蒸馏棕榈油脂肪酸

如果我们不幸罹患上了癌症，除了积极治疗之外，医生更多地是建议我们要清淡饮食，忌大油大肉，做到均衡营养，从生活习惯上延缓癌症的转移或者复发。这一观点的流行也得益于大家知道癌症是由多因素导致的，不仅包括基因突变还包括环境，甚至是不良的生活习惯。科学研究也支持这一观点，比如高脂饮食（详见BioArt报道：Cell Stem Cell | 高脂饮食促进肿瘤发生的新机制——抑制肠道干细胞MHCII表达）、肥胖（详见BioArt报道：Cell Meta | 肥胖驱动乳腺癌发生发展的机制）等就是癌症的高危因素。这之中，脂肪酸与其转运蛋白CD36就与癌症的发生、发展和药物抵抗有关（详见BioArt报道：Nature | 低糖饮食不仅降糖还抑癌，关键取决于脂代谢）。那么在我们的日常膳食中，哪种脂肪酸与癌症发展有关以及其机制是什么呢？2021年11月10日，西班牙巴塞罗那科学技术研究院的Salvador Aznar Benitah、Gloria Pascual和美国西北大学Ali Shilatifard合作在Nature上发表了文章Dietary palmitic acid promotes a prometastatic memory via Schwann cells，揭示了棕榈酸而不是油酸或者亚油酸可以促进小鼠口腔癌和黑色素瘤的转移。研究人员选择了食用油中常见的棕榈酸（palmitic acid，PA，棕榈油中主要的饱和脂肪酸）、油酸（OA，oleic acid）和亚油酸（LA，linoleic acid）作为研究对象，并利用这三种脂肪酸处理人口腔鳞状细胞癌细胞（OSCC）4天（棕榈酸300uM，在人血液生理浓度内；油酸和亚油酸均为50uM，避免脂毒性），之后再将处理的细胞异种移植到到小鼠身上，发现这三种脂肪酸均不能影响肿瘤的形成，但是只有棕榈酸却能够显著促进肿瘤的转移和转移灶的大小，并且能够诱导脂肪酸转运蛋白CD36的表达。棕榈酸的这种促转移能力是否是因为持续刺激而产生的呢？研究人员就先用不同的脂肪酸刺激口腔癌细胞4天，之后撤除脂肪酸14天，再将其移植到小鼠中，发现经过棕榈酸处理的癌细胞仍然表现出强大的促转移能力，油酸和亚油酸甚至有降低，另外棕榈酸在50uM时也表现出促转移能力。这一结果说明了棕榈酸甚至可以让癌细胞产生“转移记忆”。那么，日常使用棕榈油的效果如何呢？研究人员将OSCC移植到小鼠上，然后分别喂棕榈油、橄榄油和标准饮食10天，之后全部换成标准饮食养至死亡，杀死小鼠后将癌细胞纯化（CD36bright）进行二次移植并进行标准饮食，结果显示只有进棕榈油喂食的小鼠其癌细胞仍然具有强大的转移能力，不仅口腔癌细胞如此，黑色素瘤细胞亦是如此。如果敲除CD36或者中和CD36则会抑制肿瘤转移。细胞记忆与表观遗传有很大的关系。那么棕榈酸导致的肿瘤转移记忆是否也跟表观遗传有关系呢？研究人员在体外使用棕榈酸或油酸处理口腔癌细胞4天，之后撤除棕榈酸培养14天，进行ChIP-Seq（包括H3K4me3、H3K4me1、H3K27ac、H3K27me3、H3K9me3）。尽管H3K4me1, H3K27me3和H3K27ac的分布在棕榈酸处理4天后存在改变，但大部分在棕榈酸撤除14天后消退，只有H3K4me3形成了稳定的改变。GO分析显示这些H3K4me3改变的基因与神经发生和神经重塑有关，不仅如此，研究人员使用6-羟基多巴胺可以有效抑制癌细胞的转移。启动子转录因子结合实验揭示EGR2结合区域富集明显，敲除EGR2可以改变H3K4me3分布并能抑制癌细胞在体“转移记忆”。H3K4me3与甲基转移酶MLL/COMPASS家族有关，包括MLL1, MLL2, Set1A和Set1B。