《Food Chemistry: Molecular Sciences》：Perinatal consumption of a thermally processed diet alters feeding behavior and has sex-dependent effects upon metabolism in later life in mice
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本研究探讨了工业化食品加工过程如何通过改变食物基质（如降低维生素B1含量、生成美拉德反应产物等）影响健康。研究人员通过让母鼠及其子代小鼠分别摄入标准或烘焙饲料，系统评估了围产期暴露于热加工食物对后代成年期摄食偏好、能量代谢、肠道菌群及分子层面的性别特异性影响。结果表明，该暴露改变了子代的食物偏好，并引发了性别依赖性的代谢改变，例如雄性小鼠瘦体重下降，雌性小鼠炎症标记物升高。这提示早期营养质量，特别是微量营养素（如硫胺素）的损失，可能对长期健康产生深远影响，为理解加工食品的健康风险提供了新的实验依据。
在追求美味与便捷的现代食品工业中，热加工技术扮演着关键角色，它通过美拉德反应赋予食物诱人的色泽和风味，极大地提升了产品的感官吸引力。然而，这把“双刃剑”在创造美味的同时，也可能悄然改变食物的内在品质。高温处理会导致热敏性维生素（如硫胺素，即维生素B1）的降解，并生成一系列美拉德反应产物。尽管这些产物带来了我们所喜爱的烘焙香气，但其在体内的积累，特别是晚期糖基化终末产物，可能与多种代谢性疾病相关联。更令人关注的是，生命早期，尤其是围产期（从孕期到哺乳期），是机体发育编程的关键窗口，此时暴露于营养质量改变的食物，是否会对后代长期的代谢健康和饮食行为产生不可逆的影响？这仍是一个悬而未决的科学问题。以往的研究多聚焦于高脂高糖等致肥胖饮食模型，而针对食物基质本身因热加工发生的变化及其长期效应，特别是其跨代影响，尚缺乏深入探讨。因此，一项发表于《Food Chemistry: Molecular Sciences》的研究，将目光投向了这一交叉领域，旨在揭示围产期摄入热加工食物对子代成年后生理功能的潜在编程作用。
为了回答上述问题，研究人员设计了一套严谨的实验方案。他们以C57BL/6小鼠为模型，将亲代小鼠随机分为两组，分别饲喂标准饲料或经过120°C两次灭菌循环处理的烘焙饲料，这种处理模拟了剧烈的热加工过程。这种干预从亲代交配前三周开始，持续贯穿整个孕期和哺乳期。子代小鼠在断奶后继续食用与其父母相同的饲料。研究团队首先精确量化了两种饲料在营养成分（如赖氨酸、维生素B1）和美拉德反应标志物（如羧甲基赖氨酸、羟甲基糠醛）含量上的差异。随后，在子代小鼠8周龄时，通过代谢笼系统，让它们同时接触到两种饲料，以评估其食物偏好。同时，研究人员系统测量了小鼠的体成分（瘦体重、脂肪量）、血浆生化指标（如尿素、葡萄糖），并采集了多个组织（如下丘脑、性腺白色脂肪组织、肠道、肾脏）进行基因和蛋白表达分析。此外，还通过鸟枪法宏基因组学对盲肠粪便微生物群进行了测序分析，以探究饮食对肠道菌群结构和功能的影响。
主要技术方法：本研究采用了多项关键技术：1. 饲料生化分析：通过标准化方法（由Eurofins公司完成）和实验室自建方法，定量分析了饲料中的营养成分（维生素B1、赖氨酸）、美拉德反应产物和挥发性化合物。2. 代谢笼行为学测试：使用TSE Systems代谢笼，在为期两周的测试中，连续监测小鼠在可自由选择标准与烘焙饲料情况下的摄食量、呼吸交换率和活动量。3. 体成分分析：利用核磁共振迷你光谱仪在特定时间点无损测量小鼠的体重、脂肪和瘦体重。4. 分子生物学分析：采用QuantiGene Plex基因表达检测和Procarta Plex蛋白多重检测技术，对组织样本中的特定基因和蛋白进行定量。5. 微生物组学分析：对盲肠粪便样本进行DNA提取，使用Illumina MiSeq平台进行鸟枪法宏基因组测序，并利用HUMAnN3流程进行物种分类和功能通路注释。
