碳酸飲料與心血管疾病發病風險的相關性

羅坤 毛華

[摘要] 20世紀70年代以來，隨著人們生活水平的提高，各種不良的飲食習慣層出不窮，而碳酸飲料的流行就是其中之一。研究表明，碳酸飲料不僅與目前流行的肥胖呈正相關，還與許多疾病的發生發展密切相關，如代謝綜合征、糖尿病、血脂代謝紊亂等，而這些均是心血管疾病發生發展過程中重要的危險因素。目前，碳酸飲料飲用量的增加與心血管疾病患病率增加的相關性已成為備受重視和爭議的公共衛生問題。本篇綜述從碳酸飲料的成分出發，介紹長期大量飲用后對人體的危害性，并從病理和生理方面分析其可能的原因，指導人們糾正不良的飲食習慣。

[關鍵詞] 碳酸飲料；心血管疾病發病風險；肥胖；代謝綜合征；超氧化物歧化酶；腫瘤壞死因子-β

[中圖分類號] R544.1 [文獻標識碼] A [文章編號] 1673-9701（2016）09-0155-04

[Abstract] Since the 1970 s， with the improvement of people's living standard， all kinds of bad eating habits was emerged in endlessly， and the popularity of carbonated beverage was one of them. Studies have shown that carbonated beverage is not only closely relative with the current epidemic of obesity， and also many disease development， such as metabolic syndrome， diabetes， blood lipid metabolic disorder， which are important risk factors in the process of development of cardiovascular disease（CVD）. At present， the relevance of the increasedly carbonated beverage consumption and increased cardiovascular disease's prevalence has become the important and controversial public health problem. Starting from the composition of carbonated beverage， this review introduces the harm of human body after drinking a large amount for a long time， and analyzes its possible reasons from the aspects of pathology and physiology， and guides people to correct bad eating habits.

[Key words] Carbonated beverage； Cardiovascular disease risk； Fat； Metabolic syndrome（MS）； Superoxide dismutase（SOD）； Tumor necrosis factor-β（TNF-β）

碳酸飲料，俗稱汽水，屬于不含酒精類飲料，是在液體飲料中充入二氧化碳氣體加工而成，其主要成分為白糖、色素、香料、碳酸水、酸味劑及甜味劑等，有些含咖啡因，除糖類能給人體補充熱量外，沒有其他營養價值[1]。在健康飲食方面的爭論中，關于碳酸飲料在世界各地的一些科學報告已普遍被人們所熟知。美國和歐洲的幾份研究報告闡明[2]，過去的30年，碳酸飲料在兒童、青少年和成年人中的消費量顯著增加。

由于碳酸飲料的廣泛應用，公眾的興趣從這些碳酸飲料的消費聯系到其他潛在的健康問題。因此，越來越多的研究已經發現，長期大量飲用碳酸飲料與各種健康問題之間有著密切關系，如能量攝入過多，導致奶類制品和其他營養素攝入量減少，患齲齒、骨質疏松及發生抑郁、行為障礙等心理問題的危險性增加[3]，還與兒童青少年患肥胖、糖尿病、代謝綜合征、痛風及高血壓的發生等密切相關[4]。一些前瞻性隊列研究已經證實，那些經常飲用含糖碳酸飲料的人患冠狀動脈粥樣硬化性心臟病和糖尿病等疾病的風險增加[5，6]。

目前，國外研究發現，含糖碳酸飲料消費量的增加與不良健康結果之間的因果關系有統計學意義和文獻支持[5，6]。以人口為基礎的隊列研究-北曼哈頓研究（north of manhattan study，NOMAS）發現，經常食用人工甜味劑但不含糖的碳酸飲料與血管事件的風險增加有關[2]，但國內未見具體文獻報道，兩者之間關系值得進一步探討。本文現就碳酸飲料與心血管疾病發病風險的最新進展做一綜述。

