我們中的許多人，特別是那些既想吃蛋糕又不想看起來吃過的人，對人工甜味劑抱有一種愛恨交加的關係。這些看似神奇的分子提供甜美的味道，卻沒有通常的熱量衝擊。我們大量攝入這些化學物質，主要以阿斯巴甜、三氯蔗糖和糖精的形式，它們被用於增強從健怡可樂到牙膏等各種食物的風味。然而，也存在擔憂。許多人懷疑，所有這些甜味都以某種隱藏的健康代價為代價，儘管科學僅指出與問題存在模糊的聯絡。
然而，去年，一個以色列科學家團隊提出了一個更有力的論據。研究人員從對小鼠的研究中得出結論，攝入人工甜味劑可能導致——最令人驚訝的是——肥胖以及相關的疾病，如糖尿病。這項研究並非首次注意到動物身上的這種聯絡，但它是第一個找到合理原因證據的研究：甜味劑似乎會改變指導新陳代謝（即將食物轉化為能量或儲存燃料）的腸道細菌群落。這一結果表明，這種聯絡也可能存在於人類身上。
在人類以及小鼠中，從食物中消化和提取能量的能力不僅取決於我們的基因，還取決於我們消化道內數萬億微生物的活動；這些細菌統稱為腸道微生物群。以色列的研究表明，人工甜味劑會增加腸道細菌的數量，這些細菌更有效地從我們的食物中提取能量，並將能量轉化為脂肪。加州大學舊金山分校的彼得·特恩博夫說，換句話說，人工甜味劑可能會促進細菌的生長，從而使我們獲得更多卡路里，而這些卡路里可能會進入我們的臀部、大腿和腹部。特恩博夫是細菌與新陳代謝相互作用方面的專家。
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細菌饕餮
在以色列的實驗中，10周大的小鼠每天餵食阿斯巴甜、三氯蔗糖或糖精。另一組小鼠則餵食摻有一種或兩種天然糖（葡萄糖或蔗糖）的水。11周後，接受糖餵養的小鼠狀況良好，而餵食人工甜味劑的小鼠則出現異常高的血糖（葡萄糖）水平，這表明它們的組織難以從血液中吸收葡萄糖。如果不加以控制，這種“葡萄糖不耐受”會導致一系列健康問題，包括糖尿病以及肝臟和心臟病風險增加。但這又是可逆的：在用廣譜抗生素殺死所有腸道細菌後，小鼠的微生物種群最終恢復到原來的組成和平衡，血糖控制也恢復了。
“這些細菌並非對人工甜味劑不敏感，”以色列雷霍沃特魏茨曼科學研究所的計算生物學家埃蘭·西格爾說，他是領導這項研究的兩位科學家之一。研究人員還發現，在人工甜味劑上茁壯成長的微生物種群，正是其他研究人員表明在遺傳性肥胖小鼠的腸道中特別豐富的那些微生物種群。
聖路易斯華盛頓大學的內科醫生和生物學家傑弗裡·戈登已經做了研究，表明細菌與肥胖之間的這種關係不僅僅是巧合。戈登指出，腸道中超過90%的細菌物種來自僅僅兩個亞群——擬桿菌門和厚壁菌門。戈登和他的團隊在幾年前發現，遺傳性肥胖小鼠（這些動物缺乏產生瘦素的能力，瘦素是一種限制食慾的激素）的擬桿菌門細菌比正常小鼠少50%，而厚壁菌門細菌則多50%。當他們將肥胖小鼠的厚壁菌門細菌種群樣本轉移到正常體重的小鼠體內時，正常小鼠變得更胖了。戈登說，這種反應的原因是雙重的：從肥胖小鼠移植過來的厚壁菌門細菌產生了更多的酶，這些酶幫助動物從食物中提取更多的能量，而且這些細菌還以觸發脂肪儲存而不是分解脂肪用於能量的方式操縱正常小鼠的基因。
戈登認為，類似的情況也發生在肥胖人類身上。他發現，隨著肥胖人群透過低脂或低碳水化合物飲食減肥，擬桿菌門與厚壁菌門的比例會增加。斯坦福大學微生物學家大衛·雷爾曼說，這一發現表明，人類腸道中的細菌不僅可能影響我們從飲食中提取卡路里和儲存能量的能力，還可能影響激素（如瘦素）的平衡，而瘦素會影響我們的進食行為，導致我們中的一些人在任何特定情況下都比其他人吃得更多。
