肥胖、糖尿病等疾病的發(fā)生通常被認為與糖類攝入過多密切相關(guān)，因為催生了無熱量或極低熱量的人工甜味劑的出現(xiàn)。人工甜味劑是指一些具有甜味但不是糖類的合成化學物質(zhì)，其使用已經(jīng)超過一個世紀了，被廣泛應(yīng)用于食物和飲料中，比如無糖飲料、無糖甜點等，是目前世界上廣泛使用的一種食品添加劑。人工甜味劑不僅賦予食物美味，而且具有無熱量或極低熱量的特點，因此通常被認為適合給需要減肥的或者患有葡萄糖耐受不良和2型糖尿病的人群食用。但是真的是這樣嗎？
大多數(shù)的人工甜味劑都是直接通過胃腸道而不被宿主吸收，因此直接與腸道微生物相遇。我們知道飲食通常會影響腸道菌群的組成和功能，進而影響宿主的代謝。2014年發(fā)表在《Nature》上的一篇文章研究了人工甜味劑對腸道菌群組成和功能的調(diào)節(jié)以及對宿主代謝的影響，發(fā)現(xiàn)人工甜味劑可能通過改變腸道菌群導致葡萄糖耐受不良。
糖精、三氯蔗糖和阿斯巴甜是三種常用的人工甜味劑。研究人員將這三種人工甜味劑添加到小鼠的飲水中，同時以正常飲水和添加葡萄糖或蔗糖的飲水作為對照，11周后，正常飲水以及飲水中添加葡萄糖和蔗糖的三組小鼠在葡萄糖耐量測試中表現(xiàn)正常，而飲水中添加人工甜味劑的三組小鼠則表現(xiàn)出明顯的葡萄糖耐受不良。葡萄糖耐量是機體對血糖濃度的調(diào)節(jié)能力，正常人在口服葡萄糖后，幾乎全部被腸道吸收，使血糖升高，刺激胰島素分泌，因此機體對葡萄糖的利用增加，因此不論進食多少，餐后血糖都能保持在一個比較穩(wěn)定的范圍內(nèi)，說明正常人對葡萄糖有很強的耐受能力，即葡萄糖耐量正常。但胰島素分泌不足的人，失去了對血糖這種自我穩(wěn)定的能力，因而出現(xiàn)葡萄糖耐量不足。以上實驗則說明飲水中添加人工甜味劑的小鼠機體對血糖濃度的調(diào)節(jié)能力出現(xiàn)異常。在三種人工甜味劑中，糖精的影響最為明顯，因此研究人員在后續(xù)的研究中用糖精進行了進一步的驗證。為了進一步驗證在肥胖狀態(tài)下人工甜味劑對葡萄糖耐量的影響，研究人員給小鼠飼喂高脂飲食，同時在飲水中添加糖精或葡萄糖，結(jié)果發(fā)現(xiàn)與飲水中添加葡萄糖的小鼠相比，添加糖精的小鼠表現(xiàn)出更加明顯葡萄糖耐量不足。同時研究人員在另一品系的小鼠中也發(fā)現(xiàn)同樣的結(jié)果，說明人工甜味劑確實能夠?qū)е聶C體代謝紊亂。
因為飲食調(diào)節(jié)腸道菌群，而菌群的改變會對宿主的生理和代謝產(chǎn)生影響，那么，腸道微生物是否也參與調(diào)節(jié)了人工甜味劑對宿主葡萄糖耐量的影響呢？很簡單，研究人員首先用廣譜抗生素清除了小鼠的腸道細菌后，發(fā)現(xiàn)無論在正常狀態(tài)下還是在肥胖狀態(tài)下，人工甜味劑對葡萄糖耐量的影響與正常對照組沒有了明顯的差異。接下來，研究人員又將食用糖精或葡萄糖的小鼠的腸道菌群移植到無菌小鼠的腸道內(nèi)，與移植食用葡萄糖的小鼠腸道菌群的無菌小鼠相比，移植食用糖精的小鼠腸道菌群的無菌小鼠表現(xiàn)出葡萄糖耐量異常。