1 碳酸飲料中的甜味劑

碳酸飲料中常用的糖是單糖和雙糖，而蔗糖和其他糖類是碳酸飲料的重要原料，它能給碳酸飲料提供令人愉快的甜味，調整糖酸比，還可以對飲料中其他味道起調整和掩蓋作用[7]。主要的甜味劑有：（1）蔗糖，屬于雙糖，是碳酸飲料的重要原料。蔗糖亦是食品工業重要的甜味劑，其純度高、甜度穩定，短時間內刺激味蕾產生高強度的甜味感并很快消失，給人以愉快的甜味感，在碳酸飲料中的含量為7%～12%左右，另外，在蔗糖中加入10%的葡萄糖，對飲料的甜度有增效作用[8]。（2）淀粉糖漿是淀粉不完全糖化后轉化成的，其價格便宜，口感好，大量應用在碳酸飲料生產中。（3）果葡糖漿是一種淀粉糖產品，它以淀粉為原料，經水解和異構化生成果糖和葡萄糖的混合液體糖，其甜度高，熱值低[9]。碳酸飲料中使用果葡糖漿在改善飲料風味的同時還可以降低成本。（4）阿斯巴甜是一種非碳水化合物類的人造甜味劑，其甜度約是一般等量蔗糖的200倍，又比等量蔗糖含更少的熱量，且極少的阿斯巴甜即可觸發人的味覺，以致于其所含的熱量可被忽略，因此是工業上替代蔗糖的不二選擇[10]。

2 碳酸飲料與肥胖的關系

單純性肥胖是全身脂肪組織過度增生的一種慢性疾病，表現為脂肪細胞增多和（或）細胞體積增大[11]。大量研究證實，含糖碳酸飲料消費量的增加與兒童及青少年肥胖呈正相關。每天飲用至少1份含糖軟飲料，與不飲用者相比，其發生肥胖的風險增加1.6倍，同時，肥胖兒童成年以后患心臟病、糖尿病、中風等與肥胖相關疾病的風險亦增加[12]。Maira等[13]的隊列研究也得到了同樣的研究結果：體重隨著含糖碳酸飲料消費量的增加而增加。

含糖碳酸飲料引起肥胖的原因與多種因素有關，它包括攝入更多的卡路里、吸收更多的飽和脂肪和反式脂肪，此外，食物中精制碳水化合物消化后的產物（如單糖）吸收增多也是其原因之一[14]。其可能的機制是：（1）能量攝入增加，即能量隨含糖飲料攝入量的增加而增加；最新的數據表明，美國兒童和青少年的含糖飲料消費量巨大，每天都飲用者將近占其中的90%，而含糖飲料所提供的能量占全部能量消費的5%～10%；據某些研究者評估，白水替代含糖飲料后可使總能量每天平均降低982 KJ[15]。（2）碳酸飲料中果糖含量較多，在正常膳食情況下，若長期大量攝入可引起能量過剩，最終在機體內通過能量代謝途徑轉化為脂肪儲存，此外，額外的食物攝入增加了脂肪的生成[16]。（3）碳酸飲料攝入量增加，相反，有益身體健康的飲品攝入量隨之降低，同時也使鈣、維生素B2、蛋白質等體內所需營養素的攝入量下降[17]。另外，無糖碳酸飲料引起肥胖的具體機制目前尚不清楚，可能的原因是碳酸飲料中的甜味劑讓大腦產生錯覺，以為有糖攝入，因此加快將能量轉化為脂肪儲存起來；另外一個因素可能與甜味劑有抑制大腦細胞的作用，使大腦不容易感覺到“飽腹感”有關[18]。

