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人工甜味剂让人变胖

时间: 2016年10月17日 | 来源: 环球科学(huanqiukexue.com)

专栏作者简介

撰文 埃伦·拉佩尔·谢尔(Ellen Ruppel Shell) 翻译 贾明月

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    很多人都对人工甜味剂又爱有恨,尤其是既想吃蛋糕又不想在身上长满赘肉的人们。这些尝起来十分美味的分子很有魔力,它们不会像其他糖类一样给人们造成热量上的负担。人工甜味剂主要有阿斯巴甜、三氯蔗糖和糖精这几种。从健怡可乐到牙膏,很多产品都在使用人工甜味剂来增强口感,在日常生活中我们常会大量进食类似物质。不过,现在也发现了一些隐患:尽管科学家只能证明人工甜味剂可能会影响人体健康,但很多人怀疑,人们已经在为大量使用人工甜味剂而付出健康代价。

    去年,以色列的一些科学家获得了较为有力的证据。他们从小鼠研究中得知,摄入人工甜味剂可能导致肥胖,也可能导致糖尿病等与肥胖相关的疾病。该实验并不是第一个指出动物中存在这种现象的研究,但这个实验第一次找到了逻辑自洽的解释:甜味剂能改变肠道菌群,肠道菌群会影响人的代谢过程,代谢过程决定了是把食物转化为热量消耗掉还是储存起来。而且,对于人类而言,这种复杂的影响过程可能同样适用。

    和小鼠一样,人类从食物中消化吸收能量的过程不止由基因决定,消化道中聚居的数以万亿计的细菌也会产生重要影响,这些细菌被统称为肠道菌群。以色列科学家的研究显示,人工甜味剂有助于某些肠道菌群的生长,这些细菌可以高效提取食物中的能量,把能量转化为脂肪。加利福尼亚大学旧金山分校的彼得·特恩伯(Peter Turnbaugh)说,人工甜味剂有利于部分细菌的生长。特恩伯的研究领域是细菌与代谢的相互作用,他认为,这些细菌能产生很多卡路里,没有消耗掉的卡路里会变成脂肪,堆积在我们的臀部、大腿和小腹上。

 

甜味剂才是真凶?

    在以色列科学家的实验中,研究者选取10周龄的小鼠作为研究对象,其中一组每天喂食含有阿斯巴甜、三氯蔗糖或糖精的水,另一组小鼠喂食含常规糖分(葡萄糖或蔗糖)的水。11周后,摄入常规糖分的小鼠状态良好,而摄入人工甜味剂的小鼠血糖水平异常升高,它们的组织难以从血液中吸收葡萄糖。如果放任不管,这种“葡萄糖耐受不良”的现象很有可能导致一系列健康问题,增加糖尿病、肝病及心脏病的患病风险。但这是可逆的,用广谱抗生素杀死小鼠体内肠道细菌后,体内的微生物群就会恢复原来的结构,达到新的平衡,此时血糖也得到了控制。

    上述研究的负责人之一、以色列魏茨曼科学研究所(Weizmann Institute of Science)的计算生物学家伊兰·西格尔(Eran Segal)说:“这些细菌受到了人工甜味剂的影响。”其他研究者的研究已经证实,有肥胖基因的小鼠,在肠道内会有一群细菌格外繁荣。以色列的研究团队发现,由人工甜味剂滋养的细菌与这群细菌是相同的。

    华盛顿大学生物学家杰弗里·戈登(Jeffrey Gordon)的研究表明,细菌与肥胖之间的关系并非巧合。戈登指出,肠道中90%以上的细菌菌种都来自两个亚群——拟杆菌门(Bacteroidetes)和厚壁菌门(Firmicutes)。几年之前,戈登和团队发现,有肥胖基因的小鼠缺乏制造瘦素(一种能限制食欲的激素)的能力,而且它们的肠道内拟杆菌门细菌的数量要比正常小鼠少50%,厚壁菌门的细菌数量则要多50%。当他们把来自肥胖小鼠的厚壁菌门细菌转入正常体重的小鼠时,正常小鼠变胖了。戈登说,有两种原因引起了这个现象:有些酶能帮助小鼠从食物中提取大量能量,而植入小鼠体内的厚壁菌门细菌能加快这些酶的合成;这类细菌同时也会操控正常小鼠的基因,导致脂肪堆积,而不是分解和消耗脂肪。

    戈登相信,人体也有类似的机制。他发现,当体型较胖的人通过低脂或低糖饮食减肥时,拟杆菌与厚壁菌的数量比会升高。斯坦福大学的微生物学家戴维·雷尔曼(David Relman)认为,这个发现表明,人类肠道细菌不仅会影响我们从饮食中摄取卡路里和储存能量的能力,也会影响激素的平衡。瘦素等激素决定着我们的饮食习惯,一旦失衡会导致某些人吃得更多。

