A karragén és a karboxi-metil-cellulóz szerepe a bélgyulladás kialakulásában

John Vincent Martino

1 Gyermekgasztroenterológia, hepatológia és táplálkozás, IWK Egészségügyi Központ, Halifax, NS, Kanada

Johan Van Limbergen

1 Gyermekgasztroenterológia, hepatológia és táplálkozás, IWK Egészségügyi Központ, Halifax, NS, Kanada

2 Orvostudomány, Dalhousie Egyetem, Halifax, NS, Kanada

Leah E. Cahill

2 Orvostudomány, Dalhousie Egyetem, Halifax, NS, Kanada

3 Táplálkozás, Harvard T.H. Chan Közegészségügyi Iskola, Boston, MA, USA

Absztrakt

Bevezetés

Az élelmiszer-adalékanyagok olyan anyagok, amelyeket szándékosan adnak a kereskedelmi élelmiszerek gyártása, feldolgozása, csomagolása, szállítása vagy tárolása során. A carrageenan a tengeri moszatokból kivont, nagy molekulatömegű szulfatált poliszacharidok családjára utaló név, amelyet sűrítő és emulgeáló élelmiszer-adalékanyagként használnak a kereskedelmi élelmiszer-ipari termékek, beleértve az anyatej-helyettesítő tápszereket, tejtermékeket, tej-alternatívákat, például a mandulatejteket, javítására, feldolgozott húsok és szójaalapú termékek (9, 12). Először az Egyesült Államokban, az 1930-as években szabadalmaztatták, a karragenán élelmiszer-adalékanyagként való felhasználása a nyugati étrendben az elmúlt 50 évben jelentősen növekedett (9, 13). A karboxi-metil-cellulóz (CMC) a cellulóz származéka, amely megfizethető és bőséges, sűrítő és emulgeáló tulajdonságokkal rendelkezik, és az egész kereskedelmi élelmiszeriparban jelentősen megtalálható, az élelmiszer-adalékanyag-használat fokozatos éves növekedésével (14, 15).

A carrageenan szerepe a bélgyulladásban állatmodellekben

A CMC szerepe a bélgyulladásban állatmodellekben

Swidsinski és mtsai. bebizonyították, hogy az IBD-re fogékony IL-10 génhiányos egerek 2% -os CMC-nek való kitettsége „CD-szerű hatásokat” eredményez, beszámolva arról, hogy a CMC-vel kezelt egerek változásai azonosak voltak a CD betegek ileális biopsziás eredményeivel (14). Ezt alátámasztották azok a megfigyelések, amelyek szerint a 2% CMC-vel kezelt egereknél megnőtt a baktériumok koncentrációja az ileumban, nagyobb a hézag a hártyák között, megnőtt a bolyhokhoz tapadó baktériumok mennyisége, megnövekedett a fehérvérsejtek mennyisége a lumenben, és néhány esetben egerek, a hám bakteriális beszivárgása (14).

Élelmiszer-adalékanyagok és bélgyulladás embereknél

Javasolt biológiai mechanizmus: a karrageenán és a karboxi-metil-cellulóz a feldolgozott élelmiszerekben a nyálkahártya védőrétegének erózióját és a szűk kereszteződésű fehérjék rendellenes expresszióját eredményezi.. Az emésztetlen ételrészecskék, toxinok és mikroorganizmusok képesek átjutni a bélhámon keresztül, ami a mikrobák transzlokációját és a kórokozók általi túlkolonizációt eredményezheti, amely megváltoztathatja a bél mikrobiomjának összetételét, kiváltva az immunrendszer aktiválódását és a gyulladás kialakulását.

