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Changes in intestinal tight junction permeability associated with industrial food additives explain the rising incidence of autoimmune disease
Los cambios en la permeabilidad de la unión estrecha intestinal asociados a los aditivos alimentarios industriales explican el aumento de la incidencia de la enfermedad autoinmune
Aaron Lernera,,, Torsten Matthiasb,
Bajo una licencia Creative Commons
Abstracto
La incidencia de las enfermedades autoinmunes está aumentando junto con la expansión de la elaboración de alimentos y el consumo de aditivos alimentarios industriales.
La barrera del epitelio intestinal, con su intercelular unión estrecha, controla el equilibrio entre la tolerancia y la inmunidad a los antígenos no propios. Como resultado, se está poniendo especial atención en el papel de la disfunción unión estrecha en la patogénesis de la EA. Fugas apretado nudo se ve reforzada por muchos componentes luminales, comúnmente utilizados aditivos alimentarios industriales son algunos de ellos.
La glucosa, sal, emulsionantes, disolventes orgánicos, gluten, tras*glutaminasa microbiana, y nanopartículas están ampliamente y cada vez más utilizada por la industria alimentaria, demanda de los fabricantes, para mejorar las cualidades de los alimentos. Sin embargo, todos los aditivos mencionados anteriormente aumentan la permeabilidad intestinal por violar la integridad de la tras*ferencia de paracelular unión estrecha. De hecho, la disfunción apretado nudo es común en varias enfermedades autoinmunes y la parte central que desempeña la unión estrecha en las enfermedades autoinmunes patogénesis se describe ampliamente. Se planteó la hipótesis de que los aditivos alimentarios industrial comúnmente utilizados anulan la función de barrera epitelial humana, por lo tanto, el aumento de la permeabilidad intestinal a través de la unión estrecha abierto, resultando en la entrada de antígenos inmunogénicos extranjeros y activación de la cascada autoinmune. Las investigaciones futuras sobre aditivos alimentarios de la exposición-intestinal permeabilidad autoinmunidad interacción mejorará nuestro conocimiento de los mecanismos comunes asociados con la progresión autoinmune.
Palabras clave
Enfermedad autoinmune; Comida adictiva; Unión estrecha; Permeabilidad; Intestino; Industria
1. Introducción
La incidencia de las enfermedades autoinmunes (AD) está aumentando en todo el mundo, principalmente en los países occidentales y el papel del medio ambiente en el desarrollo de AD se está convirtiendo poco a poco clara [1]. Del mismo modo, el procesamiento de alimentos y aditivos alimentarios consumo industrial se está expandiendo. El mayor conocimiento reciente sobre las funciones, los mecanismos y las anomalías de la permeabilidad intestinal y la relación específica entre algunos aditivos alimentarios comunes y sus efectos nocivos sobre el apretado nudo de nosotros, le pide que revise estas observaciones y proponer la hipótesis de que el aumento de la permeabilidad intestinal inducida por los aditivos alimentarios industriales explica el aumento observado en la enfermedad autoinmune.
2. Las enfermedades autoinmunes están en aumento
Los datos epidemiológicos proporcionan una fuerte evidencia de un aumento constante en el año en todas las sociedades occidentales en las últimas tres décadas [2]. La esclerosis múltiple, diabetes tipo 1, enfermedades inflamatorias del intestino (principalmente la enfermedad de Crohn), lupus eritematoso sistémico, cirrosis biliar primaria, miastenia gravis, tiroiditis autoinmune, hepatitis y enfermedades reumáticas, penfigoide bulloso, y la enfermedad celíaca son varios ejemplos [[2], [ 3], [4], [5] y [6], Fig. 1, Ref .: [4], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16], [ 17], [18], [19], [20], [21], [22], [23] y [24]]. Fig. 1A muestra los incrementos netos acumulados veces en AD incidencia / prevalencia mundial en aquellos países en los que se informó. Aumento pliega \ año de la diabetes tipo 1, penfigoide ampollar, y la tiroiditis autoinmune, de 0,77, 0,35 y 0,24, respectivamente, se observó [14], [18] y [20]. La diabetes tipo 1 se incrementaron 04.03% por año y la mortalidad de la enfermedad celíaca no diagnosticada aumento de 4 veces en los EE.UU. [21] y [25]. La agrupación de los anuncios a los principales clases de enfermedades, se observó el mayor aumento neto% por año en el neurológica seguida de gastrointestinal, endocrino, y enfermedades reumáticas (fig. 1B). La distribución geoepidemiológicos de la EA, el norte y el sur en todo el mundo y los gradientes del oeste-este de Europa, su relación con la situación socioeconómica, su rápido aumento en los países desarrollados y observaciones en las poblaciones migrantes, indican algún tipo de impacto ambiental, los factores genéticos y no, conducir estos procesos evolutivos reciente y rápido [1], [2] y [3]. Entre muchos otros, dos importantes factores ambientales, fuertemente relacionados con el estatus socioeconómico se sospecha que conducir estos fenómenos: las infecciones y la nutrición. La presente revisión no se expandirá en el debate de la interrelación entre la EA y las infecciones [26]. Un estudio de los cambios recientes en la industria de procesamiento de aditivos alimentarios y el efecto de los aditivos alimentarios en la permeabilidad intestinal, lo que resulta en una mayor fuga de unión estrecha, la estimulación inmune local y sistémica y potenciar la inducción dC, se presenta aquí.
A. La media de incremento neto% por año de uso industrial aditivos alimentarios y las incidencias y prevalencias de AD. B. La media% incrementos netos de las diferentes clases de los anuncios.
Adaptado de: Ref .: [4], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16], [17], [18], [19], [20], [21], [22], [23] y [24].
