碳酸饮料与心血管疾病发病风险的相关性

罗坤 毛华

[摘要] 20世纪70年代以来，随着人们生活水平的提高，各种不良的饮食习惯层出不穷，而碳酸饮料的流行就是其中之一。研究表明，碳酸饮料不仅与目前流行的肥胖呈正相关，还与许多疾病的发生发展密切相关，如代谢综合征、糖尿病、血脂代谢紊乱等，而这些均是心血管疾病发生发展过程中重要的危险因素。目前，碳酸饮料饮用量的增加与心血管疾病患病率增加的相关性已成为备受重视和争议的公共卫生问题。本篇综述从碳酸饮料的成分出发，介绍长期大量饮用后对人体的危害性，并从病理和生理方面分析其可能的原因，指导人们纠正不良的饮食习惯。

[关键词] 碳酸饮料；心血管疾病发病风险；肥胖；代谢综合征；超氧化物歧化酶；肿瘤坏死因子-β

[中图分类号] R544.1 [文献标识码] A [文章编号] 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）

碳酸饮料，俗称汽水，属于不含酒精类饮料，是在液体饮料中充入二氧化碳气体加工而成，其主要成分为白糖、色素、香料、碳酸水、酸味剂及甜味剂等，有些含咖啡因，除糖类能给人体补充热量外，没有其他营养价值[1]。在健康饮食方面的争论中，关于碳酸饮料在世界各地的一些科学报告已普遍被人们所熟知。美国和欧洲的几份研究报告阐明[2]，过去的30年，碳酸饮料在儿童、青少年和成年人中的消费量显著增加。

由于碳酸饮料的广泛应用，公众的兴趣从这些碳酸饮料的消费联系到其他潜在的健康问题。因此，越来越多的研究已经发现，长期大量饮用碳酸饮料与各种健康问题之间有着密切关系，如能量摄入过多，导致奶类制品和其他营养素摄入量减少，患龋齿、骨质疏松及发生抑郁、行为障碍等心理问题的危险性增加[3]，还与儿童青少年患肥胖、糖尿病、代谢综合征、痛风及高血压的发生等密切相关[4]。一些前瞻性队列研究已经证实，那些经常饮用含糖碳酸饮料的人患冠状动脉粥样硬化性心脏病和糖尿病等疾病的风险增加[5，6]。

目前，国外研究发现，含糖碳酸饮料消费量的增加与不良健康结果之间的因果关系有统计学意义和文献支持[5，6]。以人口为基础的队列研究-北曼哈顿研究（north of manhattan study，NOMAS）发现，经常食用人工甜味剂但不含糖的碳酸饮料与血管事件的风险增加有关[2]，但国内未见具体文献报道，两者之间关系值得进一步探讨。本文现就碳酸饮料与心血管疾病发病风险的最新进展做一综述。

1 碳酸饮料中的甜味剂

碳酸饮料中常用的糖是单糖和双糖，而蔗糖和其他糖类是碳酸饮料的重要原料，它能给碳酸饮料提供令人愉快的甜味，调整糖酸比，还可以对饮料中其他味道起调整和掩盖作用[7]。主要的甜味剂有：（1）蔗糖，属于双糖，是碳酸饮料的重要原料。蔗糖亦是食品工业重要的甜味剂，其纯度高、甜度稳定，短时间内刺激味蕾产生高强度的甜味感并很快消失，给人以愉快的甜味感，在碳酸饮料中的含量为7%～12%左右，另外，在蔗糖中加入10%的葡萄糖，对饮料的甜度有增效作用[8]。（2）淀粉糖浆是淀粉不完全糖化后转化成的，其价格便宜，口感好，大量应用在碳酸饮料生产中。（3）果葡糖浆是一种淀粉糖产品，它以淀粉为原料，经水解和异构化生成果糖和葡萄糖的混合液体糖，其甜度高，热值低[9]。碳酸饮料中使用果葡糖浆在改善饮料风味的同时还可以降低成本。（4）阿斯巴甜是一种非碳水化合物类的人造甜味剂，其甜度约是一般等量蔗糖的200倍，又比等量蔗糖含更少的热量，且极少的阿斯巴甜即可触发人的味觉，以致于其所含的热量可被忽略，因此是工业上替代蔗糖的不二选择[10]。

2 碳酸饮料与肥胖的关系

单纯性肥胖是全身脂肪组织过度增生的一种慢性疾病，表现为脂肪细胞增多和（或）细胞体积增大[11]。大量研究证实，含糖碳酸饮料消费量的增加与儿童及青少年肥胖呈正相关。每天饮用至少1份含糖软饮料，与不饮用者相比，其发生肥胖的风险增加1.6倍，同时，肥胖儿童成年以后患心脏病、糖尿病、中风等与肥胖相关疾病的风险亦增加[12]。Maira等[13]的队列研究也得到了同样的研究结果：体重随着含糖碳酸饮料消费量的增加而增加。

