饮食、吸烟与慢性酒精滥用对男性和女性血浆脂质谱及n-6必需脂肪酸代谢的影响：稳定同位素示踪与房室模型分析

《Journal of Lipid Research》：Effects of diet, smoking and chronic alcohol misuse on plasma lipid profiles and n-6 essential fatty acid metabolism in males and females

吸烟和酒精滥用与长链多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids, PUFA）减少相关。研究人员调查了吸烟或不吸烟的男性和女性参与者的血浆脂肪酸（fatty acids, FA）谱及体内n-6 PUFA代谢。参与者分别遵循自选（self-selected, SS）、鱼基（fish-based, FB）和牛肉基（beef-based, BB）膳食各三周。被诊断为酒精使用障碍（alcohol use disorder, AUD）的参与者被纳入。个体口服²H₅-18:2n-6乙酯。内源性FA采用气相色谱（gas chromatography, GC）分析，²H₅-n-6 PUFA采用气相色谱-质谱联用（gas chromatography–mass spectrometry, GC-MS）分析。²H₅-n-6 PUFA的浓度-时间曲线拟合至房室模型。结果：在非吸烟个体中，FB膳食使血浆20:5n-3和22:6n-3升高2.5倍。吸烟者中未观察到这一现象。男性吸烟者在SS和BB膳食上的血浆FA水平均高于非吸烟者，并且²H₅-20:4n-6合成增强。女性吸烟者在SS膳食上²H₅-20:4n-6合成受抑制。AUD男性血浆n-3 PUFA低于吸烟者，且AUD男性和女性²H₅-20:4n-6合成均低于吸烟者。在吸烟者中，血浆20:4n-6周转低于非吸烟者。在AUD男性中，18:2n-6和20:4n-6周转也低于吸烟者。结论：吸烟对男性FA谱有主要影响，但对n-6 PUFA代谢的影响在男性和女性之间具有多样性。与非吸烟者相比，FB膳食未使吸烟者血浆n-3 PUFA升高。在AUD参与者中，²H₅-20:4n-6合成相对吸烟者受损。

研究背景：长期过量饮酒和规律吸烟已被证明与人类长链多不饱和脂肪酸（polyunsaturated fatty acids, PUFA）减少相关。尤其与酒精摄入相关的花生四烯酸（arachidonic acid, 20:4n-6）和二十二碳六烯酸（docosahexaenoic acid, 22:6n-3）在肝脏和脑等多种组织中降低，提示慢性饮酒和吸烟可改变脂肪酸组成并影响组织健康和生理功能。20:4n-6和22:6n-3在肝脏中分别由18碳n-6和n-3 PUFA前体经链延长和去饱和合成。吸烟可通过自由基反应升高组织脂质过氧化物水平，并可能影响n-3 PUFA吸收或代谢；但既往观察性研究缺乏严格膳食控制，且吸烟对血浆FA状态或体内n-6 PUFA代谢动力学的直接影响尚未用定量示踪方法联合房室模型在控制必需PUFA摄入的代谢膳食中研究。因此，研究人员开展本研究，旨在确定吸烟对男女性在三种膳食试验中血浆FA浓度和n-6 PUFA代谢的影响，并扩展至自选膳食下慢性AUD且吸烟者。

研究人员开展的研究：Robert J. Pawlosky、Yu-Hong Lin、Joseph R. Hibbeln和Norman Salem等纳入非吸烟男性5人、女性5人，吸烟男性5人、女性5人，以及AUD男性8人、女性6人。吸烟与非吸烟者接受SS、BB和FB膳食各三周；AUD者接受SS膳食。口服²H₅-18:2n-6乙酯后采集血样，分析血浆FA和²H₅-n-6 PUFA，并用房室模型计算体内n-6 PUFA动力学参数。研究结论指出：吸烟对男性FA谱有主要影响，但n-6 PUFA代谢效应在男女间不同；FB膳食未在吸烟者中升高血浆n-3 PUFA；AUD参与者中²H₅-20:4n-6合成相对吸烟者受损。该研究意义在于首次在严格控制的膳食条件下结合稳定同位素示踪和房室模型，揭示吸烟及慢性酒精滥用对n-6 PUFA代谢的性别差异和损伤特征。