3. Aumento de la utilización de aditivos alimenticios, industriales y de consumo
Los cambios en las prácticas agrícolas e industriales en las últimas décadas han aumentado la capacidad del mundo para proporcionar alimentos a través de una mayor productividad y la diversidad, la disminución de la dependencia de temporada y los precios de temporada [27]. El aumento del consumo se ha visto facilitado por el aumento de los ingresos, la urbanización, la comercialización de la industria alimentaria, los medios de comunicación la publicidad y la liberalización del comercio, sobre todo en los países desarrollados. Los grandes cambios en los hábitos alimentarios se están produciendo continuamente, incluso en el consumo básico grapas hacia los productos alimenticios más diversificados y procesados industrialmente. Vivir en países occidentalizados tiene un fuerte impacto en los patrones nutricionales denomina colectivamente la "dieta occidental", incluyendo alta en grasas, ácidos grasos tras*, colesterol, proteínas, azúcares, el consumo de sal, así como el consumo frecuente de procesados y "comida rápida" [28] . Influenciado por esta realidad, las poblaciones de los países en desarrollo sufren un cambio rápido hacia la "tras*ición nutricional". El patrón alimentario tradicional está siendo reemplazada gradualmente por la occidental [29]. Muchos estudios, en todo el mundo, han documentado los cambios antes mencionados, pero sólo Brasil se ubicará como un ejemplo. Entre 1987-8 y 2002-2003 la contribución de alimentos ultra-procesados a disponibilidad total de energía de los hogares aumentó 19,2 a 28% (un aumento del 46%), en sustitución de la ingesta de alimentos no elaborados y mínimamente procesados [30]. Este proceso mundial está ocurriendo tanto en desarrollo como en los países desarrollados [31] y [32]. Incluso hoy en día, la tras*ición en los hábitos nutricionales se inicia en las guarderías infantiles [33]. En el primer año de vida, los porcentajes de adecuación para los carbohidratos y sodio fueron, respectivamente, más de dos veces y 20 veces, superior a la recomendada.
En los párrafos siguientes se ocuparán de 7 ingredientes nutricionales que se están agregando cada vez más durante el procesamiento industrial de alimentos y encuentran su camino a los estantes de productos del mercado, afectando la salud humana.
3.1. Azúcares
Los azúcares son un aditivo importante utilizado en los alimentos. Analizando las calorías de los productos principales (kcal / cápita / día) en los países en desarrollo y China, el cambio porcentual en 4 décadas de azúcares fue de + 127 y 305 +, respectivamente [27]. El incremento medio de la disponibilidad de azúcar y edulcorantes (kcal / persona / día) durante las últimas 4 décadas, en todo el Mediterráneo y en Europa Central aumentó 145 y 123%, respectivamente [27]. Más aún, los países que tradicionalmente tenían el mayor adherencia a la dieta mediterránea (menos procesados, menos calorías, alto en fibra) como Grecia, experimentaron la mayor caída (63%) en el índice de adecuación mediterránea, el consumo de cantidades cada vez mayores de energía densa y productos dulces. Una disminución similar fue representado en otros países del Mediterráneo y en Europa Central [27]. En Asia, el consumo de azúcar ha aumentado rápidamente en los países de menores de edad y de renta media-alta, las bebidas gaseosas son el vector más importante para el aumento del consumo de azúcar [34].
3.2. Sal
Sal es considerado un malo silencioso, ya un aumento del consumo se asocia con la hipertensión, los accidentes cerebrovasculares, la hipertrofia ventricular izquierda, enfermedades renales, obesidad, cálculos renales y cáncer de estómago. Sobre el consumo de sales es real, que abarca las poblaciones múltiple, edades, género y continentes.
Ingesta de sodio de todo el mundo están muy por encima de necesidad fisiológica (es decir, 10-20 mmol / día). La mayoría de las poblaciones de adultos tienen significa la ingesta de sodio> 100 mmol / día, y para muchos (especialmente los países asiáticos) significa ingestas son> 200 mmol / día. La ingesta de sodio son comúnmente> 100 mmol / día en niños de más de 5 años de edad, y aumentan con la edad. En los países de Europa y América del Norte, la ingesta de sodio está dominado por el sodio añadido en los alimentos manufacturados (aproximadamente el 75% de la ingesta). Cereales y productos horneados son el mayor contribuyente a la ingesta de sodio en la dieta en el Reino Unido y EE.UU. adultos. En Japón y China, sal añadida en el hogar y en la salsa de soja sigue siendo las fuentes más grandes. El contenido de sal en los alimentos procesados puede ser más de 100 veces mayor que la que en las comidas caseras similares [35].
En Brasil, como se mencionó anteriormente, los bebés menores de 1 año consumen 20 veces la ingesta recomendada de sodio [33]. Basándose en estos datos, la producción nacional anual de petit suiza categoría de queso, donde cada 30 g contiene 412 mg de sodio, aumentó de 10.000 toneladas en 1992 a 24.000 toneladas en 2005 [33]. Más aún, incluso en Europa, en el sur de Londres, el consumo de sal es de 66, 73, y 73% por encima de la ingesta diaria recomendada máxima en 5-6, 8-9 y 13-17 años los grupos de edad, respectivamente [36]. La ingesta de sodio estimada para la población brasileña de alimentos procesados con sal agregada aumentó en un 3,1% en 6 años, cuando estudiaba en el período 2008-2009 [37]. En las partes de tras*ición nutricional del mundo, como Asia, el consumo de sal está aumentando rápidamente y productos horneados procesados son el vector principal [34]. De hecho, el 80% de la sal consumida proviene de los productos manufacturados en los países desarrollados [38]. En vista de ello, una disminución voluntaria en el consumo de sal parece ser una política fácil de implementar, pero el sentido común y la buena salud se enfrentan a las fuerzas opuestas formidables de sabor, el hábito y la cultura.
3.3. Emulsionantes
Los emulsionantes son un grupo de sustancias que se concentran en la interfase entre el aceite y el agua y reducen la tensión superficial o interfacial, con lo que la emulsión más estable. En muchas industrias emulsionantes se conocen como "tensioactivos", que es una abreviatura de agentes activos de superficie. Pueden interactuar con otros ingredientes como almidón, proteína y grasa. Son ampliamente utilizados en la panadería, confitería, lácteos, grasas y aceite, salsas, mantequilla y margarina, helados, licores de crema, industrias cárnicas, de café, de las encías, bebidas, chocolate y alimentos conveniente. Como barreras intestinales pueden inhibir la biodisponibilidad del fármaco oral, potenciadores de la absorción se aplican generalmente. En muchos casos los agentes tensioactivos añadidos a los alimentos son exactamente los mismos que los utilizados en la industria farmacéutica como potenciadores de la absorción. Los agentes tensioactivos sintéticos más importantes que se utilizan en la industria alimentaria son: mono-y di-glicéridos de ácidos grasos, ésteres de sacarosa de ácidos grasos, ésteres de poliglicerol de ácidos grasos, de sodio / calcio estearoil-2-lactilato y ésteres de sorbitán de ácidos grasos. Pero muchos otros grupos como: lecitinas, glicolípidos, saponinas, alcoholes grasos, saturados / ácidos grasos insaturados / tras*, proteínas, polisacáridos microbianos y los tensioactivos se utilizan en las industrias de alimentos y bebidas [39].