含糖碳酸饮料引起肥胖的原因与多种因素有关，它包括摄入更多的卡路里、吸收更多的饱和脂肪和反式脂肪，此外，食物中精制碳水化合物消化后的产物（如单糖）吸收增多也是其原因之一[14]。其可能的机制是：（1）能量摄入增加，即能量随含糖饮料摄入量的增加而增加；最新的数据表明，美国儿童和青少年的含糖饮料消费量巨大，每天都饮用者将近占其中的90%，而含糖饮料所提供的能量占全部能量消费的5%～10%；据某些研究者评估，白水替代含糖饮料后可使总能量每天平均降低982 KJ[15]。（2）碳酸饮料中果糖含量较多，在正常膳食情况下，若长期大量摄入可引起能量过剩，最终在机体内通过能量代谢途径转化为脂肪储存，此外，额外的食物摄入增加了脂肪的生成[16]。（3）碳酸饮料摄入量增加，相反，有益身体健康的饮品摄入量随之降低，同时也使钙、维生素B2、蛋白质等体内所需营养素的摄入量下降[17]。另外，无糖碳酸饮料引起肥胖的具体机制目前尚不清楚，可能的原因是碳酸饮料中的甜味剂让大脑产生错觉，以为有糖摄入，因此加快将能量转化为脂肪储存起来；另外一个因素可能与甜味剂有抑制大脑细胞的作用，使大脑不容易感觉到“饱腹感”有关[18]。

3 碳酸饮料与糖尿病、血脂紊乱等代谢综合征的关系

针对美国91 249名护士，Matthias等[19]进行了8 年的随访研究，其结果表明：碳酸饮料消费除与体重变化相关外，与糖尿病的发病也高度相关。许多临床研究已经发现，碳酸饮料饮用量的增加与目前流行的青少年及儿童患肥胖症和糖尿病有关[20]。Maira等[13]研究发现，在接受调查者中，有喝碳酸饮料习惯的人与不常喝碳酸饮料者相比，前者代谢综合征的患病率比后者高48%，他们不仅腰围增加，血压、血糖及血脂也升高，且患心脏病风险更高。那些目前还没患代谢综合征的人，若保持每天至少喝一瓶碳酸饮料的习惯，4年后患心脏疾病的风险要比不经常喝碳酸饮料者高44%，喝无糖碳酸饮料者患心脏疾病风险并不亚于喝普通碳酸饮料者[21]。此外，一些报道指出，在碳酸饮料中添加甜味剂与血清甘油三酯水平增加亦相关[22]。

碳酸饮料引起高血糖、胰岛素抵抗及血脂代谢紊乱等代谢综合征可能的生理效应是：（1）许多碳酸饮料中会添加甜味剂等食品添加剂，即使产品标注“无糖”也是代表没有额外添加白砂糖，不代表没有糖类物质，如含有高达55%高果糖玉米糖浆（碳酸饮料中的主要甜味剂）可导致体重增加、胰岛素抵抗、降低高密度脂蛋白胆固醇、增加甘油三酯的水平等，表现为较为典型的代谢综合征[23]。（2）高果糖玉米糖浆在体内代谢不同于葡萄糖。葡萄糖刺激胰岛B细胞释放胰岛素，而高果糖玉米糖浆进入胃肠道后90%在肝脏代谢，不依赖胰岛素，不受磷酸果糖激酶的反馈机制[24]。果糖进入肝细胞后，在果糖激酶的作用下迅速转化为1-磷酸果糖，1-磷酸果糖在醛缩酶B作用下生成磷酸二羟丙酮和甘油醛，磷酸二羟丙酮在磷酸甘油脱氢酶作用下生成3-磷酸甘油[25]。因此摄入后的高果糖玉米糖浆比葡萄糖能更迅速有效地提供甘油三酯的骨架，为脂质合成提供了大量底物[23]。（3）通常碳酸饮料中的糖被替换为人工甜味剂如阿斯巴甜和三氯蔗糖。阿斯巴甜没有卡路里，是常用的无糖碳酸饮料成分，经口进入人体后，在肠道酯酶和肽酶的作用下产生三种常见的代谢产物包括天门冬氨酸、苯丙氨酸和甲醇。它们通过刺激食欲，增加对碳水化合物的渴望，刺激脂肪储存和体重增加，另外改变了中枢神经系统神经递质的水平[26]。