Borthakur és mtsai. benyújtotta az emberi bélhámsejtek karrageenán-expozícióra gyakorolt gyulladásos reakciójának első jelentését, bemutatva, hogy a karragén stimulálja a vastagbél hámsejtjeinek gyulladásos-atorikus kaszkádját egy olyan úton, amely B-sejtes limfóma/leukémia 10 gén (Bcl10) aktiválódását és a fokozott termelést foglalja magában. az IL-8 (9), a legfontosabb gyulladáscsökkentő citokin. Ezeket az eredményeket alátámasztották, amikor Choi és munkatársai, az emberi vastagbél adenokarcinóma HCT-8 sejtvonalának felhasználásával kimutatták, hogy a karragenán a kappaB nukleáris faktor aktiválódásához vezetett, ami ezt követően növelte az IL-8 génindukcióját (12). Ezen túlmenően arról számoltak be, hogy a karrageenán kiváltotta az epitheliális gát megszakadását, csökkentve a szoros juncionális protein zonula occludens (ZO) -1 sűrűségét, zavart okozva a ZO-1 eloszlásában az epitheliumban, és csökkentve ennek gén expresszióját. szűk kereszteződés fehérje (12). Újabban ez a csoport kimutatta, hogy a karrageenán expozíció váltotta ki a proapoptotikus makrofág gátló citokin 1 (MIC1) expresszióját, amit viszont ellensúlyoz az aktiváló 3 transzkripciós faktor MIC1 által indukált expressziója (45).

Beszámoltak arról, hogy a karrageenan kölcsönhatásba lép a malignus agydaganatokban 1 deletált glikoproteinnel (DMBT1). A DMBT1 mintázatfelismerő molekulaként működik, egy peptid doménnel, amely képes megkötni és összegyűjteni a baktériumok széles spektrumát (46), és kimutatták, hogy in vitro megakadályozza a baktériumok invázióját a bél hámsejtjeiben (47). A karrageenan a baktériumokat felismerő specifikus peptidhez kötődve gátolja a DMBT1 bakteriális aggregációs funkcióját, és felvetésre került, hogy a karrageenán megzavarja a DMBT1 által biztosított nyálkahártya-védelmet (48). Ez felveti annak lehetőségét, hogy a karrageenan képes megbontani a DMBT1 által biztosított veleszületett nyálkahártya immunfunkciót, amely ezután kiválthatja a bélbaktériumok vagy baktériumantigének elleni gyulladásos reakció elindulását vagy fennmaradását (48).

Humán sejtekben a carrageenan a veleszületett immunválaszokat is kiváltja a Bc110, TLR4, NF-κB és AP-1 (9, 35, 49) részt vevő útvonalakon keresztül, ami a TNF-α szekréció szabályozásához vezet (50) . Például Jiang et al. (51) kimutatta, hogy a carrageenán által kiváltott TNF-α szekréció a carrageenannak kitett Caco-2 egyrétegű sejtek károsodásának fő oka. A szakterület kutatói azonban megjegyzik, hogy ezekben a vizsgálatokban a karrageenán önmagában okozott gyulladás mértéke alacsony, míg ezen útvonalakon keresztül kialakuló gyulladás, ha kórokozó is jelen van, magas, ami alátámasztja azt a hipotézist, hogy interakciós hatás van jelen, a karragén gyulladásgátló szerként szolgál a meglévő bélgyulladás felerősítésére (35).

Chassaing és mtsai. (38) és Desai és mtsai. (39), további vizsgálatokat várnak a széles körben használt emulgeálószerekre, a karrageenára és a CMC-re adott bélreakcióról, valamint a nyugati étrend egyéb jellemzőivel, például a csökkent étkezési rostbevitelsel (52). Figyelemre méltó, hogy az Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hivatal rendeletei nem tartalmazzák az élelmi rostok meghatározását, hanem inkább az élelmiszerekben található élelmi rostok szintjének mérésére szolgáló analitikai módszerekre támaszkodnak. Ezért egy izolált vagy szintetikus, nem emészthető szénhidrátot, például karragént és CMC-t adhatunk az élelmiszerekhez, és mennyiségileg meghatározhatjuk élelmi rostként, még akkor is, ha ez nem biztosítja az emberi egészségre azt a jótékony élettani hatást, amelyet az élelmi rostok nyújtanak. Például a CMC szerepel az élelmiszerekhez hozzáadott 26 leggyakoribb rost között, és a táplálkozási tények címkén élelmi rostként szerepel (40).

Az élelmiszer-adalékanyagok széles körű használata

Az 1930-as években az Egyesült Államokban szabadalmaztatott karragenán GRAS (általában biztonságosnak tekintett) státuszt kapott 1959-ben, és jelenleg is olyan élelmiszer-adalékanyagként szerepel, amely GRAS státusszal rendelkezik az Egyesült Államok szövetségi szabályzatának kódexében (13). A karrageen sűríti, stabilizálja és emulgeálja az általában a nyugati étrendben elfogyasztott ételek széles választékát, beleértve a tejtermékeket, például csokoládétejet, fagylaltot, túrót, tejfölt és joghurtot; Feldolgozott húsok; szójatej; mandulatej; majonéz; és az anyatej-helyettesítő tápszerek (53). A karrageenán napi átlagos bevitelére vonatkozó becslések 20 és 200 mg/nap között változnak (13, 54), és humán vagy állatkísérletekben történő összehasonlítás standardja nélkül jelenleg nehéz kontextusba helyezni.