El mercado mundial de emulsionante alimentario es un segmento prometedor en el mercado de ingredientes alimentarios. El mercado emulsionante alimentario se considera que es el segmento de más rápido crecimiento del mercado de los aditivos alimentarios debido a la creciente tendencia hacia la reducción del contenido de grasa en los productos alimenticios. El mercado de emulsionante es impulsado en gran medida por di-glicéridos y derivados, lecitina, estearoil-lactilatos y otros emulsionantes tales como ésteres de poliglicerol (PGE), polirricinoleato de poliglicerol (PGPR), polisorbato y ésteres de sacarosa, sin embargo, y muchos otros materiales sintéticos así como naturales Se espera que los emulsionantes a cobrar impulso en el futuro cercano. En términos de aplicación, productos de panadería han sido dominante, aunque la investigación en diversos campos ha abierto nuevas vías para la aplicación de estos sustitutos.
El informe "marketresearch.com/food-emulsifiers-market" [40] estima que el tamaño del mercado del mercado mundial de emulsionante alimentario en términos de ingresos y volumen. De acuerdo con el informe publicado el mercado emulsionante alimentario crecerá de un estimado de $ 2.108.9 millones en 2012 a US $ 2.858.6 millones en 2018, un aumento del 35%. Se espera que el mercado mundial de alimentos emulsionante para llegar a 933,4 KT en 2018, debido a la creciente demanda de emulsionantes. Di-glicéridos y derivados dominan el mercado en términos de volumen. En términos geográficos, Europa es el principal jugador, seguida de América del Norte, Asia-Pacífico y el resto del mundo. Con el enorme potencial de mercado y la creciente preferencia por el uso, el mercado es probable que presenciar un crecimiento considerable en los años por venir.
3.4. Disolventes orgánicos
Por definición, un disolvente es un líquido capaz de disolver otra sustancia. Los productos químicos disolventes orgánicos son realmente peligrosos. La mayoría de ellos tienen información de advertencia en las etiquetas como venenos. Ejemplos de disolventes orgánicos utilizados en la industria son: benceno, xileno, tolueno, trementina, acetona, acetatos de metilo / etilo, hexano, etanol y varios detergentes. Varios de ellos se utilizan en los procesos de fabricación industrial para la extracción / solubilización / limpieza / desinfección o fabricación nanoemulsión y normalmente no como aditivos alimentarios. El uso de disolventes para la extracción de ingredientes activos o eliminación de sustancias indeseables es una de las prácticas más comunes en la industria alimentaria. Este proceso implica generalmente el uso de hexano comercial. Es uno de los disolventes orgánicos más baratos disponibles. Se estima que unos 60 millones de toneladas de aceites comestibles son producidos por la tecnología de extracción Hexano, principalmente para el aceite de soja. Muchos otros disolventes orgánicos se consideran como aditivos alimentarios principalmente como antioxidantes, estabilizantes, conservantes, aromatizantes, etc. [41]. Recientemente, en un meta-análisis, que fueron descritos como factores de riesgo para la EA [42]. Un área completamente nueva es el uso de disolventes orgánicos en la nanotecnología, la creación de nuevas moléculas, algunos de ellos potencialmente se podrían aplicar a la industria alimentaria. Por ejemplo, la solubilización nanocomplexation asistida para mejorar la microencapsulación [43]. El tiempo dirá si la nueva nanotecnología entrará en la cadena alimentaria. De acuerdo con el mercado-informes, se espera que el mercado solvente que crezca a una tasa compuesta anual del 5,0% en los próximos cinco años para llegar a $ 43,4 mil millones, en 2018. Asia y el Pacífico, con su floreciente economía y la rápida expansión de los sectores industriales, es el principal consumidor de disolventes y experimentarán el mayor crecimiento de la demanda desde 2013 hasta 2018, después de América del Norte [44]. Los expertos del mercado de Ceresana pronostican el mercado solvente mundial para ganar unos ingresos aproximados de US $ 33 mil millones en 2019. Especialmente el desarrollo económico dinámico en mercados emergentes como China, India, Brasil o Rusia continuará para impulsar la demanda de disolventes. El instituto de investigación de mercado espera que el consumo mundial de disolvente para aumentar a una tasa anual promedio de 2.5% en los próximos años. En consecuencia, se superó la tasa de crecimiento visto en los últimos ocho años.
3.5. Gluten
El gluten es el constituyente principal en el trigo, que comprende 80% de las proteínas. El trigo se cultiva en más de 216 millones de hectáreas (530 millones de acres), mayor que para cualquier otro cultivo y el comercio mundial de trigo es mayor que la de todos los demás cultivos combinados. Junto con el arroz, el trigo es el alimento básico más favorecida del mundo. Además de la capacidad de adaptación agronómica, trigo ofrece facilidad de almacenamiento de granos y la facilidad de convertir el grano en harina para hacer alimentos comestibles, de sabor agradable, interesantes y satisfactorias. El trigo es la fuente más importante de hidratos de carbono en la mayoría de los países [45]. En el siglo 20, la producción mundial de trigo expandido en aproximadamente 5 veces, con lo que hasta cerca de 1955 la mayor parte de este aumento de la superficie de cultivo de trigo, con limitado (aproximadamente 20%) refleja incrementos en los rendimientos de cultivos por unidad de área. Desde 1955, sin embargo, ha habido un aumento dramático de diez veces en la tasa de mejora el rendimiento de trigo por año, y esto se ha convertido en el principal factor asociado con aumentos en la producción mundial de trigo. Un promedio de 2,5 toneladas de trigo de la producida en una hectárea de tierra de cultivo en el mundo en la primera mitad de la década de 1990, pero esto había aumentado a cerca de 3 toneladas en 2009. De acuerdo con la Oficina Australiana de Estadísticas, la producción mundial de trigo fue de 679 y 696 millones de toneladas en los años 2009-10 y 2011-12, respectivamente [46].