3 碳酸飲料與糖尿病、血脂紊亂等代謝綜合征的關系

針對美國91 249名護士，Matthias等[19]進行了8 年的隨訪研究，其結果表明：碳酸飲料消費除與體重變化相關外，與糖尿病的發病也高度相關。許多臨床研究已經發現，碳酸飲料飲用量的增加與目前流行的青少年及兒童患肥胖癥和糖尿病有關[20]。Maira等[13]研究發現，在接受調查者中，有喝碳酸飲料習慣的人與不常喝碳酸飲料者相比，前者代謝綜合征的患病率比后者高48%，他們不僅腰圍增加，血壓、血糖及血脂也升高，且患心臟病風險更高。那些目前還沒患代謝綜合征的人，若保持每天至少喝一瓶碳酸飲料的習慣，4年后患心臟疾病的風險要比不經常喝碳酸飲料者高44%，喝無糖碳酸飲料者患心臟疾病風險并不亞于喝普通碳酸飲料者[21]。此外，一些報道指出，在碳酸飲料中添加甜味劑與血清甘油三酯水平增加亦相關[22]。

碳酸飲料引起高血糖、胰島素抵抗及血脂代謝紊亂等代謝綜合征可能的生理效應是：（1）許多碳酸飲料中會添加甜味劑等食品添加劑，即使產品標注“無糖”也是代表沒有額外添加白砂糖，不代表沒有糖類物質，如含有高達55%高果糖玉米糖漿（碳酸飲料中的主要甜味劑）可導致體重增加、胰島素抵抗、降低高密度脂蛋白膽固醇、增加甘油三酯的水平等，表現為較為典型的代謝綜合征[23]。（2）高果糖玉米糖漿在體內代謝不同于葡萄糖。葡萄糖刺激胰島B細胞釋放胰島素，而高果糖玉米糖漿進入胃腸道后90%在肝臟代謝，不依賴胰島素，不受磷酸果糖激酶的反饋機制[24]。果糖進入肝細胞后，在果糖激酶的作用下迅速轉化為1-磷酸果糖，1-磷酸果糖在醛縮酶B作用下生成磷酸二羥丙酮和甘油醛，磷酸二羥丙酮在磷酸甘油脫氫酶作用下生成3-磷酸甘油[25]。因此攝入后的高果糖玉米糖漿比葡萄糖能更迅速有效地提供甘油三酯的骨架，為脂質合成提供了大量底物[23]。（3）通常碳酸飲料中的糖被替換為人工甜味劑如阿斯巴甜和三氯蔗糖。阿斯巴甜沒有卡路里，是常用的無糖碳酸飲料成分，經口進入人體后，在腸道酯酶和肽酶的作用下產生三種常見的代謝產物包括天門冬氨酸、苯丙氨酸和甲醇。它們通過刺激食欲，增加對碳水化合物的渴望，刺激脂肪儲存和體重增加，另外改變了中樞神經系統神經遞質的水平[26]。

4 碳酸飲料與血管內皮氧化應激、炎癥損傷、細胞凋亡

血管內皮損傷是心血管疾病發生發展中的關鍵環節，氧化應激和炎癥損傷是引起心血管內皮損傷的兩大主要因素。血管內皮損傷相關疾病、胰島素抵抗和糖尿病、非酒精性脂肪肝等，都與體內氧自由基產生過多或清除功能減退及細胞脂質過氧化有關[27]。氧化應激產生大量自由基，其作為一種重要的信號分子參與并啟動了心肌細胞凋亡。細胞凋亡又稱程序性死亡，是由基因控制的自主性的有序死亡，細胞凋亡因子caspase-3（cysteinyl aspartate specific proteinase-3，即半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶3）在細胞凋亡中起著不可替代的作用，是細胞凋亡過程中最主要的終末剪切酶，也是細胞殺傷機制的重要組成部分[28]。

