一、 反式脂肪酸
不飽和脂肪酸中,雙鍵上的兩個氫原子在同一側,就稱為「順式(cis)不飽 和脂肪酸」,相反地,在不同側就稱為「反式(trans)不飽和脂肪酸」,簡稱反式 脂肪酸。
反式脂肪來源有兩種,一是天然形成的反式脂肪,由反芻動物胃中的微生 物合成,存在於牛、羊的乳汁及體脂肪中 (Mendis et al., 2008)。二則是來自食 品工業將不飽和脂肪酸(如植物油)進行部分氫化,部份氫化過程會減少不飽和 脂肪酸的雙鍵數,部分即會由 cis 轉變成 trans 構型。反式脂肪酸由於分子極性 較大,油分子之間的互相吸引力較強,所以在常溫下呈現半固態,分子構型的 改變使其具有能讓油更耐高溫、增添食品酥脆口感、易於長期保存等優點,此 類氧化脂肪常被運用於西式糕點類。
二、 食品中的反式脂肪酸
目前法規規定,包裝食品標示之反式脂肪為食用油經部分氫化過程中所形 成的非共軛反式脂肪,每 100 公克含少於 0.3 公克反式脂肪的食品可標示每 100 公克含 0 公克反式脂肪。聯合國糧食及農業組織(FAO)與世界衛生組織(WHO) 建議,飲食中僅應包含極小量的反式脂肪,低於每天攝取熱量的 1 %。以每日 消耗 2000 卡的成人而言,相當於每天攝取不超過 2.2 公克反式脂肪。
反式脂肪酸存在於反芻動物類(牛、綿羊、山羊)的乳製品及肉品當中,
主要為 Vaccenic acid (18:1;trans△918:1)。植物油氫化過程中將油酸(Oleic acid;
cis△9)幾何異構化為反式異構體,即為反式油酸(Elaidic acid;trans △918:1),
如【圖 2-1】,以下幾種日常食物中較易隱藏反式脂肪酸,包括:(1)烘焙食品,
如比斯吉、蛋糕、瑪芬、西式餅乾、烤餅、派皮,(2)塗抹麵包的奶油及醬料,
如奶油、乳瑪琳、花生醬,(3)經油炸後帶有酥脆口感,如薯條、洋芋片、酥餅,
(4)含可可原料,如巧克力、可可粉,(5) 速食食品,如炸雞、炸魚、比薩 (Fu et al., 2008)。
【圖 2-1】Cis form (oleic acid)和 Trans form (elaidic acid)幾何圖形 (Kummerow, 2009)
三、 飽和脂肪與反式脂肪對健康的影響
1. 飽和脂肪與健康
飽和脂肪酸內碳碳均為單鍵結合,多直鍊。愈飽和的脂肪,在室溫時越穩定,
若攝取大量飽和脂肪,會使血脂上升,進而造成血管栓塞,嚴重甚至可能提升 中風、動脈粥狀硬化的風險 (Hegsted et al., 1965;Samuelson et al., 2001)。2010 年美國公布的飲食指南指出,飽和脂肪每日攝取應不超過總熱量 10 % ,此建議 識,形成 foam cell 與 fatty streaks,這些脂肪條紋會緩慢的形成 fibrous plaque,
堆積在血管壁上進而增加心血管疾病的危險 (Lusis et al., 2004)。
指出反式脂肪酸對血脂有不良影響,進而引起冠心病與糖尿病 (Mozaffarian et al., 2006)。
許多文獻指出反式脂肪酸對血脂影響,綜合整理如下:
(a) 根據臨床試驗證實,受式者攝取富含反式脂肪奶油後,改變血清 apolipoprotein B 的濃度、脂質組成:血液 LDL 上升,HDL 下降,LDL-C 顆粒縮小 (Aro et al., 1997;Mauger et al., 2003;Matthan et al., 2004);推測其可能機制為反式 脂肪酸透過對膜或核受體的作用,增加肝細胞 free cholesterol 和 cholesterol ester 的蓄積和分泌,促進血漿 CETP 活性,使得血液 LDL 上升,HDL 下降,
造成 LDL/HDL 比值上升 (Mauger et al., 2003);反式脂肪酸更使得血液 lipoprotein a 上升 (Hu et al., 2001),增加冠心病的危險。
(b) 反式脂肪酸增加 apolipoprotein A-I 分解代謝率,使血脂上升 (Mitmesser and Carr, 2005;Matthan et al., 2004)。