3.6. tras*glutaminasa microbiana (MTG)
La tras*glutaminasa (EC 2.3.2.13), es decir, γ-glutamil-proteína glutamina, pertenece a la clase de tras*ferasas. Se cataliza la formación de un enlace isopeptídico entre el grupo de γ-carboxamidas de residuos de glutamina (donante) y los de primer orden grupos ε-amino de diferentes compuestos, por ejemplo, proteínas (aceptores de un residuo acilo).
El desarrollo del proceso de pan era un acontecimiento importante para la humanidad, lo que resulta en el pan convertirse en una mercancía al alcance de casi todos. Introducción de enzimas industriales en el proceso de cocción, a lo largo de los últimos 14 años, llevó al desarrollo de un importante segmento de la industria, como se refleja en el aumento de valor de mercado y las previsiones de crecimiento para los próximos 6 años. De hecho, el valor del mercado de enzimas industriales productos horneados se duplicó entre 2000 y 2010. La predicción para 2015-2020 es un aumento adicional, montar a 144% [47].
tras*glutaminasa microbiana (MTG) ocupa un segmento importante de este mercado. La aplicación de enzimas tras*glutaminasa aislado de una fuente microbiológica ha permitido para la simplificación de determinados procesos y ha proporcionado ahorro energético y económico. Gracias a los procedimientos de tras*génesis establecidos, la tras*ferencia de genes se convirtió en posible y la expresión de genes dio lugar a la producción masiva tras*glutaminasa microbiana. Existen múltiples aplicaciones de MTG en la industria alimentaria: mejora de la textura de la carne, la apariencia, dureza y capacidad de conservación, el aumento de la dureza del producto de pescado, la mejora de la calidad y la textura de la leche y los productos lácteos, las calorías, mejora la textura y la elasticidad de los alimentos dulces, estabilidad de la película de proteína disminuyó y el aspecto y mejorar la textura y volumen en la industria de la panificación. Aplicaciones de MTG como un pegamento biológico en los dominios biomédicas y biotecnológicas están en constante expansión. Esta es probablemente una de las áreas de más rápido crecimiento, como se refleja en el creciente número de solicitudes de patentes presentadas en MTG. La industria de alimentos tratados MTG está expandiendo a gran escala y MTG se ingiere en grandes cantidades en la dieta occidental común [48], [49] y [50]. La demanda de las enzimas de bienes, alimentos y bebidas al horno se prevé un crecimiento de 0,22 a 0,32 veces por año, entre 2000 y 2020 (47). En total, una ingesta diaria máxima de MTG podría ser de hasta 15 mg. La dosificación para la reestructuración es de aproximadamente 50 a 100 mg de MTG por cada kilogramo de alimentos tratados [51].
3.7. Nanopartículas
La nanotecnología abarca la comprensión y el control de la materia a dimensiones entre 1 y 100 nm. En estas dimensiones, los materiales pueden adquirir física inusual, química y propiedades biológicas y funciones que son notablemente diferentes de los observados en la macro o micro escala. Las futuras implicaciones de la nanotecnología son excepcionales, ya que puede ofrecer más soluciones a los problemas tecnológicos que los sistemas convencionales. La nanotecnología es un campo multidisciplinario, que puede crear materiales y dispositivos que se pueden aplicar a varios dominios, incluyendo la producción y envasado de alimentos. Las nanoemulsiones fabricados a partir de ingredientes de grado alimenticio se están utilizando cada vez más en la industria de alimentos para encapsular, proteger y suministrar componentes funcionales lipófilos, tales como lípidos biológicamente activos y sabores solubles en aceite, vitaminas, conservantes, y nutracéuticos. El pequeño tamaño de las partículas en nanoemulsiones significa que tienen un número de ventajas potenciales sobre emulsiones convencionales: mayor estabilidad a la agregación de las gotitas y la separación gravitacional, alta claridad óptica, capacidad para modular la textura del producto, y el aumento de la biodisponibilidad de los componentes lipófilos [52]. Nanoemulsiones de aceite en agua, que consisten en gotitas de aceite dispersas en la fase acuosa, tienen el mayor potencial para su aplicación en la industria alimentaria. Sin embargo, los agua-en-aceite se utilizan en algunos tipos de productos alimenticios. Entrega basada Nano-carrier-presenta una elección apropiada de los portadores de nutrientes a base de proteínas, debido a su propiedad para proteger proteínas de la degradación por las condiciones de pH bajo en el estómago o por enzimas proteolíticas en el tracto gastrointestinal, sin afectar a su sabor o apariencia. Además, los hidratos de carbono, sales, lípidos, emulsionantes, disolventes orgánicos, gluten y MTG también se utilizan durante el montaje nanopartícula o para la entrega mejorada. Los nanomateriales se están desarrollando para mejorar el sabor, tonalidad, uniformidad y textura de los alimentos, así como en el envasado de alimentos con el fin de minimizar la fuga de CO2 a partir de botellas o apiolar las bacterias (nanopartículas de plata embebido en plástico). Nanosensores en envases de plástico pueden detectar los gases emitidos por los alimentos cuando se echa a perder. Nanoliposomas puede tras*portar nutrientes, nutracéuticos, enzimas, antibióticos de alimentos y aditivos alimentarios [53].
La comida y el mercado de los envases de bebidas nano habilitado total en el año 2008 fue de $ 4.13 mil millones, y se espera que crezca a $ 7,30 mil millones en 2014, a una tasa compuesta anual del 11,65% [54]. El Kaiser Consultancy Group Helmut estima que el mercado mundial nanoalimentos valía US $ 5,3 mil millones en 2005 y había crecido a US $ 20,400,000,000 para 2010. Se prevé que la nanotecnología se utiliza en el 40% de las industrias de alimentos para el año 2015 [55].
Los incrementos netos de plegado / año de los anteriormente citados, aditivos alimentarios industriales actuales y pronóstico de ventas y el consumo durante los últimos 4-6 décadas, se puede ver en la Fig. 1A. Los bares más detalladas (Fig. 2) muestran el pasado en comparación con el aumento pliegue real de consumo o ventas de los diversos aditivos industriales, en las últimas décadas, donde el uso de enzimas industriales y nanopartículas se ha disparado. El diferencial de la distribución geográfica de la mayor% neto de los aditivos alimentarios se muestra en la Fig. 3. El uso en Europa está por delante de la media mundial, y la de los EE.UU. y Brasil.