关键技术方法（不超过250字）：参与者来自美国马里兰州Montgomery County附近普通人群，并在美国国家酒精滥用与酒精中毒研究所（NIAAA）临床研究中心评价；纳入非吸烟男性5人、女性5人，吸烟男性5人、女性5人，AUD男性8人、女性6人。吸烟/非吸烟者分别接受SS、FB和BB膳食各3周；AUD者接受SS膳食。第3周口服²H₅-18:2n-6乙酯，于0、8、24、48、72、96和168 h采血。内源性FA用GC分析，²H₅-n-6 PUFA用GC-MS分析；浓度-时间曲线用WinSAAM拟合房室模型，计算分数转移率L(I,J)、同位素转移百分比P(I,J)、合成率R(I,J)和周转率R(0,J)；统计采用ANOVA、Tukey、Holm-Sidak和t检验。

研究结果：
1. 自选膳食：各参与者SS膳食的蛋白质、碳水化合物和脂肪组成及热量摄入由膳食问卷估算；男性非吸烟者与男性吸烟者、女性非吸烟者与女性吸烟者之间宏量营养素及估计18:2n-6和18:3n-3 PUFA含量相似。AUD男性估算碳水化合物摄入低于男性吸烟者。无人报告在两周SS膳食期间吃鱼，其他食物来源的长链n-3 FA摄入可忽略。
2. 鱼基和牛肉基控制膳食的能量含量和脂肪组成：个体能量需求由SS膳食问卷估算并据此制定控制膳食热量；男性非吸烟者和吸烟者平均热量摄入分别约2664和2536 kcal，女性非吸烟者和吸烟者分别约2172和2056 kcal；控制膳食轮换菜单限制膳食脂肪摄入，并按性别和吸烟状态调整能量密度。
3. 膳食方案对吸烟和非吸烟男性血浆FA及²H₅-n-6 FA曲线下面积（area under the curve, AUC）的影响：非吸烟男性摄入FB膳食时血浆20:5n-3和22:6n-3显著升高，并伴22:4n-6和22:5n-6下降；吸烟男性未见相应n-3 PUFA升高，反而在FB膳食上18:2n-6、20:3n-6和22:4n-6降低。男性吸烟者在SS和BB膳食上多种FA显著高于非吸烟者。男性吸烟者²H₅-18:2n-6平均AUC低于非吸烟者。
4. 膳食对吸烟和非吸烟女性血浆FA谱的影响：非吸烟女性摄入FB膳食后20:5n-3和22:6n-3显著升高；女性吸烟者FB膳食上20:5n-3和22:6n-3呈升高趋势但未达统计学显著。女性吸烟者BB膳食上18:1n-9、20:3n-6和22:4n-6高于FB；女性吸烟者在SS和BB膳食上18:3n-3高于非吸烟女性。
5. 非吸烟男女性以及吸烟男女性中的FA谱：非吸烟男女性在不同膳食方案间血浆FA浓度无显著差异，均显示FB膳食升高20:5n-3和22:6n-3。吸烟男女性FA谱大体相似，但男性在SS膳食上18:3n-3较高，在BB膳食上22:5n-3较高。
6. AUD参与者与吸烟男女性比较的血浆FA谱和²H₅-n-6 PUFA的AUC分析：AUD男女性之间及AUD女性与女性吸烟者之间非必需、n-6和n-3 PUFA浓度无差异。AUD男性18:3n-3、20:5n-3和22:6n-3低于男性吸烟者。AUD男女性²H₅-18:2n-6 AUC高于对应吸烟者。
7. 吸烟和非吸烟男性体内n-6 PUFA代谢参数的房室分析：男性吸烟者在SS和BB膳食上血浆M(2)、M(3)、M(4)较高，FB膳食上差异缩小且不显著。男性吸烟者BB和FB膳食上P(4,3)较高；FB膳食上P(0,4)较低。男性吸烟者SS膳食上18:2n-6周转率R(0,2)较高，FB膳食上20:4n-6周转率R(0,4)较低。
8. 吸烟和非吸烟女性体内n-6 PUFA代谢参数的房室分析：女性非吸烟者和吸烟者BB膳食上M(3)增加，吸烟者BB膳食上M(4)增加。非吸烟女性FB膳食上P(2,1)最高。女性吸烟者FB膳食上²H₅-20:4n-6形成和周转增加；SS膳食上P(4,3)和P(0,4)低于非吸烟者。女性吸烟者BB和FB膳食上P(2,1)高于非吸烟者。女性吸烟者BB膳食上R(0,2)约为SS的三倍；FB膳食上R(4,3)和R(0,4)高于SS和BB；BB膳食上吸烟者R(4,3)和R(0,4)低于非吸烟者。
9. 非吸烟男女性体内n-6 FA代谢参数比较：非吸烟男女唯一显著差异为BB膳食上男性P(2,1)高于女性。
10. 吸烟男女性体内n-6 PUFA代谢参数比较：SS膳食上女性吸烟者M(2)、M(3)、M(4)低于男性吸烟者；BB膳食上女性M(2)和M(4)较低。男性吸烟者SS膳食上P(4,3)和P(0,4)较高。女性吸烟者SS膳食上R(4,3)、R(0,4)、R(3,2)和R(0,2)较低。
11. 自选膳食下AUD参与者与吸烟者体内n-6 PUFA代谢比较：AUD男女性P(2,1)高于对应吸烟者。AUD女性P(3,2)低于女性吸烟者。AUD男性P(4,3)和P(0,4)低于男性吸烟者，R(3,2)、R(4,3)和R(0,4)较低。AUD女性R(0,2)高于女性吸烟者。

