戳穿人工甜味剂的健康谎言 ——改变肠道菌群，诱发葡萄糖耐受不良
肥胖、糖尿病等疾病的发生通常被认为与糖类摄入过多密切相关，因为催生了无热量或极低热量的人工甜味剂的出现。人工甜味剂是指一些具有甜味但不是糖类的合成化学物质，其使用已经超过一个世纪了，被广泛应用于食物和饮料中，比如无糖饮料、无糖甜点等，是目前世界上广泛使用的一种食品添加剂。人工甜味剂不仅赋予食物美味，而且具有无热量或极低热量的特点，因此通常被认为适合给需要减肥的或者患有葡萄糖耐受不良和2型糖尿病的人群食用。但是真的是这样吗？
大多数的人工甜味剂都是直接通过胃肠道而不被宿主吸收，因此直接与肠道微生物相遇。我们知道饮食通常会影响肠道菌群的组成和功能，进而影响宿主的代谢。2014年发表在《Nature》上的一篇文章研究了人工甜味剂对肠道菌群组成和功能的调节以及对宿主代谢的影响，发现人工甜味剂可能通过改变肠道菌群导致葡萄糖耐受不良。
糖精、三氯蔗糖和阿斯巴甜是三种常用的人工甜味剂。研究人员将这三种人工甜味剂添加到小鼠的饮水中，同时以正常饮水和添加葡萄糖或蔗糖的饮水作为对照，11周后，正常饮水以及饮水中添加葡萄糖和蔗糖的三组小鼠在葡萄糖耐量测试中表现正常，而饮水中添加人工甜味剂的三组小鼠则表现出明显的葡萄糖耐受不良。葡萄糖耐量是机体对血糖浓度的调节能力，正常人在口服葡萄糖后，几乎全部被肠道吸收，使血糖升高，刺激胰岛素分泌，因此机体对葡萄糖的利用增加，因此不论进食多少，餐后血糖都能保持在一个比较稳定的范围内，说明正常人对葡萄糖有很强的耐受能力，即葡萄糖耐量正常。但胰岛素分泌不足的人，失去了对血糖这种自我稳定的能力，因而出现葡萄糖耐量不足。以上实验则说明饮水中添加人工甜味剂的小鼠机体对血糖浓度的调节能力出现异常。在三种人工甜味剂中，糖精的影响最为明显，因此研究人员在后续的研究中用糖精进行了进一步的验证。为了进一步验证在肥胖状态下人工甜味剂对葡萄糖耐量的影响，研究人员给小鼠饲喂高脂饮食，同时在饮水中添加糖精或葡萄糖，结果发现与饮水中添加葡萄糖的小鼠相比，添加糖精的小鼠表现出更加明显葡萄糖耐量不足。同时研究人员在另一品系的小鼠中也发现同样的结果，说明人工甜味剂确实能够导致机体代谢紊乱。
因为饮食调节肠道菌群，而菌群的改变会对宿主的生理和代谢产生影响，那么，肠道微生物是否也参与调节了人工甜味剂对宿主葡萄糖耐量的影响呢？很简单，研究人员首先用广谱抗生素清除了小鼠的肠道细菌后，发现无论在正常状态下还是在肥胖状态下，人工甜味剂对葡萄糖耐量的影响与正常对照组没有了明显的差异。接下来，研究人员又将食用糖精或葡萄糖的小鼠的肠道菌群移植到无菌小鼠的肠道内，与移植食用葡萄糖的小鼠肠道菌群的无菌小鼠相比，移植食用糖精的小鼠肠道菌群的无菌小鼠表现出葡萄糖耐量异常。说明人工甜味剂诱导的代谢异常受肠道微生物的调节。随后，研究人员对食用糖精或葡萄糖的小鼠的肠道菌群进行了分析，糖精能够明显改变小鼠肠道微生物的组成和功能，一些拟杆菌属和梭菌目的细菌数量明显增加，从功能上看，这些细菌主要参与多糖的降解途径，将多糖转化为短链脂肪酸，表示小鼠能从食物中获取更多的能量进而诱发肥胖。另外，一些被认为与2型糖尿病相关的代谢通路在食用糖精的小鼠中也出现异常，比如淀粉和蔗糖代谢、果糖和甘露糖代谢以及叶酸、甘油脂类和脂肪酸生物合成通路上调，葡萄糖转运通路下调。
为了进一步验证糖精是否直接作用于肠道菌群，研究人员将正常小鼠的粪便细菌在体外进行了培养，同时在培养基中添加或不添加糖精。研究发现，添加糖精使得体外粪便培养物中拟杆菌门的细菌增加而硬壁菌门的细菌减少，把这一培养物转移到无菌小鼠体内，小鼠也表现出明显的葡萄糖耐量异常。功能分析也表明，添加糖精的体外粪便培养物表现出与食用糖精的小鼠肠道菌群相似的功能变化。这些研究都表明，糖精是直接作用于肠道菌群，调节肠道微生物的组成和功能，进而诱导机体代谢功能的紊乱，诱发代谢性疾病的发生。
以上实验均在小鼠模型中完成，那么问题来了，人类和小鼠是否一样？人工甜味剂是否也会导致人类的代谢功能紊乱呢？研究人员又分析了381位非糖尿病个体的数据，发现人工甜味剂的摄入量与一些代谢综合征相关的临床指标呈显著的正相关，包括体重和腰臀比升高、空腹血糖升高、糖化血红蛋白升高（反映过去3个月的血糖浓度）、葡萄糖耐量异常以及血清谷丙转氨酶升高。最后，研究人员有找到7名（5名男性，2名女性，年龄28-36岁）平时不食用人工甜味剂或含有人工甜味剂的食物的健康志愿者，进行了一周的跟踪调查，让他们连续一周按照美国食品药品管理局（FDA）规定的每日允许摄入量的上限值（5mg/kg）食用糖精，7人中有4人的葡萄糖耐受能力受到影响，肠道菌群也发生明显的改变，而另外3人则没有明显的变化。
人工甜味剂作为一种食品添加剂在食品行业中广泛使用，本意是为了减少我们热量的摄入，使血糖水平正常话，而不影响我们对甜食的追求。而这一研究表明，人工甜味剂的摄入反而导致机体代谢紊乱，进而可能诱发肥胖和糖尿病的发生。纵观整个食品添加剂行业，或许亦是如此，另有研究表明食品乳化剂也可以通过影响肠道菌群进而促进结肠炎以及代谢综合征的发生。在肠道菌群研究如此如火如荼的当下，食品添加剂行业也或许应该重新洗牌，在食品添加剂的安全性的评估中，引入其对肠道菌群的影响的评估，或许能让我们对食品添加剂有更深入的了解。