Changes in intestinal tight junction permeability associated with industrial food additives explain the rising incidence of autoimmune disease
Los cambios en la permeabilidad de la unión estrecha intestinal asociados a los aditivos alimentarios industriales explican el aumento de la incidencia de la enfermedad autoinmune
Aaron Lernera,,, Torsten Matthiasb,
Bajo una licencia Creative Commons
Abstracto
La incidencia de las enfermedades autoinmunes está aumentando junto con la expansión de la elaboración de alimentos y el consumo de aditivos alimentarios industriales.
La barrera del epitelio intestinal, con su intercelular unión estrecha, controla el equilibrio entre la tolerancia y la inmunidad a los antígenos no propios. Como resultado, se está poniendo especial atención en el papel de la disfunción unión estrecha en la patogénesis de la EA. Fugas apretado nudo se ve reforzada por muchos componentes luminales, comúnmente utilizados aditivos alimentarios industriales son algunos de ellos.
La glucosa, sal, emulsionantes, disolventes orgánicos, gluten, tras*glutaminasa microbiana, y nanopartículas están ampliamente y cada vez más utilizada por la industria alimentaria, demanda de los fabricantes, para mejorar las cualidades de los alimentos. Sin embargo, todos los aditivos mencionados anteriormente aumentan la permeabilidad intestinal por violar la integridad de la tras*ferencia de paracelular unión estrecha. De hecho, la disfunción apretado nudo es común en varias enfermedades autoinmunes y la parte central que desempeña la unión estrecha en las enfermedades autoinmunes patogénesis se describe ampliamente. Se planteó la hipótesis de que los aditivos alimentarios industrial comúnmente utilizados anulan la función de barrera epitelial humana, por lo tanto, el aumento de la permeabilidad intestinal a través de la unión estrecha abierto, resultando en la entrada de antígenos inmunogénicos extranjeros y activación de la cascada autoinmune. Las investigaciones futuras sobre aditivos alimentarios de la exposición-intestinal permeabilidad autoinmunidad interacción mejorará nuestro conocimiento de los mecanismos comunes asociados con la progresión autoinmune.
Palabras clave
Enfermedad autoinmune; Comida adictiva; Unión estrecha; Permeabilidad; Intestino; Industria
1. Introducción
La incidencia de las enfermedades autoinmunes (AD) está aumentando en todo el mundo, principalmente en los países occidentales y el papel del medio ambiente en el desarrollo de AD se está convirtiendo poco a poco clara [1]. Del mismo modo, el procesamiento de alimentos y aditivos alimentarios consumo industrial se está expandiendo. El mayor conocimiento reciente sobre las funciones, los mecanismos y las anomalías de la permeabilidad intestinal y la relación específica entre algunos aditivos alimentarios comunes y sus efectos nocivos sobre el apretado nudo de nosotros, le pide que revise estas observaciones y proponer la hipótesis de que el aumento de la permeabilidad intestinal inducida por los aditivos alimentarios industriales explica el aumento observado en la enfermedad autoinmune.
2. Las enfermedades autoinmunes están en aumento
Los datos epidemiológicos proporcionan una fuerte evidencia de un aumento constante en el año en todas las sociedades occidentales en las últimas tres décadas [2]. La esclerosis múltiple, diabetes tipo 1, enfermedades inflamatorias del intestino (principalmente la enfermedad de Crohn), lupus eritematoso sistémico, cirrosis biliar primaria, miastenia gravis, tiroiditis autoinmune, hepatitis y enfermedades reumáticas, penfigoide bulloso, y la enfermedad celíaca son varios ejemplos [[2], [ 3], [4], [5] y [6], Fig. 1, Ref .: [4], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16], [ 17], [18], [19], [20], [21], [22], [23] y [24]]. Fig. 1A muestra los incrementos netos acumulados veces en AD incidencia / prevalencia mundial en aquellos países en los que se informó. Aumento pliega \ año de la diabetes tipo 1, penfigoide ampollar, y la tiroiditis autoinmune, de 0,77, 0,35 y 0,24, respectivamente, se observó [14], [18] y [20]. La diabetes tipo 1 se incrementaron 04.03% por año y la mortalidad de la enfermedad celíaca no diagnosticada aumento de 4 veces en los EE.UU. [21] y [25]. La agrupación de los anuncios a los principales clases de enfermedades, se observó el mayor aumento neto% por año en el neurológica seguida de gastrointestinal, endocrino, y enfermedades reumáticas (fig. 1B). La distribución geoepidemiológicos de la EA, el norte y el sur en todo el mundo y los gradientes del oeste-este de Europa, su relación con la situación socioeconómica, su rápido aumento en los países desarrollados y observaciones en las poblaciones migrantes, indican algún tipo de impacto ambiental, los factores genéticos y no, conducir estos procesos evolutivos reciente y rápido [1], [2] y [3]. Entre muchos otros, dos importantes factores ambientales, fuertemente relacionados con el estatus socioeconómico se sospecha que conducir estos fenómenos: las infecciones y la nutrición. La presente revisión no se expandirá en el debate de la interrelación entre la EA y las infecciones [26]. Un estudio de los cambios recientes en la industria de procesamiento de aditivos alimentarios y el efecto de los aditivos alimentarios en la permeabilidad intestinal, lo que resulta en una mayor fuga de unión estrecha, la estimulación inmune local y sistémica y potenciar la inducción dC, se presenta aquí.
A. La media de incremento neto% por año de uso industrial aditivos alimentarios y las incidencias y prevalencias de AD. B. La media% incrementos netos de las diferentes clases de los anuncios.
Adaptado de: Ref .: [4], [7], [8], [9], [10], [11], [12], [13], [14], [15], [16], [17], [18], [19], [20], [21], [22], [23] y [24].