當然，最迫切的問題是，人工甜味劑是否真的會使人類生病和肥胖。西格爾認為它們很可能會，至少在某些情況下會。他和他的團隊分析了一個包含381名男性和女性的資料庫，發現使用人工甜味劑的人比其他人更有可能超重。他們也更有可能出現葡萄糖耐量受損。事實上，眾所周知，肥胖是葡萄糖不耐受以及更嚴重的葡萄糖相關疾病（如糖尿病）發生的風險因素。
這些模式並不能證明甜味劑導致了這些問題。事實上，超重人群可能只是比其他人更有可能食用人工甜味劑。但西格爾的團隊更進一步，在一個由少量通常避免食用人工甜味劑的精瘦健康志願者組成的小組中直接測試了這種關聯。在五天的時間裡，志願者們食用了美國食品和藥物管理局規定的最大劑量的糖精後，七名受試者中有四名錶現出葡萄糖反應降低，以及腸道微生物的突然變化。葡萄糖耐量沒有下降的三名志願者，他們的腸道微生物沒有變化。
科學家們說，儘管並非所有人都容易受到這種影響，但這些發現確實值得進一步研究。以色列小組在其論文中得出結論，人工甜味劑“可能直接促成了它們本身旨在對抗的流行病的加劇”——也就是說，甜味劑可能至少使我們中的一些人更胖、更不健康。
紐約大學胃腸病學家伊爾森·喬研究腸道細菌在人類疾病中的作用，他說，從甜味劑到微生物再到肥胖的因果鏈可以解釋關於肥胖人群的一些謎團。他指出，在研究中，大多數為了減肥而從糖轉向低熱量甜味劑的人，未能以預期的速度減肥。“多年來，我們一直懷疑腸道細菌的變化可能在肥胖中起一定作用，”他說，儘管很難準確指出這種影響。但喬補充說，很明顯，“無論你的正常飲食是什麼，都可能對你腸道中的細菌種群產生巨大影響，這種影響很難被高估。我們知道，我們沒有看到人們期望從這些非營養性甜味劑中獲得的減肥益處，而腸道細菌平衡的轉變很可能就是原因，特別是導致荷爾蒙平衡發生轉變的轉變。激素就像一個力量倍增器——如果腸道微生物的變化對控制飲食的激素產生影響，那麼這將解釋很多問題。”
微生物與基因
當然，還有許多問題有待解答。芝加哥大學的病理學家、腸道細菌和食物過敏專家凱瑟琳·納格勒說，人類巨大的基因變異使得從小鼠身上推斷出的結論值得懷疑。“儘管如此，我發現這些資料非常引人注目，”她說起以色列的人工甜味劑研究。雷爾曼也同意，齧齒動物研究並不總是能反映人類身上發生的情況。“動物研究可以指出一種普遍現象，但這些研究中的動物往往在基因上是相同的，而在人類中，生活方式史和基因差異可能發揮非常強大的作用，”他說。人體內微生物的組合反映了該身體的特定歷史——包括基因和環境。
“微生物組是交織在一個複雜謎題中的一個組成部分，”雷爾曼繼續說道。“有時，基因的力量非常強大，以至於它會覆蓋並反過來驅動微生物群。”例如，基因變異可能解釋了為什麼在七名食用糖精的人類中只有四人的腸道細菌發生了變化，儘管基因只是眾多可能因素之一。如果某人在基因上易患肥胖症，並且飲食習慣會促進肥胖症，那麼微生物可能會發生變化以利用這種飲食，從而放大這種效應。
以色列研究人員同意，現在就斷定人工甜味劑會導致代謝紊亂還為時過早，但他們和其他科學家都確信，至少有一種——糖精——對人類腸道中微生物的平衡有顯著影響。“證據非常令人信服，”特恩博夫說。“肯定有事情正在發生。”西格爾表示，他本人不會冒險：他說他已經將早晨咖啡中的甜味劑從人工甜味劑換成了天然甜味劑。