反式脂肪酸，亦敌亦友

2020-12-27 09:59:25, 詹铭锋，张林强麦特绘谱生物科技(上海)有限公司

反式（trans-）脂肪酸，是相对于常见的顺式（cis-）脂肪酸的一类脂肪酸。

简而言之，脂肪酸是一种由碳氢构成的碳链加上含有氧原子的官能团组成的化合物。根据脂肪酸碳链上有无饱和键可将其分为饱和脂肪酸和不饱和脂肪酸，而反式脂肪酸是不饱和脂肪酸的一种，其结构中与双键上2 个碳原子结合的2 个氢原子分别位于碳链的两侧，在空间构象上呈线性存在；顺式脂肪酸中与双键上2 个碳原子结合的2 个氢原子位于碳链的同侧，空间构象呈弯曲状。自然界中的脂肪酸大多为顺式，少数为反式。

1.反式脂肪酸来源

反式脂肪酸存在于我们生活的方方面面中，比如奶油蛋糕、饼干、还有我们喝咖啡时常用的植脂末。反式脂肪酸大多来自氢化植物油，还有少量来自反刍动物的乳制品及炼制植物油。动物油中的脂肪酸大多为饱和脂肪酸，而植物油中则大多为不饱和脂肪酸，而且获取动物油的成本大多比植物油的高，所以为了经济效益，工业上对植物油进行加氢使其成为饱和脂肪酸，从而变得固化且更易保存。但由于加氢过程是可逆的，这会导致形成大量的中间产物——反式脂肪酸。另外，在反刍动物的瘤胃中，多聚不饱和脂肪酸也会在微生物群的酶促生物氢化作用下形成大量的反式脂肪酸。

2. 反式脂肪酸与人体健康

反式脂肪酸对人体健康的影响早在上世纪50年代就有报道^[1]，当时有医生在心脏病人的多个组织中（心脏、肝脏、脂肪组织等）发现了大量的反式脂肪酸。随后几十年，科学家陆续发现反式脂肪酸摄入量和患心血管疾病风险呈正相关^[2][3]。世界卫生组织建议每日反式脂肪酸摄入量应小于膳食总量的百分之一。由此以来，反式脂肪酸长期被认为可能是一种危害人体健康的物质。然而，反式脂肪酸是“敌”是“友”，听我娓娓道来。

2.1 反式脂肪酸与心血管疾病

胆固醇在血管中主要以脂蛋白的形式存在，包括低密度脂蛋白（low-densitylipoprotein, LDL）和高密度脂蛋白（high-density lipoprotein,HDL）。LDL主要负责将肝脏合成的胆固醇运转到肝脏外组织利用，而HDL主要负责将其他组织的胆固醇运输到肝脏中进行代谢。当LDL的浓度升高时会增加患动脉粥样硬化、冠心病等心血管疾病的风险^[4]。有多项交叉研究发现，摄入反式脂肪酸后能够增加人体内的LDL、总胆固醇、甘油三酯，并减少HDL，继而导致动脉粥样硬化的发生^[5]。动物研究也发现^[6]，喂养反式脂肪酸饮食的小鼠相比喂养饱和脂肪酸和顺式脂肪酸的小鼠，其主动脉管中的脂质、胆固醇含量及巨噬细胞浸润显著增加。这些研究提示，反式脂肪酸摄入量与心血管疾病风险存在正相关，部分原因可能是反式脂肪酸促进了血浆LDL胆固醇的升高。

2.2 反式脂肪酸与非酒精性脂肪肝病

非酒精性脂肪肝病（nonalcoholicfatty liver disease, NAFLD）是指除酒精外由其他损肝因素所致的，以肝实质细胞脂滴大量积累为主要特征的临床病理综合征,包括单纯性脂肪肝以及由其演变的脂肪性肝炎(NASH)和肝硬化。已经有大量研究证明，肝脏是机体中响应反式脂肪酸病理影响的首要器官^[7]。研究发现，在细胞、小鼠乃至人体中，反式脂肪酸的摄入量和脂质代谢相关基因表达呈显著的正相关^[8]。一些NAFLD重要指标如转氨酶（ALT、AST）、甘油三酯、胆固醇含量在肝脏中显著提高^[6]。其中的机制，有人认为反式脂肪酸可能是通过SCAP-SREBP2信号通路促进胆固醇合成继而加重NAFLD。

2.3 共轭亚油酸—可减脂的反式脂肪酸

虽然目前的研究发现大多数反式脂肪酸对人体健康可能有害，但有一类反式脂肪酸—共轭亚油酸（conjugatedlinoleic acid, CLA）却能够减肥降脂，因而深受健身人士的青睐。CLA是亚油酸所有异构体混合物的总称，分子式为C₁₇H₃₁COOH，它的双键有顺式和反式两种构象。一项针对CLA补剂的研究发现，随着服用CLA的时间增加，人体内的体脂率减少^[9]。CLA降低体内脂肪含量可能通过三种途径^[10]：（1）加快机体的能量代谢，减少脂质积累；（2）抑制脂肪细胞的增殖，并诱导其凋亡；（3）促进体内脂肪酸的氧化分解。