(c) 動物實驗證實,大鼠被餵食富含反式脂肪酸飲食後,有較高濃度的空腹血漿 胰島素及三酸甘油酯,並且脂肪細胞膜流動性降低。且反式脂肪酸改變脂肪 細胞膜脂肪酸組成,進而降低胰島素敏感度 (Ibrahim et al., 2005)。
(d) 反式脂肪酸平日攝取量與全身性的發炎反應指標(TNF-α、IL-6、CRP、MCP-1 有 正 相 關 , 而 發 炎 反 應 則 是 動 脈 硬 化 、 糖 尿 病 及 多 種 癌 症 的 起 始 (Mozaffarian et al., 2004)。
四、 糖尿病的定義、診斷標準及分類
1. 糖尿病之定義
體各組織細胞,並產生能量,或貯存在肝臟、肌肉及脂肪組織內,促進葡萄糖以 肝醣或脂肪形式儲存。當胰臟不能分泌胰島素或者雖能分泌胰島素,但身體各組 織對胰島素產生阻抗性,此時血糖會升高,當超過腎臟葡萄糖閾值,就會出現尿 糖,當血糖高達一定濃度,便可診斷為糖尿病。糖尿病是由於胰島素分泌或作用 的缺陷,而引起高血糖,產生的新陳代謝疾病。其主要的臨床症狀為多尿、善渴、
多吃,體重減輕,視力模糊,容易感染等。糖尿病嚴重的急性合併症有酮酸血症 和非酮酸性高滲透壓症等。
2. 糖尿病之診斷標準
美國糖尿病學會(ADA)於 2009 年公佈之糖尿病診斷標準,以下各項中有二 次超過標準則診斷為糖尿病:
(1) 有糖尿病症狀且隨機血糖值 ≧ 200 mg/dl (2) 空腹 8 小時之血糖值 ≧ 126 mg/dl
(3) 口服 75 公克 OGTT 兩小時後之血糖值 ≧ 200 mg/dl
五、 糖尿病的類型
1. 第 1 型糖尿病(T1DM)
在台灣,T1DM 佔全國糖尿病病患的 2 %,好發於兒童及青少年期,主要是
由於基因傾向和環境因子使得胰臟 β 細胞遭受自體免疫之破壞,導致 β 細胞胰
島素缺乏,稱為胰島素依賴型糖尿病(IDDM),易導致酮酸血症。致病因包括:
(1)染色體上 HLA,即人類第六對染色體之白血球抗原異常。(2)自體免疫性,具
有破壞胰島細胞的自體抗體如 islet 細胞抗體、insulin autoantibodies、GAD65 抗 體等。(3)原因不明性,可能是病毒或其他因素侵入體內的自體防衛系統,不僅 會破壞自體的胰島素細胞,造成胰島素細胞死亡消耗殆盡 (Atkinson et al., 2001)。
2. 第 2 型糖尿病(T2DM)
台灣的 T2DM 約佔全國糖尿病病患 98 %,其中 80 %之 T2DM 病患有肥 胖的情形,此類病人發病初期之病因並非胰島素分泌不足,而是分泌缺陷和周 邊組織(肌肉、脂肪組織或肝臟)對胰島素的利用產生抗性(insulin resistence),使 血中葡萄糖無法被周邊組織利用所引起的 ,稱為非胰島素依賴型糖尿病 (NIDDM),此型糖尿病人較不易得酮酸血症。
3. 妊娠性糖尿病(GDM)
GDM定義為在懷孕後第一次診斷為T2DM或首次發現輕重程度不等的醣 類耐受異常。GDM對母親和胎兒有短期和長期的影響,懷孕期間高血糖易促使 胎兒過度生長,較易出現巨嬰症,亦有較高比率的耐糖障礙以及日後罹患T2DM 的機會增加。台灣GDM發生機率為5.7 %,其中有15~45 % GDM個案出現巨嬰 症。懷孕期間血糖控制不良時,其代謝的改變也可能會影響嬰兒的智力及神經 發育。對母體所產生併發症危險包括:高血壓、子癲前症、羊水過多等 (Landon and Gabbe, 2011)。
4. 糖尿病併發症(diabetes complication)
血糖控制不良,導致身體各組織器官長期浸潤於高血糖之環境下,可能進 一步促使體內發生自體氧化作用,會使體內 ROS 濃度增加,當 ROS 產生過量 時會攻擊細胞膜、破壞細胞組成並活化生長因子和細胞激素之轉錄因子(如:
PKC、VEGF 和 NF-κB),使促發炎細胞激素 IL-6、TNF-α 等合成增加,造成體 內各組織器官或血管呈現發炎狀態。糖尿病患者易有以下併發症 (Soskolne and 20~50 %的機率會惡化成糖尿病末期腎臟病 (Ritz and Orth, 1999;Campbell,
2000)。研究發現控制糖化血色素濃度至7 %或以下,可減少體內氧化壓力傷 害,而降低糖尿病腎病變或腎衰竭之發生 (Sharma et al., 2006)。
(3) 神經病變