3. Aumento de la utilización de aditivos alimenticios, industriales y de consumo
Los cambios en las prácticas agrícolas e industriales en las últimas décadas han aumentado la capacidad del mundo para proporcionar alimentos a través de una mayor productividad y la diversidad, la disminución de la dependencia de temporada y los precios de temporada [27]. El aumento del consumo se ha visto facilitado por el aumento de los ingresos, la urbanización, la comercialización de la industria alimentaria, los medios de comunicación la publicidad y la liberalización del comercio, sobre todo en los países desarrollados. Los grandes cambios en los hábitos alimentarios se están produciendo continuamente, incluso en el consumo básico grapas hacia los productos alimenticios más diversificados y procesados industrialmente. Vivir en países occidentalizados tiene un fuerte impacto en los patrones nutricionales denomina colectivamente la "dieta occidental", incluyendo alta en grasas, ácidos grasos tras*, colesterol, proteínas, azúcares, el consumo de sal, así como el consumo frecuente de procesados y "comida rápida" [28] . Influenciado por esta realidad, las poblaciones de los países en desarrollo sufren un cambio rápido hacia la "tras*ición nutricional". El patrón alimentario tradicional está siendo reemplazada gradualmente por la occidental [29]. Muchos estudios, en todo el mundo, han documentado los cambios antes mencionados, pero sólo Brasil se ubicará como un ejemplo. Entre 1987-8 y 2002-2003 la contribución de alimentos ultra-procesados a disponibilidad total de energía de los hogares aumentó 19,2 a 28% (un aumento del 46%), en sustitución de la ingesta de alimentos no elaborados y mínimamente procesados [30]. Este proceso mundial está ocurriendo tanto en desarrollo como en los países desarrollados [31] y [32]. Incluso hoy en día, la tras*ición en los hábitos nutricionales se inicia en las guarderías infantiles [33]. En el primer año de vida, los porcentajes de adecuación para los carbohidratos y sodio fueron, respectivamente, más de dos veces y 20 veces, superior a la recomendada.
En los párrafos siguientes se ocuparán de 7 ingredientes nutricionales que se están agregando cada vez más durante el procesamiento industrial de alimentos y encuentran su camino a los estantes de productos del mercado, afectando la salud humana.
3.1. Azúcares
Los azúcares son un aditivo importante utilizado en los alimentos. Analizando las calorías de los productos principales (kcal / cápita / día) en los países en desarrollo y China, el cambio porcentual en 4 décadas de azúcares fue de + 127 y 305 +, respectivamente [27]. El incremento medio de la disponibilidad de azúcar y edulcorantes (kcal / persona / día) durante las últimas 4 décadas, en todo el Mediterráneo y en Europa Central aumentó 145 y 123%, respectivamente [27]. Más aún, los países que tradicionalmente tenían el mayor adherencia a la dieta mediterránea (menos procesados, menos calorías, alto en fibra) como Grecia, experimentaron la mayor caída (63%) en el índice de adecuación mediterránea, el consumo de cantidades cada vez mayores de energía densa y productos dulces. Una disminución similar fue representado en otros países del Mediterráneo y en Europa Central [27]. En Asia, el consumo de azúcar ha aumentado rápidamente en los países de menores de edad y de renta media-alta, las bebidas gaseosas son el vector más importante para el aumento del consumo de azúcar [34].
3.2. Sal
Sal es considerado un malo silencioso, ya un aumento del consumo se asocia con la hipertensión, los accidentes cerebrovasculares, la hipertrofia ventricular izquierda, enfermedades renales, obesidad, cálculos renales y cáncer de estómago. Sobre el consumo de sales es real, que abarca las poblaciones múltiple, edades, género y continentes.
Ingesta de sodio de todo el mundo están muy por encima de necesidad fisiológica (es decir, 10-20 mmol / día). La mayoría de las poblaciones de adultos tienen significa la ingesta de sodio> 100 mmol / día, y para muchos (especialmente los países asiáticos) significa ingestas son> 200 mmol / día. La ingesta de sodio son comúnmente> 100 mmol / día en niños de más de 5 años de edad, y aumentan con la edad. En los países de Europa y América del Norte, la ingesta de sodio está dominado por el sodio añadido en los alimentos manufacturados (aproximadamente el 75% de la ingesta). Cereales y productos horneados son el mayor contribuyente a la ingesta de sodio en la dieta en el Reino Unido y EE.UU. adultos. En Japón y China, sal añadida en el hogar y en la salsa de soja sigue siendo las fuentes más grandes. El contenido de sal en los alimentos procesados puede ser más de 100 veces mayor que la que en las comidas caseras similares [35].
En Brasil, como se mencionó anteriormente, los bebés menores de 1 año consumen 20 veces la ingesta recomendada de sodio [33]. Basándose en estos datos, la producción nacional anual de petit suiza categoría de queso, donde cada 30 g contiene 412 mg de sodio, aumentó de 10.000 toneladas en 1992 a 24.000 toneladas en 2005 [33]. Más aún, incluso en Europa, en el sur de Londres, el consumo de sal es de 66, 73, y 73% por encima de la ingesta diaria recomendada máxima en 5-6, 8-9 y 13-17 años los grupos de edad, respectivamente [36]. La ingesta de sodio estimada para la población brasileña de alimentos procesados con sal agregada aumentó en un 3,1% en 6 años, cuando estudiaba en el período 2008-2009 [37]. En las partes de tras*ición nutricional del mundo, como Asia, el consumo de sal está aumentando rápidamente y productos horneados procesados son el vector principal [34]. De hecho, el 80% de la sal consumida proviene de los productos manufacturados en los países desarrollados [38]. En vista de ello, una disminución voluntaria en el consumo de sal parece ser una política fácil de implementar, pero el sentido común y la buena salud se enfrentan a las fuerzas opuestas formidables de sabor, el hábito y la cultura.
3.3. Emulsionantes
Los emulsionantes son un grupo de sustancias que se concentran en la interfase entre el aceite y el agua y reducen la tensión superficial o interfacial, con lo que la emulsión más estable. En muchas industrias emulsionantes se conocen como "tensioactivos", que es una abreviatura de agentes activos de superficie. Pueden interactuar con otros ingredientes como almidón, proteína y grasa. Son ampliamente utilizados en la panadería, confitería, lácteos, grasas y aceite, salsas, mantequilla y margarina, helados, licores de crema, industrias cárnicas, de café, de las encías, bebidas, chocolate y alimentos conveniente. Como barreras intestinales pueden inhibir la biodisponibilidad del fármaco oral, potenciadores de la absorción se aplican generalmente. En muchos casos los agentes tensioactivos añadidos a los alimentos son exactamente los mismos que los utilizados en la industria farmacéutica como potenciadores de la absorción. Los agentes tensioactivos sintéticos más importantes que se utilizan en la industria alimentaria son: mono-y di-glicéridos de ácidos grasos, ésteres de sacarosa de ácidos grasos, ésteres de poliglicerol de ácidos grasos, de sodio / calcio estearoil-2-lactilato y ésteres de sorbitán de ácidos grasos. Pero muchos otros grupos como: lecitinas, glicolípidos, saponinas, alcoholes grasos, saturados / ácidos grasos insaturados / tras*, proteínas, polisacáridos microbianos y los tensioactivos se utilizan en las industrias de alimentos y bebidas [39].
