硝酸鹽的壞名聲?

臭名昭著的防腐劑可能有助於防禦細菌

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硝酸鹽,作為熱狗和其他肉類中的防腐劑,以及生菜和菠菜等綠色蔬菜中的天然成分,曾一度被認為是飲食的禍害,因為它可能與胃癌有關。但是生物學家現在開始認為,膳食硝酸鹽實際上是人體抵抗感染的內在防禦機制的一部分,並已開始測試基於這一想法的治療方法。

硝酸鹽 (NO3¿) 在 1950 年代開始受到懷疑,當時研究人員發現,它的一類衍生物,稱為 N-亞硝胺,會損害 DNA 並在實驗室大鼠和農場動物中引起癌症。然而,隨後的許多流行病學研究普遍發現,硝酸鹽攝入量與人類胃癌之間沒有一致的關聯。

硝酸鹽積極作用的故事始於 1994 年,當時斯德哥爾摩卡羅林斯卡研究所的 Jon Lundberg 和英國埃克塞特半島醫學院的 Nigel Benjamin 獨立觀察到,人類胃中含有大量的一氧化氮 (NO) 氣體。 Lundberg 和 Benjamin 立即懷疑這種氣體可能正在殺死胃中的細菌,因為一氧化氮在被白細胞輸送到微生物時會削弱它們。


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問題是氣體從哪裡來的。一氧化氮在體內執行多種重要功能,包括擴張血管,對於這些活動,一種稱為一氧化氮合酶的細胞酶從氨基酸精氨酸中提取氣體分子。化學家早就知道另一種機制:在低 pH 值下,亞硝酸鹽 (NO2¿) 會形成氮氧化合物的混合物,包括一氧化氮。口腔中的細菌將硝酸鹽轉化為亞硝酸鹽,然後被吞嚥,因此胃可以自然產生一氧化氮。如果一氧化氮真的對胃有益,那麼以富含硝酸鹽的唾液為食的無害細菌可能與人類存在共生關係。

本傑明的研究小組立即證實了抗菌效果,他們將導致胃部感染的細菌暴露於單獨的胃酸以及與亞硝酸鹽混合的胃酸中。儘管酸通常被認為是胃抵抗入侵細菌的主要防線,但研究人員發現,大腸桿菌、沙門氏菌和其他細菌可以在其中存活數小時,而高濃度的亞硝酸鹽加上酸在不到一小時內就殺死了細菌。接下來,倫德伯格和他的同事將攝入硝酸鹽片劑的人的唾液放在大鼠胃的內表面。覆蓋其胃部的粘膜增厚並獲得了更多血液,這都是感染和潰瘍的重要屏障。接受貧硝酸鹽唾液的大鼠沒有表現出變化。本傑明還觀察到,引起蛀牙的細菌在高亞硝酸鹽環境中會自行破壞,這表明可以進行一項實驗,看看高硝酸鹽飲食是否可以預防蛀牙。

華盛頓大學的微生物學家費裡克·方說:“我們已經從認為所有這些東西都有毒且致癌,轉變為意識到[硝酸鹽]正在發揮基本的穩態作用。”

兩個研究小組都在研究基於硝酸鹽化學的抗菌療法。本傑明已經準備了一種一氧化氮乳膏,用於治療發展中國家常見的細菌性皮膚感染,倫德伯格正在卡羅林斯卡進行一項研究,以檢視給口乾的插管患者唾液是否可以預防潰瘍。方說,研究人員距離了解如何用一氧化氮治療全身感染還很遙遠:“它具有如此多的生物活性,你如何在不降低血壓的情況下真正僅將一氧化氮輸送到該細菌?我們不知道該怎麼做。”

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