【CMT&CHTV 医学前沿·临床经典】
导语：在对抗糖尿病的漫长战役中，我们是否忽视了隐藏在日常饮食中的隐形威胁？一项突破性研究揭露了食品防腐剂如何悄无声息地改变我们的血清蛋白，可能重塑我们对糖尿病并发症的理解。
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探索食品防腐剂与血清白蛋白相互作用的新视角
糖尿病并发症的病理生理机制复杂，其中，晚期糖基化终末产物（AGEs）的形成对糖尿病慢性并发症的发展起到了关键作用。AGEs通过非酶促反应在蛋白质、脂质和核酸上形成，导致组织损伤和功能障碍，尤其是在糖尿病肾病、神经病变和心血管疾病中。然而，AGEs的形成机制、影响因素及其在糖尿病并发症中的具体作用尚未完全阐明，这成为了糖尿病研究领域的一大瓶颈。
此外，AGEs的积累与食物摄入有关，特别是含有AGEs前体的食品添加剂和高温烹饪食品。这些因素在现代饮食中普遍存在，使得AGEs的控制和管理变得更加复杂。尽管已有研究关注了AGEs在糖尿病中的作用，但关于食品添加剂与AGEs形成之间的直接联系，以及这些添加剂如何影响血清白蛋白（BSA）的结构和功能，这一领域的研究相对空白，亟待深入探索。
2024年11月，Scientific Reports杂志发表了一篇题为“苯甲酸钠、山梨酸钾和柠檬酸二氢钠作为食品防腐剂与牛血清白蛋白的结合作用：体外分析和计算研究”的文章，通过生化和计算模拟的方法，探讨了苯甲酸钠（SB）、山梨酸钾（PS）和柠檬酸二氢钠（CIT）这三种广泛使用的食品防腐剂与BSA的结合作用，填补了食品添加剂与AGEs形成之间相互作用的研究空白，为糖尿病并发症的临床管理提供了新的视角和潜在的干预靶点。
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综合生化分析与计算模拟的研究方法
本研究是一项结合了生化分析和计算模拟的实验研究，旨在探究食品防腐剂与BSA的相互作用及其对AGEs形成的影响。研究中，BSA与葡萄糖共同孵育，模拟体内高血糖环境，并添加不同浓度的SB、PS和CIT，形成多个实验组。通过光谱光度计和荧光测量，评估了蛋白质结构变化和AGEs的形成。此外，还通过蛋白质羰基含量测定、Amadori产物测定和总巯基测定等方法，进一步分析了这些相互作用对蛋白质的影响。主要评价指标包括吸收光谱变化、荧光强度、蛋白质羰基含量、Amadori产物和总巯基含量，次要评价指标包括红细胞溶血和丙二醛（MDA）水平。
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食品防腐剂与BSA相互作用的深入分析
光谱分析揭示BSA结构变化
通过光谱分析观察到，与葡萄糖共同孵育的BSA在280 nm处的吸收峰显著增加，表明蛋白质结构发生了变化。其中，与仅糖基化的BSA相比，PS处理组的吸收率增加了约5倍，而CIT处理组的吸收率最低（图1）。这一结果表明PS可能引起了BSA结构的显著变化或增加了BSA的糖基化程度。在光谱测试中，所有包含山梨酸钾（PS）的实验组显示出最高的吸收值，这可能表明PS对BSA的结构影响较大。
图1 食品防腐剂对糖基化BSA的影响（紫外-可见光谱）
荧光强度增加指示AGEs形成
荧光强度的测量结果显示，PS处理组的荧光强度最高，这可能指示AGEs的形成增加。具体数据显示，与BSA+GLU组相比，PS单独处理以及PS与其他防腐剂的组合处理组荧光强度显著增加（P＜0.001）。SB和CIT也引起了荧光强度的增加，这可能表明蛋白质结构的变化或BSA的糖基化增加（图2）。这些结果与AGEs的形成有关，AGEs是糖尿病并发症中的关键因素。
图2 食品防腐剂对糖基化BSA的影响（荧光强度EX: 360 nm和EM: 460 nm）
羰基含量和Amadori产物的变化
在蛋白质羰基含量方面，PS处理显著增加了蛋白质羰基含量，与BSA+GLU组相比，PS单独处理以及PS与其他防腐剂的组合处理组蛋白质羰基含量显著增加（P＜0.001，图3a）。此外，CIT处理组的Amadori产物生成最低，这可能意味着CIT对BSA的糖基化影响较小。其中，与BSA组相比，葡萄糖处理显著增加了Amadori产物的生成（P＜0.001，图3b），但PS、SB和CIT单独或组合处理与糖基化白蛋白相比没有显著差异。
注：(a)蛋白质羰基含量；(b)Amadori产物；(c)总硫醇基团；（d）溶血。
图3 食品防腐剂对糖基化BSA的影响
红细胞溶血和MDA水平的变化
在红细胞溶血和MDA水平方面，PS和SB组合处理导致了更多的溶血和脂质过氧化。具体数据显示，与BSA+GLU组相比，PS+SB和PS+SB+CIT组合处理组红细胞溶血显著增加（P＜0.05）。同样，与BSA+GLU组相比，PS+SB、PS+CIT和PS+CIT+SB组合处理组MDA水平显著增加（P＜0.001，图4）。这表明这些食品防腐剂可能通过增加氧化应激来损害红细胞膜。
图4 食品防腐剂对糖基化BSA MDA水平的影响
本研究首次探讨了CIT与BSA的相互作用，并展示了两种或三种食品防腐剂同时使用时的协同效应，这可能对人体健康产生潜在的危害。研究表明，这些食品防腐剂能够显著影响BSA的结构和功能，尤其是PS，它不仅增加了AGEs的形成，还可能通过特定的化学结构和分子间或分子内交联能力，产生不同数量的AGEs成分。这项研究不仅为理解食品添加剂的长期消费对健康的潜在影响提供了新的见解，也为未来的食品安全管理和政策制定提供了科学依据。
参考文献
EMAMI L, KHODARAHIMI E, MARDANEH P, et al. Binding interaction of sodium benzoate, potassium sorbate and sodium dihydrogen citrate with BSA as food preservatives: in Vitro analysis and computational studies[J]. Sci Rep. 2024, 14(1): 29237. DOI: 10.1038/s41598-024-80642-5.