SOD（Superoxide Dismutase，即超氧化物歧化酶）是一種源于生命體的活性物質，能消除新陳代謝過程中產生的有害物質，是機體內天然存在的超氧自由基清除因子。當氧自由基的產生和清除失衡時，將導致脂質過氧化損傷，從而導致血管內皮受損傷[29]。TNF-β（tumor necrosis factor-β，即腫瘤壞死因子-β）是腫瘤壞死因子超家族中重要的成員之一，廣泛參與免疫系統的發育、激活巨噬細胞、脂質代謝的調節、促進炎癥反應等，從而參與動脈粥樣硬化的全過程[30]?？赡艿臋C制是：（1）碳酸飲料中含有多種糖分，高糖狀態導致內皮細胞線粒體電子傳遞鏈超氧陰離子的過量產生，轉而激活NADPH（Nicotinamide adenine dinucleotide 2'-phosphate reduced tetrasodium salt）氧化酶（煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶），通過內皮細胞NOS（Nitric oxide synthase，即一氧化氮合酶，是一氧活氮合成的限速酶）失偶聯途徑促進內皮細胞內SOD的產生（線粒體是產生SOD的主要場所），過量產生的SOD可導致線粒體功能障礙，并破壞其氧化/抗氧化系統致內皮細胞處于應激狀態[31]。（2）氧化應激可通過AGEs（advanced glycation end products，即晚期糖基化終產物）、多元醇、己糖胺、PKC（Protein Kinase C，即蛋白激酶C）及PARP（poly-ADP-ribose polymerase，即聚腺苷二磷酸-核糖聚合酶、聚ADP核糖聚合酶）通路激活。其中PKC途徑則是通過PKC和NF-κB（nuclear factor-kappa B，即核因子-κB）等炎癥通路中炎癥因子的活化，進而誘導多種相關炎癥因子（如TNF-β）的分泌，啟動炎癥過程[32]。（3）TNF-β可通過活化神經鞘磷脂酸，抑制線粒體呼吸鏈上的電子傳遞，促使線粒體上SOD數量增加，引起脂質的過氧化，從而加重氧化應激[33]。（4）線粒體功能障礙在細胞調亡發生機制中起關鍵作用。線粒體內SOD生成增多誘導線粒體內膜去極化， MMP（Membrane potential，即膜電位）下降，線粒體膜通透性增加，導致釋放Cyt C（cytochrome C，即細胞色素C）等凋亡相關蛋白入胞，進而與Apaf-1（Apoptotic protease activating factor，即凋亡蛋白酶激活因子）和procaspase-9（即半胱天冬酶-9酶原）結合使后者活化為有活性的Caspase-9 （cysteinyl aspartate specific proteinase-9，即半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶9）最終使下游的procaspase-3（即半胱天冬酶-3酶原）激活為有活性的Caspase-3，導致細胞凋亡，所以caspase蛋白酶級聯反應是導致細胞凋亡結構改變的主要環節[34-35]。

簡而言之，碳酸飲料中含有大量的糖分，而高糖可以降低血管內皮細胞存活率，抑制內皮細胞的生長和增殖，使血管內皮的完整性破壞，加速內皮細胞衰老和凋亡導致血管內皮受損，促使動脈粥樣硬化的發生發展[36]。此外，血管內皮細胞損傷是血管病變的病理基礎，在心血管疾病如高血壓、動脈粥樣硬化等的發生發展過程中發揮重要作用，正是如此，內皮細胞損傷的炎癥和氧化應激學說才受到廣泛重視[37]。炎癥因子如TNF-β在血管內皮損傷方面發揮了重要作用，而SOD是與氧化應激相關的關鍵酶，有較強抗氧化的作用，在慢性病理過程中可代償性增高。

綜上所述，目前國內外研究表明，長期大量飲用碳酸飲料導致體重增加、肥胖、患糖尿病的機率升高、血脂代謝紊亂，導致血管內皮損傷，加劇動脈粥樣硬化，與高血壓、冠狀動脈粥樣硬化等血管內皮損傷性疾病密切相關。而國內至今仍缺乏碳酸飲料對心血管疾病影響的大樣本、標準化研究，其對相關疾病的作用機制有待進一步研究。相信隨著人們對健康行為和生活方式的認識，對碳酸飲料會有一個正確客觀的評價，有助于臨床醫師指導人們糾正不良的飲食習慣，防止人們過多地飲用碳酸飲料，預防心腦血管等慢性疾病的發生，培養人們養成健康的生活方式。

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（收稿日期：2015-12-23）