一些研究认为它可能通过改变Th17/Treg平衡来抑制结肠炎炎症[12]或抑制单核细胞产生促炎细胞因子[13][14][15]；另一些研究则指出它可能干扰T细胞受体信号传导，进而影响T细胞的激活和效应功能[16]。相反，还有研究指出它可能破坏肠道微生物群，加剧炎症[17][18]。鉴于以往的研究主要集中在三氯蔗糖的代谢方面[19][20][21]，这些相互矛盾的观点突显了通过完整的食品过敏模型进行系统免疫毒性评估的重要性。特别是，摄入时间对免疫调节的影响尚未被探索，即三氯蔗糖的摄入是在接触过敏原之前还是同时发生。此外，从免疫毒理学的角度，尚不清楚三氯蔗糖如何调节先天免疫与适应性免疫的相互作用，以及其在实际饮食暴露下的“免疫-肠道屏障-微生物组”轴的调控机制。

因此，本研究结合体外和体内方法，探讨了三氯蔗糖对食物过敏中肠道-免疫轴的剂量依赖性免疫毒性效应。体外实验通过检测骨髓来源的树突状细胞（BMDCs）的成熟情况、DC–T细胞共培养中的细胞因子分泌以及骨髓来源的肥大细胞（BMMCs）脱颗粒情况来评估其作用。为了模拟日常饮食摄入，从致敏前两周开始通过饮用水给予三氯蔗糖，直至实验结束。体内实验使用卵白蛋白（OVA）诱导的食物过敏小鼠模型，通过观察动物的临床症状、系统性免疫标志物、肠系膜淋巴结细胞反应、肠道屏障功能、肥大细胞活化相关的转录组谱型和肠道微生物组成来评估三氯蔗糖的影响。这些发现有助于我们更深入地理解三氯蔗糖与免疫系统之间的复杂关系，并为NNS的效应提供新的免疫毒性见解。

小节片段

材料与试剂

三氯蔗糖（S107614，纯度98%）购自Aladdin Biochemical Technology Co., Ltd.；鸡蛋卵白蛋白（OVA，等级V，A5503）和硫酸铝钾（A7210）购自Sigma-Aldrich（美国圣路易斯）。重组小鼠IL-4、GM-CSF、IL-3和SCF购自PeproTech（美国）。胎牛血清（FBS，Gibco）购自Thermo Fisher Scientific。针对IgE和IgG1的特异性抗体购自eBioscience（Thermo Fisher Scientific）。

三氯蔗糖在体内的树突状细胞成熟和T细胞分化调节作用

本研究使用BMDCs和DC–T细胞共培养作为体外模型来评估三氯蔗糖的免疫效应。图1B-C显示了各群体的分离纯度。与对照组相比，1 mM的三氯蔗糖显著降低了BMDCs表面的CD80、OX40L、CD11b和CX3CR1表达（P < 0.05）。0.1 mM和0.5 mM的三氯蔗糖也降低了CD11b或CX3CR1的表达，且降低程度更明显（P < 0.05）。

讨论

三氯蔗糖作为一种广泛使用的非营养性甜味剂，其免疫调节作用存在争议，包括抑制T细胞功能[16][28]和影响代谢[20]。然而，其在食物过敏背景下的免疫毒性特征仍不清楚。通过综合体外和体内分析，我们发现三氯蔗糖的免疫调节效应依赖于具体环境条件。

结论

总之，体外和体内实验证明，三氯蔗糖在OVA诱导的食物过敏模型中表现出剂量依赖性的免疫毒性效应。体外实验中，三氯蔗糖减少了树突状细胞的成熟标志物（CD80、OX40L、CD11b、CX3CR1）的分泌，并促进了DC–T细胞培养中的Th1细胞分化。体内实验中，10倍ADI剂量的三氯蔗糖显著缓解了过敏症状，降低了血清中的IgE/IgG1/mMCP-1水平，恢复了Th1/Th2平衡。

作者贡献声明

高金燕：撰写、审稿与编辑、方法设计、资金筹集、数据管理。童平：数据可视化、统计分析。陈宏兵：撰写、审稿与编辑、项目管理、资源协调、资金筹集、概念构建。吴勇：撰写、审稿与编辑、资源支持、实验设计、数据管理。聂一凡：实验设计、统计分析。施强：方法设计、实验设计、数据管理。郑双燕：项目指导、资源协调、实验设计。

利益冲突

作者声明不存在利益冲突。

利益冲突声明

作者声明不存在利益冲突。

致谢

本文得到了国家自然科学基金（项目编号：32272427）的支持。

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