讨论部分总结：本研究目标是探讨SS、BB和FB三种膳食对血浆非必需FA及n-6和n-3必需PUFA浓度的影响，并评估这些膳食如何影响吸烟与非吸烟男女性以及AUD吸烟者的体内n-6 PUFA代谢。讨论指出，这是唯一在严格控制的膳食下研究吸烟对体内n-6 PUFA代谢，以及慢性酒精滥用对n-6 PUFA代谢影响的研究。BB膳食代表典型西方饮食模式，FB膳食旨在提高来自海洋来源的20:5n-3和22:6n-3。膳食差异和观察不一致通过严格筛选参与者、配对对照和两种三周控制膳食得到最小化，重复采样允许参与者作为自身对照。研究人员使用生理房室模型从²H₅-n-6 PUFA浓度-时间曲线确定体内n-6 PUFA合成和血浆周转动力学参数。由于²H₅-20:2n-6定量值常低于检测限，20:2n-6血浆房室未定义。模型基于血浆PUFA及标记乙酯 bolus 后²H₅-n-6 PUFA时间浓度，反映包括PUFA延长和去饱和在内的肝脏代谢过程。讨论还强调酒精代谢通过激活P450 CYPII E1酶促进自由基形成，吸烟和/或慢性饮酒引起的自由基事件可靶向PUFA亚甲基碳，增加脂质氧化物形成并影响PUFA状态。

研究结论翻译：吸烟是男性在SS和BB膳食上升高血浆非必需、n-6和n-3 PUFA浓度的重要因素。总体而言，与非吸烟者相比，FB膳食未在男性和女性吸烟者中产生血浆n-3 PUFA的代偿性升高。两性中吸烟均影响20:4n-6形成；在男性中²H₅-20:4n-6合成增强，在女性中SS和BB膳食上20:4n-6形成低于非吸烟者。吸烟者血浆20:4n-6周转低于非吸烟者，该效应依赖膳食且在女性中更明显。与对应吸烟者相比，AUD男性和女性中由²H₅-18:2n-6合成²H₅-20:4n-6受损。在AUD男性中，18:2n-6和20:4n-6血浆周转率较低，且SS膳食下男性n-3 PUFA低于吸烟者。