接下来便是确定癌细胞这一“转移记忆”具体和哪种甲基转移酶有关。在敲除Set1B后，棕榈酸导致的癌细胞“转移记忆”被抑制。前面讲到棕榈酸引起肿瘤细胞表观遗传改变的基因富集在与神经有关的基因上，那么这一“神经特征”是否会影响到肿瘤基质尤其是其中的神经相关细胞呢？研究人员对基质细胞进行了bulk RNA-seq，发现差异基因富集在与细胞外基质组织、神经生成、神经分布、胶质生成等相关的基因上，节点通路相互作用预测分析揭示与神经映射和施旺细胞（Schwann cell）发育相关的通路有关。于是，研究人员就进行了单细胞转录组分析，发现与肿瘤相关的施旺细胞和淋巴管内皮祖细胞改变最为明显。空间转录组分析也揭示施旺细胞在喂食棕榈油的小鼠癌症灶中浸润明显，使用胆碱酯酶ABC消化施旺细胞特异性的细胞外基质成分则能阻止棕榈酸的促转移能力。总之，该研究不仅揭示棕榈油中的棕榈酸可以促进小鼠口腔癌和黑色素瘤细胞的转移，通过表观遗传导致这些癌细胞形成“转移记忆”，也提示了长期食用棕榈油或是癌症转移的高危因素。原文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-021-04075-0

《自然》11月11日发表的一项研究发现，暴露在高浓度棕榈油包含的一种膳食脂肪酸中，会促进小鼠口腔癌和皮肤癌细胞的转移。　　脂肪酸的摄入和代谢变化一直被认为与癌细胞转移有关。癌细胞转移是指癌细胞扩散至身体其他部位的过程。不过，哪些膳食脂肪酸可能会导致这种变化，以及其中的生物学机制是什么，却一直没有定论。　　在这项最新的研究中，西班牙巴塞罗那科学与技术研究院的Salvador Benitah和同事，首先将人类口腔癌和皮肤癌细胞暴露在3种膳食脂肪酸——棕榈酸（棕榈油中的主要饱和脂肪酸）、油酸和亚油酸任意一种当中，暴露时间为4天，然后将这些细胞移植到喂食标准饮食小鼠的相应组织中。　　研究结果显示，虽然研究中的所有脂肪酸都对肿瘤发生没有影响，但棕榈酸会让现有转移灶的侵袭性和大小都显著增加。而研究人员在油酸或亚油酸中并未观察到这类显著影响。　　转移的癌细胞还会保留对高浓度棕榈酸暴露的“记忆”。比如，喂食富含棕榈油饮食仅10天的小鼠的肿瘤，或是在实验室中短暂暴露在棕榈酸中4天的肿瘤细胞（之后再放回普通培养基），即使移植到喂食正常饮食的小鼠体内，仍具有很高的转移性。　　这个过程与转移癌细胞内的表观遗传变化有关——这种变化是指分子修饰在DNA本身不改变的情况下改变基因表达模式，被认为介导了对转移的长期刺激。　　研究人员总结认为，研究结果或能帮助找到新的癌症治疗方法。　　相关论文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-021-04075-0

食用油的安全问题时不时地会成为舆论的热点。前一阵子国内媒体热炒过地沟油，最近又开始热炒“植物奶油”或“氢化油”，说它们富含危害健康的反式脂肪酸，“被专家列入人类食物历史上最大的灾难之一”。并称现在不少欧美国家已经开始对氢化油封杀、叫停，但在国内仍然可以看到普遍使用氢化油的情形。 　　果真如此吗?在回答这个问题之前，我们需要先知道什么是反式脂肪酸。这个名字听上去就很反面，但其实是根据其分子结构命名的，很中性。脂肪由脂肪酸和甘油结合而成。脂肪酸的样子像一条长长的链条，是由一个个的碳原子串起来的，碳原子上面还有氢原子与之结合。碳原子的化合价是4价，可以跟其他原子形成4个共价键，氢则是1价。在链条中间的碳原子，由于已与两个碳原子相连，最多还可以结合两个氢原子。如果链条上每一个碳原子都尽可能多地与氢原子结合，我们就说这种脂肪酸达到了饱和状态，称之为饱和脂肪酸。