在涉及39种甜味剂和25种肠道细菌的实验室实验中，研究人员发现大约四分之三的甜味剂改变了至少一种细菌物种的生长。一些甜味剂减缓或完全停止了与健康消化系统相关的微生物的生长。
一种组合尤为突出。当甜味剂异甜菊醇与抗抑郁药度洛西汀配对使用时，它强烈抑制了两种参与维持消化健康和调节血糖的重要肠道细菌。该组合还破坏了模拟肠道微生物组的平衡，并产生了可能对炎症和免疫反应有影响的变化。
这些发现发表在《分子系统生物学》上，提出了关于糖替代品如何与身体相互作用的新问题。然而，研究人员强调，他们的实验是在实验室中进行的，而非在人体中进行，需要进一步的研究来确定这些效应是否具有现实世界中的健康后果。
人工甜味剂对肠道细菌真的无害吗？
甜味剂已成为现代饮食中常见的成分。它们出现在从软饮料和糖果到甜点、包装零食和早餐谷物等各种食品中，通常以比传统糖更少的热量提供甜味。
这些成分经常被宣传为糖的更健康替代品。然而，越来越多的研究发现了甜味剂消费与2型糖尿病、肥胖和癌症等健康状况之间的关联。这些关联并不一定意味着甜味剂会导致这些疾病，科学家们仍在努力理解可能解释这些发现的生物学机制。
一个特别受关注的领域是肠道微生物组，即栖息在消化道中的大量细菌和其他微生物的集合。这些微小的居民帮助分解食物、产生有用的化合物、支持免疫系统，并有助于代谢健康。
尽管甜味剂在世界各地被广泛消费，但令人惊讶的是，很少有研究直接考察它们如何影响个体肠道细菌。以往的大多数调查依赖于动物实验或比较大群体人群饮食习惯与健康结果的研究。
剑桥大学医学研究委员会（MRC）毒理学单元的Kiran Patil教授说："我们对甜味剂对健康潜在影响的大部分了解来自动物研究或人群研究。虽然这些研究表明微生物组参与了甜味剂效应的介导，但很难知道甜味剂在体内是如何作用的——是通过与我们的肠道细菌直接相互作用吗？"
另一个挑战是人们很少单独食用甜味剂。它们通常与其他成分混合，而这些组合可能会改变它们的行为方式。
"回答这个问题更加复杂的是，我们几乎从不单独摄入甜味剂——我们将其与饮料一起、在零食中、甚至在药物中服用以掩盖苦味，"该研究的主要作者、同样来自MRC毒理学单元的Sonja Blasche博士补充道。
科学家对39种甜味剂进行测试
为了研究这些相互作用，Blasche和她的同事设计了一系列实验室实验，考察了人工和天然来源的低热量甜味剂。
研究团队培养了25种不同的肠道细菌，包括被认为是益生菌、中性菌或潜在有害菌的微生物。每个物种单独培养，以便研究人员能够测量它们对特定甜味剂的反应，而不受其他细菌的干扰。
然后，他们将这些细菌培养物暴露于39种市售甜味剂，并监测微生物是否继续正常繁殖。
结果揭示了令人惊讶的广泛影响。大约每四种甜味剂中就有三种改变了至少一种细菌物种的生长。
在某些情况下，细菌种群生长更慢。在其他情况下，生长完全停止。几种受影响的物种与维持健康的肠道环境有关，表明某些甜味剂可以直接影响对消化健康有贡献的微生物。
然而，这些效应并不一致。不同的甜味剂影响不同的细菌，表明在评估这些物质的生物活性时，不一定能将它们视为一个整体。
与日常物质的100多种意外相互作用
研究人员随后探索了一个以往研究在很大程度上忽视的问题：当甜味剂与其他成分或药物结合时会发生什么？
为了找出答案，他们与几种常见物质一起测试了甜味剂，包括咖啡因、香草醛（香草提取物）、阿万坦（一种人工甜味剂）和八种广泛使用的药物。
这些组合产生了超过100种情况，其中甜味剂对细菌生长的影响在另一种物质存在时发生了变化。
在34种情况下，组合增强了对细菌的影响。在另外68种情况下，影响变弱了。
这些发现表明，甜味剂影响肠道微生物的方式可能不仅取决于甜味剂本身，还取决于与之相伴的物质。
一种单独测试时影响相对较小的化合物，当与饮料中的成分、食品添加剂或药物结合时，可能会表现出不同的行为。