說明人工甜味劑誘導的代謝異常受腸道微生物的調(diào)節(jié)。隨后，研究人員對食用糖精或葡萄糖的小鼠的腸道菌群進行了分析，糖精能夠明顯改變小鼠腸道微生物的組成和功能，一些擬桿菌屬和梭菌目的細菌數(shù)量明顯增加，從功能上看，這些細菌主要參與多糖的降解途徑，將多糖轉(zhuǎn)化為短鏈脂肪酸，表示小鼠能從食物中獲取更多的能量進而誘發(fā)肥胖。另外，一些被認為與2型糖尿病相關(guān)的代謝通路在食用糖精的小鼠中也出現(xiàn)異常，比如淀粉和蔗糖代謝、果糖和甘露糖代謝以及葉酸、甘油脂類和脂肪酸生物合成通路上調(diào)，葡萄糖轉(zhuǎn)運通路下調(diào)。
為了進一步驗證糖精是否直接作用于腸道菌群，研究人員將正常小鼠的糞便細菌在體外進行了培養(yǎng)，同時在培養(yǎng)基中添加或不添加糖精。研究發(fā)現(xiàn)，添加糖精使得體外糞便培養(yǎng)物中擬桿菌門的細菌增加而硬壁菌門的細菌減少，把這一培養(yǎng)物轉(zhuǎn)移到無菌小鼠體內(nèi)，小鼠也表現(xiàn)出明顯的葡萄糖耐量異常。功能分析也表明，添加糖精的體外糞便培養(yǎng)物表現(xiàn)出與食用糖精的小鼠腸道菌群相似的功能變化。這些研究都表明，糖精是直接作用于腸道菌群，調(diào)節(jié)腸道微生物的組成和功能，進而誘導機體代謝功能的紊亂，誘發(fā)代謝性疾病的發(fā)生。
以上實驗均在小鼠模型中完成，那么問題來了，人類和小鼠是否一樣？人工甜味劑是否也會導致人類的代謝功能紊亂呢？研究人員又分析了381位非糖尿病個體的數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)人工甜味劑的攝入量與一些代謝綜合征相關(guān)的臨床指標呈顯著的正相關(guān)，包括體重和腰臀比升高、空腹血糖升高、糖化血紅蛋白升高（反映過去3個月的血糖濃度）、葡萄糖耐量異常以及血清谷丙轉(zhuǎn)氨酶升高。最后，研究人員有找到7名（5名男性，2名女性，年齡28-36歲）平時不食用人工甜味劑或含有人工甜味劑的食物的健康志愿者，進行了一周的跟蹤調(diào)查，讓他們連續(xù)一周按照美國食品藥品管理局（FDA）規(guī)定的每日允許攝入量的上限值（5mg/kg）食用糖精，7人中有4人的葡萄糖耐受能力受到影響，腸道菌群也發(fā)生明顯的改變，而另外3人則沒有明顯的變化。
人工甜味劑作為一種食品添加劑在食品行業(yè)中廣泛使用，本意是為了減少我們熱量的攝入，使血糖水平正常話，而不影響我們對甜食的追求。而這一研究表明，人工甜味劑的攝入反而導致機體代謝紊亂，進而可能誘發(fā)肥胖和糖尿病的發(fā)生。縱觀整個食品添加劑行業(yè)，或許亦是如此，另有研究表明食品乳化劑也可以通過影響腸道菌群進而促進結(jié)腸炎以及代謝綜合征的發(fā)生。在腸道菌群研究如此如火如荼的當下，食品添加劑行業(yè)也或許應(yīng)該重新洗牌，在食品添加劑的安全性的評估中，引入其對腸道菌群的影響的評估，或許能讓我們對食品添加劑有更深入的了解。