糖尿病神經病變是糖尿病中最常見的慢性併發症,其中有75 %屬於末
梢神經病變 (Bansal et al., 2006)。糖尿病引起的神經病變可分為自主神經 病變(DAN)和周邊神經病變(DPN)。自主神經病變包括心律不整、泌尿生殖 系統功能障礙、胃輕癱和心血管系統異常等;周邊神經病變包括四肢末梢 神經病變、足部感覺神經病變等,常引起手腳疼痛與無力或造成雙腳麻痺,
並增加雙腳受傷的機會,最後造成截肢。
六、 糖尿病與氧化發炎反應
如【圖 2-2】,糖尿病患因體內脂質代謝混亂及葡萄糖代謝異常,產生高血糖 及大量的游離脂肪酸進入血液,當細胞內粒腺體代謝大量葡萄糖及游離脂肪酸時,
使細胞產生過多 ROS 或自由基,造成體內氧化壓力上升或活化壓力敏感路徑 (NF-κB、p38 MAPK、JNK/SAPK),並生成有毒之中間代謝產物,或蛋白質經醣 化作用產生糖化終產物(AGEs),促進前發炎激素(TNF-α、IL-1 及 IL-6)生成,誘 導 IRS 的 serine 位置磷酸化,抑制胰島素訊息傳遞,導致慢性發炎及對組織器官 損傷最後造成糖尿病併發症的發生 (Evans et al., 2002)。另有研究指出 AGEs 會累 積在血管、神經周圍組織等而促進氧化及發炎反應的進行並導致糖尿病慢性的大、
小血管病變等糖尿病併發症之產生 (Yorek, 2003;Basta et al., 2004;Jay et al., 2006)。
【圖 2-2】高血糖及游離脂肪酸活化氧化壓力訊息路徑導致糖尿病併發症路徑 (Evans et al., 2002)
糖尿病患因胰島素阻抗,血糖代謝異常,會增加【圖 2-3】代謝途徑如下:
(1) Polyol pathway
Aldose reductoase 為多元醇代謝中第一速率限制酵素,與 NADPH 存在之下可催化葡萄糖還原作用的氧化還原酶,高血糖的狀態之下會增 加葡萄糖經由此代謝行成 sorbitol,再藉由 sorbitol dehydrogenase 氧化形 成 fructose。
(2) Hexosamine pathway
高血糖狀態下過多的 F-6-P 堆積,並經由 GFAT 催化下,代謝成 glucosamine-6-phosphate 再轉成 UDP-GlcNAc,此 UDP-GlcNAc 上的 GlcNAc 透過類似磷酸化作用將蛋白質修飾,改變原來蛋白質的活性、
穩定性及與其他蛋白之間的交互作用,並進一步影響細胞核內基因轉錄、
轉譯及訊息傳遞甚至造成細胞的凋亡。
(3) PKC pathway
細胞內粒線體在代謝大量葡萄糖及游離脂肪酸時,會產生過多的電 子供應者(NADH 和 FADH2),經電子傳遞練作用後生成大量的超氧陰離 子自由基(02
-)。這些無法及時清除的自由基會抑制糖解酵素 GAPDH,
透過 PKC pathway 使 DHAP 經還原成 glycerol-3-phosphate 再醯化形成 DAG,進一步提升 PKC 活性。
(4) AGEs pathway
細胞內葡萄糖可自行由糖解中間產物 GA-3P、DHAP 裂解形成 methylglyoxal,正常血糖下可經由還原酶作用代謝清除,不易有過多的 AGEs 行成。
以上途徑皆可能造成細胞內的滲透壓增加,而造成組織或是器官之生理功 能的損傷,因此隨著病情之進展,糖尿病所併發之大、小血管性病變逐漸 顯現 (Brownlee, 2001;Ceriello and Motz, 2004)。
【圖 2-3】高血糖所誘發的 polyol、hexosamine、PKC 及 AGE pathway (Brownlee, 2001)
體內慢性發炎對糖尿病所導致之併發症扮演相當重要之角色。發炎反應原 為體內一種保護作用,當組織受到傷害感染時,可控制感染情況、促進組織的 修復;但過度發炎則會造成組織的傷害甚至形成疾病,如血管粥狀硬化、類風 濕性關節炎及癌症等。在發炎反應中會分泌具有調控發炎作用的細胞激素,可
體內慢性發炎對糖尿病所導致之併發症扮演相當重要之角色。發炎反應原 為體內一種保護作用,當組織受到傷害感染時,可控制感染情況、促進組織的 修復;但過度發炎則會造成組織的傷害甚至形成疾病,如血管粥狀硬化、類風 濕性關節炎及癌症等。在發炎反應中會分泌具有調控發炎作用的細胞激素,可