A karboxi-metil-cellulózt széles körben használják az élelmiszeriparban a gyermekek által általában fogyasztott termékekben, beleértve a cukorkát, a rágógumikat, az „snackeket”, a ketchupot és a különféle pékárukat, és jelenleg nincsenek mennyiségi korlátozások, és az élelmiszerhez való hozzáadása sem igényli be kell jelenteni (14, 15). A CMC szerepel az Élelmiszer- és Gyógyszerügyi Hatóság GRAS-anyagainak adatbázisában (55), és a CMC az Európai Gyermekgyógyászati Készítmények Kezdeményezése által kifejlesztett forrás (STEP) adatbázisában (56, 57) is szerepel. és az Egyesült Államok Gyermekgyógyászati Készítmény Kezdeményezése a gyakran használt segédanyagok biztonsági és toxikológiai adatainak tárolására és gyors/könnyed hozzáférésére.

A diéta szerepe az IBD-ben: epidemiológia és kezelés

Az IBD világszerte növekvő előfordulási aránya, a legmagasabb előfordulási gyakorisággal és prevalenciával a nyugatiasodott országokban fordul elő (3), a nyugati étrend fokozott fogyasztásával hozható összefüggésbe (5). Egy Japánban végzett esettanulmányos tanulmány 101 betegnél értékelte az UC környezeti kockázati tényezőit, és megfigyelte, hogy a nyugati étrendre jellemző ételek, köztük kenyér, vaj és kolbász fogyasztása szignifikánsan összefügg az UC kockázatának növekedésével (58). Sőt, D’Souza és mtsai. kimutatta, hogy az általuk hagyományos nyugati táplálkozási szokásként megjelölt sült és gyorsételek, húsok, rágcsálnivalók és desszertek fogyasztása növelte a CD megszerzésének valószínűségét serdülő nőknél (59). Ezzel szemben azt találták, hogy mind a hímek, mind a nők, akik körültekintő táplálkozási mintának vannak kitéve, főleg zöldségekből, halakból, szemekből és diófélékből állva, csökkent a CD kialakulásának valószínűsége (59).

Következtetés

Szerző közreműködései

Az összes felsorolt szerző jelentős, közvetlen és szellemi hozzájárulást adott a műhöz, és jóváhagyta közzététel céljából.

Összeférhetetlenségi nyilatkozat

A JVL részt vett a Nestlé tanácsadó testületében, beszéddíjakat és kutatási támogatást kapott a Nestlétől. A többi szerző kijelenti, hogy nincs összeférhetetlenség.

Köszönetnyilvánítás

A szerzők szeretnék köszönetet mondani Leah Boulosnak, a Maritime SPOR SUPPORT egységtől az irodalomkereséssel és a folyóiratcikkek kivonatával foglalkozó JM-nek adott utasításért.

Finanszírozás

A JVL-t támogatta a NASPGHAN/CCFA Fiatal Kutató Fejlesztési Díja (2013–2015), a Nova Scotia Egészségügyi Kutatási Alapítvány (NSHRF) létesítési díja (2015–2017), a Fu-ture Leaders in Inflamatory Bélbetegség (FLIBD) program támogatása (2015–2017). 2015–2016), a Dalhousie Medical Research Foundation eszközpályázata (2015–2016), a MacLeod család, az IWK Health Center Research Associateship és a Cat adománya. B támogatás és egy kanadai egészségügyi kutatóintézet (CIHR) -CAG-CCC New Investigator Award (2015–2020: 201412XGP-340307-205026) és egy kanadai innovációs alapítvány John R. Evans vezetői alapja (# 35235). A JVL-t egy CIHR-SPOR-krónikus betegségek támogatása támogatja (gyulladás, mikrobioma és táplálék-gasztrointesztinális és neuropszichiátriai hatások: az IMAGINE-SPOR krónikus betegséghálózat).