    现在,亟待解决的问题是,人工甜味剂是否真会导致人类的健康问题和肥胖。西格尔认为,至少在某些情况下,答案是肯定的。他的团队分析了381个人的数据,结果发现摄入人工甜味剂的人比其他人更有可能超重,更有可能引发葡萄糖耐受不良。事实上,肥胖可能直接引起葡萄糖耐受不良,肥胖还可能会引发其他与葡萄糖相关的严重疾病,比如糖尿病。

    但这些发现并不能证明是甜味剂引起了上述问题,有可能体型超标的人只是比其他人摄入了更多的人工甜味剂,而不是因此引发了肥胖。西格尔的团队不满足于这个答案,直接针对一组身材苗条的健康自愿者验证了肥胖与人工甜味剂之间的关系。这些自愿者都有一个共性,他们在生活中一般会主动避开人工甜味剂。在5天的实验中,自愿者摄入了美国食品及药品管理局(FDA)规定的最大剂量的糖精。最后,7个人中有4人葡萄糖耐受能力下降,肠道菌群也发生了改变。另外3人葡萄糖耐受能力没有下降,肠道菌群也没发生改变。

    科学家说,虽然并不是所有人都出问题了,但这个发现提醒科学家,应该对现象背后的原因开展进一步研究。以色列科学家在论文中总结到,“人工甜味剂的使用本意是对付流行病,但现在它们却反过来威胁到人类健康”。也就是说,甜味剂至少让一部分人的体重增加了,病情变重了。

    祖易承(Ilseung Cho,音译)是纽约大学的胃肠病学家,他的科研主要集中在肠道细菌在人类疾病中扮演的角色。他表示,从甜味剂到细菌再到肥胖,这条密切联系的因果关系链可以解答部分肥胖人士的疑惑。有研究表明,很多人想通过把饮食中的糖类改为低卡路里的人工甜味剂,从而减少热量摄入,达到控制体重的效果,但他们大部分都无法按预想的速度减轻体重。祖易承还说,“多年来我们一直在猜测,肠道细菌可能会决定人是否发胖”,尽管这种作用很难确认,但有一点很明确,“不管你采用什么样的日常饮食,它都会对肠道菌群产生巨大影响,再怎么高估这种影响都不为过。我们已经知道,用不含糖的甜味剂减肥并不理想,因为这种办法会造成肠道菌群失调,使激素平衡发生改变。而激素就好比力量倍增器,能非常明显地影响人体堆积脂肪的过程,如果肠道菌群的改变确实会对控制饮食的激素产生影响,那我们之前的疑惑就能迎刃而解:使用人工甜味剂当然不能减肥。”

 

除了甜味剂还有菌群和基因

    现阶段还有很多问题有待探讨和解答。芝加哥大学的病理学家、肠道细菌与食物过敏专家凯瑟琳·纳格勒(Cathryn Nagler)说,因为基因突变广泛存在,想把小鼠实验的结论直接外推到人类身上还很难,会遭到多方质疑。面对人工甜味剂的研究,纳格勒评论说,“当然,我觉得数据本身还是很有说服力的”。斯坦福大学的雷尔曼也同意,在啮齿类动物中做的研究并不能完全反映人类的情况。他说:“动物实验可以提早发现或验证一些可能的后果,但这些实验动物一般是实验专用的,它们拥有几乎完全一样的遗传信息。

    对于人类而言,生活方式和遗传差异的影响可能非常大。”人体内的肠道菌群是个人饮食习惯和生活方式的独特反映,遗传和环境的影响都会在其中有所体现。

    雷尔曼还说:“在这个难以厘清的复杂难题中,细菌群落是非常重要的一个环节,不过,有时候遗传的作用也非常强大,它可以完全掩盖细菌群落的作用。”比如,尽管遗传因素只是影响因素之一,但是仅仅使用基因突变也能解释,为什么7个食用糖精的人中只有4个人的肠道细菌发生了改变。如果这个人的遗传基因可能会让他长胖,他的饮食习惯也不够健康,那么细菌就会利用这种饮食习惯,放大饮食习惯使他长胖的效果。

    至于人工甜味剂是否一定会引起代谢障碍,以色列科学家表示,现在还不能下此结论。但他们和其他科学家一样,都认为至少有一种甜味剂(糖精)对于人肠道细菌的平衡有重大影响。特恩伯说:“证据非常有说服力,这其中肯定有潜在的因果关系。”现在,西格尔就不打算冒险,他已经把加在早餐咖啡中的人工甜味剂换成了一般的糖。