El mercado mundial de emulsionante alimentario es un segmento prometedor en el mercado de ingredientes alimentarios. El mercado emulsionante alimentario se considera que es el segmento de más rápido crecimiento del mercado de los aditivos alimentarios debido a la creciente tendencia hacia la reducción del contenido de grasa en los productos alimenticios. El mercado de emulsionante es impulsado en gran medida por di-glicéridos y derivados, lecitina, estearoil-lactilatos y otros emulsionantes tales como ésteres de poliglicerol (PGE), polirricinoleato de poliglicerol (PGPR), polisorbato y ésteres de sacarosa, sin embargo, y muchos otros materiales sintéticos así como naturales Se espera que los emulsionantes a cobrar impulso en el futuro cercano. En términos de aplicación, productos de panadería han sido dominante, aunque la investigación en diversos campos ha abierto nuevas vías para la aplicación de estos sustitutos.
El informe "marketresearch.com/food-emulsifiers-market" [40] estima que el tamaño del mercado del mercado mundial de emulsionante alimentario en términos de ingresos y volumen. De acuerdo con el informe publicado el mercado emulsionante alimentario crecerá de un estimado de $ 2.108.9 millones en 2012 a US $ 2.858.6 millones en 2018, un aumento del 35%. Se espera que el mercado mundial de alimentos emulsionante para llegar a 933,4 KT en 2018, debido a la creciente demanda de emulsionantes. Di-glicéridos y derivados dominan el mercado en términos de volumen. En términos geográficos, Europa es el principal jugador, seguida de América del Norte, Asia-Pacífico y el resto del mundo. Con el enorme potencial de mercado y la creciente preferencia por el uso, el mercado es probable que presenciar un crecimiento considerable en los años por venir.
3.4. Disolventes orgánicos
Por definición, un disolvente es un líquido capaz de disolver otra sustancia. Los productos químicos disolventes orgánicos son realmente peligrosos. La mayoría de ellos tienen información de advertencia en las etiquetas como venenos. Ejemplos de disolventes orgánicos utilizados en la industria son: benceno, xileno, tolueno, trementina, acetona, acetatos de metilo / etilo, hexano, etanol y varios detergentes. Varios de ellos se utilizan en los procesos de fabricación industrial para la extracción / solubilización / limpieza / desinfección o fabricación nanoemulsión y normalmente no como aditivos alimentarios. El uso de disolventes para la extracción de ingredientes activos o eliminación de sustancias indeseables es una de las prácticas más comunes en la industria alimentaria. Este proceso implica generalmente el uso de hexano comercial. Es uno de los disolventes orgánicos más baratos disponibles. Se estima que unos 60 millones de toneladas de aceites comestibles son producidos por la tecnología de extracción Hexano, principalmente para el aceite de soja. Muchos otros disolventes orgánicos se consideran como aditivos alimentarios principalmente como antioxidantes, estabilizantes, conservantes, aromatizantes, etc. [41]. Recientemente, en un meta-análisis, que fueron descritos como factores de riesgo para la EA [42]. Un área completamente nueva es el uso de disolventes orgánicos en la nanotecnología, la creación de nuevas moléculas, algunos de ellos potencialmente se podrían aplicar a la industria alimentaria. Por ejemplo, la solubilización nanocomplexation asistida para mejorar la microencapsulación [43]. El tiempo dirá si la nueva nanotecnología entrará en la cadena alimentaria. De acuerdo con el mercado-informes, se espera que el mercado solvente que crezca a una tasa compuesta anual del 5,0% en los próximos cinco años para llegar a $ 43,4 mil millones, en 2018. Asia y el Pacífico, con su floreciente economía y la rápida expansión de los sectores industriales, es el principal consumidor de disolventes y experimentarán el mayor crecimiento de la demanda desde 2013 hasta 2018, después de América del Norte [44]. Los expertos del mercado de Ceresana pronostican el mercado solvente mundial para ganar unos ingresos aproximados de US $ 33 mil millones en 2019. Especialmente el desarrollo económico dinámico en mercados emergentes como China, India, Brasil o Rusia continuará para impulsar la demanda de disolventes. El instituto de investigación de mercado espera que el consumo mundial de disolvente para aumentar a una tasa anual promedio de 2.5% en los próximos años. En consecuencia, se superó la tasa de crecimiento visto en los últimos ocho años.
3.5. Gluten
El gluten es el constituyente principal en el trigo, que comprende 80% de las proteínas. El trigo se cultiva en más de 216 millones de hectáreas (530 millones de acres), mayor que para cualquier otro cultivo y el comercio mundial de trigo es mayor que la de todos los demás cultivos combinados. Junto con el arroz, el trigo es el alimento básico más favorecida del mundo. Además de la capacidad de adaptación agronómica, trigo ofrece facilidad de almacenamiento de granos y la facilidad de convertir el grano en harina para hacer alimentos comestibles, de sabor agradable, interesantes y satisfactorias. El trigo es la fuente más importante de hidratos de carbono en la mayoría de los países [45]. En el siglo 20, la producción mundial de trigo expandido en aproximadamente 5 veces, con lo que hasta cerca de 1955 la mayor parte de este aumento de la superficie de cultivo de trigo, con limitado (aproximadamente 20%) refleja incrementos en los rendimientos de cultivos por unidad de área. Desde 1955, sin embargo, ha habido un aumento dramático de diez veces en la tasa de mejora el rendimiento de trigo por año, y esto se ha convertido en el principal factor asociado con aumentos en la producción mundial de trigo. Un promedio de 2,5 toneladas de trigo de la producida en una hectárea de tierra de cultivo en el mundo en la primera mitad de la década de 1990, pero esto había aumentado a cerca de 3 toneladas en 2009. De acuerdo con la Oficina Australiana de Estadísticas, la producción mundial de trigo fue de 679 y 696 millones de toneladas en los años 2009-10 y 2011-12, respectivamente [46].