4 碳酸饮料与血管内皮氧化应激、炎症损伤、细胞凋亡

血管内皮损伤是心血管疾病发生发展中的关键环节，氧化应激和炎症损伤是引起心血管内皮损伤的两大主要因素。血管内皮损伤相关疾病、胰岛素抵抗和糖尿病、非酒精性脂肪肝等，都与体内氧自由基产生过多或清除功能减退及细胞脂质过氧化有关[27]。氧化应激产生大量自由基，其作为一种重要的信号分子参与并启动了心肌细胞凋亡。细胞凋亡又称程序性死亡，是由基因控制的自主性的有序死亡，细胞凋亡因子caspase-3（cysteinyl aspartate specific proteinase-3，即半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶3）在细胞凋亡中起着不可替代的作用，是细胞凋亡过程中最主要的终末剪切酶，也是细胞杀伤机制的重要组成部分[28]。

SOD（Superoxide Dismutase，即超氧化物歧化酶）是一种源于生命体的活性物质，能消除新陈代谢过程中产生的有害物质，是机体内天然存在的超氧自由基清除因子。当氧自由基的产生和清除失衡时，将导致脂质过氧化损伤，从而导致血管内皮受损伤[29]。TNF-β（tumor necrosis factor-β，即肿瘤坏死因子-β）是肿瘤坏死因子超家族中重要的成员之一，广泛参与免疫系统的发育、激活巨噬细胞、脂质代谢的调节、促进炎症反应等，从而参与动脉粥样硬化的全过程[30]。可能的机制是：（1）碳酸饮料中含有多种糖分，高糖状态导致内皮细胞线粒体电子传递链超氧阴离子的过量产生，转而激活NADPH（Nicotinamide adenine dinucleotide 2'-phosphate reduced tetrasodium salt）氧化酶（烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶），通过内皮细胞NOS（Nitric oxide synthase，即一氧化氮合酶，是一氧活氮合成的限速酶）失偶联途径促进内皮细胞内SOD的产生（线粒体是产生SOD的主要场所），过量产生的SOD可导致线粒体功能障碍，并破坏其氧化/抗氧化系统致内皮细胞处于应激状态[31]。（2）氧化应激可通过AGEs（advanced glycation end products，即晚期糖基化终产物）、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途径则是通过PKC和NF-κB（nuclear factor-kappa B，即核因子-κB）等炎症通路中炎症因子的活化，进而诱导多种相关炎症因子（如TNF-β）的分泌，启动炎症过程[32]。（3）TNF-β可通过活化神经鞘磷脂酸，抑制线粒体呼吸链上的电子传递，促使线粒体上SOD数量增加，引起脂质的过氧化，从而加重氧化应激[33]。（4）线粒体功能障碍在细胞调亡发生机制中起关键作用。线粒体内SOD生成增多诱导线粒体内膜去极化， MMP（Membrane potential，即膜电位）下降，线粒体膜通透性增加，导致释放Cyt C（cytochrome C，即细胞色素C）等凋亡相关蛋白入胞，进而与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）结合使后者活化为有活性的Caspase-9 （cysteinyl aspartate specific proteinase-9，即半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶9）最终使下游的procaspase-3（即半胱天冬酶-3酶原）激活为有活性的Caspase-3，导致细胞凋亡，所以caspase蛋白酶级联反应是导致细胞凋亡结构改变的主要环节[34-35]。

简而言之，碳酸饮料中含有大量的糖分，而高糖可以降低血管内皮细胞存活率，抑制内皮细胞的生长和增殖，使血管内皮的完整性破坏，加速内皮细胞衰老和凋亡导致血管内皮受损，促使动脉粥样硬化的发生发展[36]。此外，血管内皮细胞损伤是血管病变的病理基础，在心血管疾病如高血压、动脉粥样硬化等的发生发展过程中发挥重要作用，正是如此，内皮细胞损伤的炎症和氧化应激学说才受到广泛重视[37]。炎症因子如TNF-β在血管内皮损伤方面发挥了重要作用，而SOD是与氧化应激相关的关键酶，有较强抗氧化的作用，在慢性病理过程中可代偿性增高。

综上所述，目前国内外研究表明，长期大量饮用碳酸饮料导致体重增加、肥胖、患糖尿病的机率升高、血脂代谢紊乱，导致血管内皮损伤，加剧动脉粥样硬化，与高血压、冠状动脉粥样硬化等血管内皮损伤性疾病密切相关。而国内至今仍缺乏碳酸饮料对心血管疾病影响的大样本、标准化研究，其对相关疾病的作用机制有待进一步研究。相信随着人们对健康行为和生活方式的认识，对碳酸饮料会有一个正确客观的评价，有助于临床医师指导人们纠正不良的饮食习惯，防止人们过多地饮用碳酸饮料，预防心脑血管等慢性疾病的发生，培养人们养成健康的生活方式。

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（收稿日期：2015-12-23）