甜味剂与抗抑郁药组合尤为突出
在所有研究的组合中，一种产生了特别引人注目的结果。
研究人员发现，异甜菊醇——一种用于食品和饮料行业的甜味剂——在与抗抑郁药度洛西汀配对时，强烈抑制了两种重要的肠道细菌。
受影响的物种是肠道罗斯拜瑞氏菌和副拟杆菌，两者都与消化系统中的重要功能相关，包括与肠道健康和血糖调节相关的过程。
度洛西汀是一种广泛处方的药物。仅在美国，2023年就有超过420万患者接受了该药物的处方。
实验室发现表明，某些甜味剂和药物可以以显著改变特定肠道微生物生长的方式相互作用。
然而，这并不能确定服用度洛西汀的人会经历这些效应，也不能确定在服用该药物时食用异甜菊醇是有害的。要了解相同的相互作用是否在人体内发生，需要进一步的研究。
该组合还破坏了肠道微生物组多样性
研究单个细菌物种提供了有价值的信息，但人类肠道远比孤立的微生物集合复杂得多。
在消化系统内部，细菌以大型、相互关联的群落共存。不同物种竞争营养物质、交换化合物，并相互影响彼此的生长。
为了更好地模拟这一环境，研究人员创建了一个简化的人工肠道群落，包含他们初始实验中的所有25种细菌。
在让群落发展之后，他们引入了不同的甜味剂和药物组合。然后，他们追踪了细菌种群的变化，并测量了微生物群落的整体多样性。
微生物多样性是指存在的微生物的种类以及它们在群落中的分布方式。多样化的肠道微生物组通常被认为对维持消化健康和支持肠道环境的稳定性很重要。
结果显示，将异甜菊醇与度洛西汀结合使用降低了细菌多样性，并改变了不同物种的相对丰度。
换句话说，该组合不仅仅是个别地影响了几种细菌。它改变了更广泛微生物群落的组成。
额外的实验揭示了另一个潜在的重要影响。暴露于异甜菊醇和度洛西汀组合的细菌群落对某些宿主细胞表现出增加的毒性，并改变了参与炎症和免疫反应的其他细胞的行为。
这些观察表明，甜味剂、药物和肠道细菌之间的相互作用可能产生超出细菌生长本身的影响，尽管类似的影响是否在人体内发生仍然未知。
科学家挑战关于甜味剂的常见假设
这些结果对低热量甜味剂几乎没有直接生物活性的普遍假设提出了质疑。
被描述为代谢中性的物质通常被理解为对身体代谢过程的影响有限。新的实验表明，至少在实验室条件下，一些甜味剂可以直接与肠道微生物相互作用。
Blasche博士说："甜味剂经常被宣传为代谢中性的，但我们的研究挑战了这一观点。我们发现它们可以直接影响肠道细菌，特别是当与其他化合物如药物和食品添加剂混合时。这些常见的组合可能对我们的肠道微生物组产生意想不到的影响。"
这些发现还强调了为什么孤立地考察单个食品成分可能无法提供其行为的完整图景。
一顿典型的餐食或饮料含有多种化合物，人们可能还在服用与这些物质相互作用的药物。剑桥实验表明，这样的组合有时会产生与各成分单独作用时截然不同的效果。
这对人类健康意味着什么？
尽管结果令人瞩目，科学家们警告不要立即得出关于甜味剂安全性或其与处方药物相互作用的结论。
所有实验都是在受控的实验室环境中使用分离的细菌培养物或简化的微生物群落进行的。人类消化系统包含更大、更复杂的微生物种群，以及许多可能影响结果的额外生物学因素。
目前尚不清楚在实验室中观察到的变化是否会在正常饮食条件下发生，或者它们是否会转化为可测量的健康影响。
尽管如此，这项研究为研究常见甜味剂、食品添加剂和药物如何在消化系统内相互作用提供了基础。
该研究的资深作者Patil教授补充道："我们的研究表明，人工甜味剂不仅仅是被动地通过身体——它们可以与肠道微生物相互作用，而这些效应可以被药物等其他物质放大或改变。这些发现可以帮助指导新的研究，以了解甜味剂可能如何以意想不到的方式影响健康。"
这些发现并非确定甜味剂有害，而是指向了一个受到相对较少关注的重要研究领域：日常食物成分和药物的组合如何影响帮助我们保持健康的微观群落。
该研究由欧盟"地平线2020"计划和英国医学研究委员会资助。