研究结果
3.1. 强制或选择条件下，烘焙饲料均未增加总摄食量，也未诱导出食物偏好
在单饲料喂养期（第4-5周），摄入烘焙饲料与标准饲料的小鼠总摄食量没有差异。在代谢笼双选测试中（第7-8周），总摄食量同样无组间差异。然而，一个关键发现是：当同时提供两种饲料时，无论其早期暴露于何种饲料，所有小鼠都逐渐表现出对标准饲料的偏好，摄入烘焙饲料的量随时间下降。值得注意的是，早期暴露于烘焙饲料的小鼠转向偏好标准饲料的速度更快（约3天），而标准饲料组则需要约6天。这表明，围产期暴露于烘焙饲料可能形成了一种“早期饮食记忆”，促使动物在成年后遇到相关感官或营养线索时，更快地回避该类食物。
3.2. 强制摄入烘焙饲料导致雄性小鼠瘦体重降低
在5周龄时，与饲喂标准饲料的雄性小鼠相比，饲喂烘焙饲料的雄性小鼠表现出显著的瘦体重下降，但体脂和总体重无差异。到8周龄时，这种差异消失，因为烘焙饲料组的雄性小鼠在后续3周内实现了更快的瘦体重增长。在血浆指标中，烘焙饲料组雄性小鼠的尿素浓度显著高于标准饲料组雌性小鼠，提示其蛋白质代谢可能发生了改变，这与观察到的瘦体重变化相吻合。
3.3. 性腺脂肪垫揭示了对烘焙饲料的性别二态性反应
在性腺白色脂肪组织中，雌性小鼠对烘焙饲料的反应更为明显。与标准饲料组相比，烘焙饲料组雌鼠的瘦素和肿瘤坏死因子α蛋白分泌水平分别显著升高了2.8倍和2.4倍，同时瘦素受体基因表达也上调了2倍。而在雄性小鼠中，则观察到抵抗素基因表达下降和糖原合酶激酶3β表达上升的趋势。这些结果提示，雌性小鼠可能通过脂肪组织炎症和瘦素信号通路的改变来应对烘焙饲料，而雄性小鼠的代谢调节通路则有所不同。
3.4. 摄入烘焙饲料未影响下丘脑食欲调控
尽管在脂肪组织中观察到瘦素水平变化，但在调控食欲的关键中枢——下丘脑中，研究人员未检测到瘦素受体及主要食欲调控神经肽基因表达的显著差异。不过，烘焙饲料组雌鼠下丘脑的γ-谷氨酰转移酶1基因表达显著下调，提示可能存在氧化还原状态失衡。在肠道方面，烘焙饲料对结肠紧密连接蛋白基因表达有下调趋势，但未引发显著的局部炎症。
3.5. 肠道微生物群对低营养质量和高MRP摄入具有韧性
微生物组分析显示，饮食干预未显著改变肠道菌群的α多样性。然而，β多样性分析表明饮食对整体菌群结构有影响趋势。一个突出的变化是，摄入烘焙饲料的小鼠，其肠道中疣微菌门的相对丰度显著增加，其中以阿克曼氏菌为主。尽管如此，预测的微生物代谢功能通路在不同组间未见统计学差异，表明菌群的功能潜力保持稳定。
结论与意义
本研究首次系统评估了围产期暴露于热加工食物（其特征是美拉德反应产物水平升高、赖氨酸和硫胺素等营养素含量降低）对后代小鼠成年期生理的长期影响。研究得出了几个核心结论：首先，这种早期暴露会改变成年后的食物选择行为，动物倾向于回避营养质量较低、富含美拉德反应产物的食物，这可能由感官线索和内在营养需求的“营养智慧”共同驱动。其次，这种影响具有明显的性别二态性：雄性小鼠在早期表现出瘦体重降低和蛋白质代谢改变，而雌性小鼠则主要在脂肪组织层面表现出更强的炎症和瘦素信号反应。再者，肠道菌群，特别是阿克曼氏菌的丰度，对饮食改变做出了适应性调整。最后，代谢变化似乎主要由外周组织（如脂肪、肌肉）的信号驱动，而非中枢下丘脑的食欲调控回路。
这项研究的重要意义在于，它将食品化学（美拉德反应、营养素损失）与发育编程、代谢健康和性别医学等多个领域联系起来。它强调了在评估加工食品健康风险时，不仅要关注其宏量营养素构成，还需考虑加工过程中食物基质的物理化学变化及其对特定营养素（如硫胺素）的生物利用度的影响。此外，研究提示生命早期是一个敏感窗口，此时接触的食物特性可能通过代谢和行为的双重路径，对个体长期健康产生编程效应。研究结果也为理解为何不同个体对相同饮食的反应存在差异（性别差异）提供了线索。未来研究需要进一步解析美拉德反应产物与特定营养素缺乏各自独立的贡献，并探索这些早期暴露效应是否具有跨代遗传性。这项工作为制定更精准的早期营养干预策略，以应对与加工食品消费相关的慢性疾病风险，提供了重要的实验依据和新的思考方向。