动物脂肪和某些植物油(包括椰子油、棕榈油和可可油)的脂肪酸属于饱和脂肪酸。 　　在饱和状态下，链条中的碳原子彼此是以单键相连的。有的脂肪酸的链条中间的两个碳原子彼此是以双键相连的，这时这两个碳原子都分别只与一个氢原子结合，处于不饱和状态，我们把这种脂肪酸叫做不饱和脂肪酸。这两个以双键相连的碳原子，如果它们的氢原子位于同一侧，叫做顺式，这种脂肪酸就叫顺式脂肪酸。如果它们的氢原子分别位于两侧，就叫做反式脂肪酸。顺式脂肪酸的链在双键的地方打了一个弯，性质不稳定。反式脂肪酸则和饱和脂肪酸一样是直链，比较稳定。 　　在从前，食用的脂肪主要是动物脂肪，例如黄油、奶油、猪油，它们比较稀少、昂贵。植物油倒是便宜，但是供食用的植物油的脂肪酸基本上都是顺式脂肪酸，它们很不稳定，是液体，而且容易变质，这是由于自由基攻击链条中的双键造成的。20世纪初，德国化学家威廉诺曼想到了一个解决办法，给植物油中的双键提供氢原子，让它们变饱和，这个过程称为氢化，这样制造出来的油就叫氢化油。如果所有的双键都被氢化、饱和了，顺式脂肪酸就变成了饱和脂肪酸。但是通常只有部分双键被饱和，由于工艺的原因，在氢化的工程中剩下的双键两头的碳原子的结构发生了变化，它们的氢原子由顺式变成了反式。这样，氢化油就含有大量的反式脂肪酸。 　　植物油氢化之后，变成了半固体，性质稳定、不容易变质，可以代替动物脂肪使用，而且价格要便宜得多。从德国、英国开始(而不是像国内某些专家说的，是美国人干的“好事”)，氢化油很快地被大规模生产，在食品加工业中获得了广泛应用，被用来制作糕点、调味品和油炸食品。在上世纪60年代，人们已认识到摄入动物脂肪会增加心血管疾病的风险，植物油相对来说比较健康。这个时候，使用氢化植物油取代动物脂肪，被认为不仅经济上合算，而且对健康也更有利。 　　从上世纪80年代末开始，人们逐渐认识到氢化植物油对健康的危害实际上比动物脂肪还要大。这主要是由于其中的反式脂肪酸引起的，它增加的心血管疾病的风险，比动物脂肪中的饱和脂肪酸还高。衡量心血管疾病的风险的一个标志是血液中胆固醇的含量。胆固醇有两种，一种是“坏”胆固醇(低密度脂蛋白胆固醇)，如果它的含量过高，就会慢慢地在动脉管壁沉积下来，形成粥样小瘤，导致动脉硬化。一种是“好”胆固醇(高密度脂蛋白胆固醇)，能够防止粥样小瘤的形成。饱和脂肪酸能增加“坏”胆固醇的含量，相应地增加了心血管疾病的风险。而反式脂肪酸除了能增加“坏”胆固醇的含量，同时还能降低“好”胆固醇的含量，相当于双重增加了心血管疾病的风险。顺式脂肪酸则没有这个问题，有的顺式脂肪酸反而能降低心血管疾病的风险。 　　即使在摄入的量很少时(只占食物热量的1%~3%)，反式脂肪酸对心血管疾病的风险仍然很明显。反式脂肪酸可能还有其他方面的危害，但还没有确证。反式脂肪酸除了能给人体提供能量之外，没有营养价值，反而有害，那么就应该尽量减少摄入它，越少越好。世界卫生组织的建议是每天摄入的反式脂肪酸的量不要超过食物热量的1%，大致相当于不要超过2克，吃一份炸薯条就远远超过这个量了(大约含5~6克反式脂肪酸)。所以如果经常吃快餐、糕点、油炸食品、零食的话，是很难不超过这个限量的。一个美国人平均每天摄入的反式脂肪酸的量是5.8克。 　　在这种情况下，就会考虑是否用政府的力量来限制、禁止反式脂肪酸的使用。但是目前只有丹麦等个别国家和纽约等个别城市采取了行动。一些厂家被迫或自愿改变配方，推出“不含反式脂肪酸”的产品。但是这类产品往往是用动物脂肪或棕榈油等含饱和脂肪酸的植物油来代替氢化植物油，同样对健康有害。“植物奶油”固然不好，天然奶油也最好避免。在反对使用反式脂肪酸的同时，还要提倡使用顺式脂肪酸，才是健康之道。