3.6. tras*glutaminasa microbiana (MTG)
La tras*glutaminasa (EC 2.3.2.13), es decir, γ-glutamil-proteína glutamina, pertenece a la clase de tras*ferasas. Se cataliza la formación de un enlace isopeptídico entre el grupo de γ-carboxamidas de residuos de glutamina (donante) y los de primer orden grupos ε-amino de diferentes compuestos, por ejemplo, proteínas (aceptores de un residuo acilo).
El desarrollo del proceso de pan era un acontecimiento importante para la humanidad, lo que resulta en el pan convertirse en una mercancía al alcance de casi todos. Introducción de enzimas industriales en el proceso de cocción, a lo largo de los últimos 14 años, llevó al desarrollo de un importante segmento de la industria, como se refleja en el aumento de valor de mercado y las previsiones de crecimiento para los próximos 6 años. De hecho, el valor del mercado de enzimas industriales productos horneados se duplicó entre 2000 y 2010. La predicción para 2015-2020 es un aumento adicional, montar a 144% [47].
tras*glutaminasa microbiana (MTG) ocupa un segmento importante de este mercado. La aplicación de enzimas tras*glutaminasa aislado de una fuente microbiológica ha permitido para la simplificación de determinados procesos y ha proporcionado ahorro energético y económico. Gracias a los procedimientos de tras*génesis establecidos, la tras*ferencia de genes se convirtió en posible y la expresión de genes dio lugar a la producción masiva tras*glutaminasa microbiana. Existen múltiples aplicaciones de MTG en la industria alimentaria: mejora de la textura de la carne, la apariencia, dureza y capacidad de conservación, el aumento de la dureza del producto de pescado, la mejora de la calidad y la textura de la leche y los productos lácteos, las calorías, mejora la textura y la elasticidad de los alimentos dulces, estabilidad de la película de proteína disminuyó y el aspecto y mejorar la textura y volumen en la industria de la panificación. Aplicaciones de MTG como un pegamento biológico en los dominios biomédicas y biotecnológicas están en constante expansión. Esta es probablemente una de las áreas de más rápido crecimiento, como se refleja en el creciente número de solicitudes de patentes presentadas en MTG. La industria de alimentos tratados MTG está expandiendo a gran escala y MTG se ingiere en grandes cantidades en la dieta occidental común [48], [49] y [50]. La demanda de las enzimas de bienes, alimentos y bebidas al horno se prevé un crecimiento de 0,22 a 0,32 veces por año, entre 2000 y 2020 (47). En total, una ingesta diaria máxima de MTG podría ser de hasta 15 mg. La dosificación para la reestructuración es de aproximadamente 50 a 100 mg de MTG por cada kilogramo de alimentos tratados [51].
3.7. Nanopartículas
La nanotecnología abarca la comprensión y el control de la materia a dimensiones entre 1 y 100 nm. En estas dimensiones, los materiales pueden adquirir física inusual, química y propiedades biológicas y funciones que son notablemente diferentes de los observados en la macro o micro escala. Las futuras implicaciones de la nanotecnología son excepcionales, ya que puede ofrecer más soluciones a los problemas tecnológicos que los sistemas convencionales. La nanotecnología es un campo multidisciplinario, que puede crear materiales y dispositivos que se pueden aplicar a varios dominios, incluyendo la producción y envasado de alimentos. Las nanoemulsiones fabricados a partir de ingredientes de grado alimenticio se están utilizando cada vez más en la industria de alimentos para encapsular, proteger y suministrar componentes funcionales lipófilos, tales como lípidos biológicamente activos y sabores solubles en aceite, vitaminas, conservantes, y nutracéuticos. El pequeño tamaño de las partículas en nanoemulsiones significa que tienen un número de ventajas potenciales sobre emulsiones convencionales: mayor estabilidad a la agregación de las gotitas y la separación gravitacional, alta claridad óptica, capacidad para modular la textura del producto, y el aumento de la biodisponibilidad de los componentes lipófilos [52]. Nanoemulsiones de aceite en agua, que consisten en gotitas de aceite dispersas en la fase acuosa, tienen el mayor potencial para su aplicación en la industria alimentaria. Sin embargo, los agua-en-aceite se utilizan en algunos tipos de productos alimenticios. Entrega basada Nano-carrier-presenta una elección apropiada de los portadores de nutrientes a base de proteínas, debido a su propiedad para proteger proteínas de la degradación por las condiciones de pH bajo en el estómago o por enzimas proteolíticas en el tracto gastrointestinal, sin afectar a su sabor o apariencia. Además, los hidratos de carbono, sales, lípidos, emulsionantes, disolventes orgánicos, gluten y MTG también se utilizan durante el montaje nanopartícula o para la entrega mejorada. Los nanomateriales se están desarrollando para mejorar el sabor, tonalidad, uniformidad y textura de los alimentos, así como en el envasado de alimentos con el fin de minimizar la fuga de CO2 a partir de botellas o apiolar las bacterias (nanopartículas de plata embebido en plástico). Nanosensores en envases de plástico pueden detectar los gases emitidos por los alimentos cuando se echa a perder. Nanoliposomas puede tras*portar nutrientes, nutracéuticos, enzimas, antibióticos de alimentos y aditivos alimentarios [53].
La comida y el mercado de los envases de bebidas nano habilitado total en el año 2008 fue de $ 4.13 mil millones, y se espera que crezca a $ 7,30 mil millones en 2014, a una tasa compuesta anual del 11,65% [54]. El Kaiser Consultancy Group Helmut estima que el mercado mundial nanoalimentos valía US $ 5,3 mil millones en 2005 y había crecido a US $ 20,400,000,000 para 2010. Se prevé que la nanotecnología se utiliza en el 40% de las industrias de alimentos para el año 2015 [55].
Los incrementos netos de plegado / año de los anteriormente citados, aditivos alimentarios industriales actuales y pronóstico de ventas y el consumo durante los últimos 4-6 décadas, se puede ver en la Fig. 1A. Los bares más detalladas (Fig. 2) muestran el pasado en comparación con el aumento pliegue real de consumo o ventas de los diversos aditivos industriales, en las últimas décadas, donde el uso de enzimas industriales y nanopartículas se ha disparado. El diferencial de la distribución geográfica de la mayor% neto de los aditivos alimentarios se muestra en la Fig. 3. El uso en Europa está por delante de la media mundial, y la de los EE.UU. y Brasil.