2.4 天然反式脂肪酸可降低心血管疾病发生

除了工业上加工产生的反式脂肪酸外，还有一类来自于反刍动物的天然反式脂肪酸。正如前面所言，这类天然反式脂肪酸是由反刍动物瘤胃中微生物群的酶化加氢作用形成的。有趣的是，大多数天然反式脂肪酸被报道对人体健康有益。在细胞、小鼠等多种模型上的研究表明，天然反式脂肪酸能够降低机体患心血管疾病的风险^[11]。人体中的研究也发现，摄入一定量的天然反式脂肪酸能够降低总胆固醇和LDL^[12]。

各位看官，你一定好奇，为何工业反式脂肪酸和天然反式脂肪酸对机体健康作用竟然完全相反！对此，目前主要有三种解释：（1）摄入量不同。工业反式脂肪酸中包含大量的反脂，而反刍动物奶制品中的反式脂肪酸只占到小部分，摄取量的不同可能导致了其对机体影响的差异。对多项研究的荟萃分析发现，提高天然反式脂肪酸的摄取量与血液LDL/HDL的比值呈线性上升关系^[13]，可与工业反式脂肪酸一样引起脂肪肝；（2）反式双键的位置差异，可能影响脂肪酸被吸收、感知、代谢并掺入细胞器和细胞膜的程度。（3）反式双键的来源。

总而言之，反式脂肪酸对我们有益有害，是友也是敌。深入研究其分子机制可能是了解和治疗脂类代谢相关疾病的另一种“重要武器”。

参考文献

[1]. JohnstonPV, Johnson OC, Kummerow FA. Occurrence of trans fatty acids in human tissue.Science 1957;126:698–9.

[2]. MensinkRP, Katan MB. Effect of dietary trans fatty acids on highdensity andlow-density lipoprotein cholesterol levels in healthy subjects. N Engl J Med1990;323:439–45.

[3]. Willet WC, Stampfer MJ, Manson JE, Colditz GA,Speizer FE, Rosner BA, Sampson LA, Hennekens CH. Intake of trans fatty acidsand risk of coronary heart disease among women. Lancet 1993;341:581–5.

[4]. RamasamyI. Recent advances in physiological lipoproteinmetabolism. Clin Chem Lab Med2014;52:1695–727.

[5]. ZockPL, Katan MB. Hydrogenation alternatives: effects of trans fatty acids andstearic acid versus linoleic acid on serum lipids and lipoproteins in humans. JLipid Res 1992;33:399–410.

[6]. ObaraN , Fukushima K , Ueno Y , et al. Possible involvement and the mechanisms ofexcess trans-fatty acid consumption in severe NAFLD in mice[J]. Journal ofHepatology, 2010, 53(2):326-334.

[7]. OtengA-B, Loregger A,et al. Industrialtrans fatty acids stimulate SREBP2-mediatedcholesterogenesis and promote non-alcoholic fatty liver disease. Mol Nutr FoodRes 2019;63(19):e1900385.

[8]. Vendel Nielsen L, Krogager TP, et al. Effectsof elaidic acid on lipid metabolism in HepG2 cells, investigated by anintegrated approach of lipidomics, transcriptomics and proteomics. PLoS One2013;8(9):e74283.

[9]. WhighamL D , Watras A C , Schoeller D A . Efficacy of conjugated linoleic acid forreducing fat mass: a meta-analysis in humans.[J]. American Journal of ClinicalNutrition(5):1203-1211.

[10]. Andrée-AnneGagnon-Audet, Poirier P , HélèneTurcotte, et al. Influence of cardiac dysfunction and systemic inflammation onpulmonary function and airway responsiveness in obese subjects[J]. Clinical andinvestigative medicine. Medecine clinique et experimentale, 2013, 36(5):255.

[11]. GebauerS K , Chardigny J M , Jakobsen M U , et al. Effects of Ruminant trans FattyAcids on Cardiovascular Disease and Cancer: A Comprehensive Review ofEpidemiological, Clinical, and Mechanistic Studies[J]. Advances in Nutrition,2011, 2(4):332.

[12]. Bolton-Smith C, Woodward M, Fenton S, BrownCA. Does dietary trans fatty acid intake relate to the prevalence of coronaryheart disease in Scotland? Eur Hear J 1996;17:837–45.

[13]. Brouwer IA, Wanders AJ, Katan MB. Effect ofanimal and industrial trans fatty acids on HDL and LDL cholesterol levels inhumans - a quantitative review. PLoS One 2010;5:1–10.