Сахарозаменители приводят к ожирению, действуя на кишечную микрофлору
О принципах действия заменителей сахара, экспериментах с лабораторными мышами и микробиоте человека
9 октября в журнале Nature были опубликованы результаты исследования, демонстрирующего, что употребление в пищу сахарозаменителей приводит к физиологическим изменениям, типичным для состояния ожирения, а ответственны за такие изменения живущие в нас микроорганизмы (Suez et al., Artificial sweeteners induce glucose intolerance by altering the gut microbiota). Мы попросили прокомментировать это открытие микробиолога, доктора биологических наук Константина Северинова.
Излишний вес считается всеобщим негативным последствием современного образа жизни и ассоциирован с рядом серьезных заболеваний, в частности с диабетом, одним из предвестников которого является повышенное содержание сахара в крови. Ограничение количества сахара в пище является распространенным способом похудения, а также совершенно необходимо диабетикам. При этом для сохранения вкусовых качеств пищи повсеместно употребляются низкокалорийные заменители сахара – сахарин или аспартам. Эти вещества считаются безвредными и являются самыми распространенными пищевыми добавками в мире (вспомните, например, диетическую колу). В отличие от сахара сахарозаменители не являются источником энергии, и, следовательно, их употребление не должно приводить к накоплению избыточного веса. Кроме того, считается, что они не способствуют повышению уровня сахара в крови, которое обычно наблюдается после приема пищи и которое недопустимо для диабетиков. Тем не менее, использование сахарозаменителей часто не приводит к потере веса, что, как правило, и является первопричиной их использования.
В номере журнала Nature от 9 октября 2014 года вышла большая статья израильских авторов, в которой показано, что употребление пищи, содержащей сахарозаменители, приводит к физиологическим изменениям, которые типичны для состояния ожирения, то есть к эффекту, обратному тому, к которому стремятся потребители сахарозаменителей. Кроме того, авторы показывают в прямых экспериментах, что населяющие нас микробы ответственны за этот неожиданный (и нежеланный) эффект.
В работе исследовали мышей, в питьевую воду которых добавляли один из трех распространенных сахарозаменителей в концентрациях, типичных для коммерческих продуктов, содержащих эти вещества. Контрольные группы животных получали воду без добавок или воду с глюкозой или сахарозой (то есть обычным пищевым сахаром). Через 11 недель все мыши, получавшие сахарозаменители, развили глюкозоинтолерантность (сниженная переносимость глюкозы – ВМ) – преддиабетическое состояние, для которого характерно повышенное содержание сахара в крови.
График из популярного пересказа статьи на сайте Darwins Dreams – ВМ
Исследования, проведенные на различных линиях мышей и при различных режимах диет, позволили сделать вывод, что возникновение гипергликемии в результате употребления сахарозаменителей является общим свойством и наблюдается как у животных с повышенным весом, так и у нормальных животных.
Так как сами сахарозаменители организмом не усваиваются, было сделано предположение, что они влияют на кишечную микробиоту – разнообразных и чрезвычайно многочисленных микробов, населяющих кишечник млекопитающих. Действительно, оказалось, что спектр микробов у животных, которые получали сахарозаменители, существенно и достоверно отличался от контроля. Более того, оказалось, что добавление сахарозаменителя к сообществу кишечных микробов, растущих в лаборатории на чашках Петри, то есть вне мыши, также приводило к похожим изменениям.
Однако сами по себе эти наблюдения не устанавливают связи между вызванной гипергликемией и изменением микробиоты. Для установления такой связи было сделано два опыта. Во-первых, гипергликемические мыши, получавшие сахарозаменители, были пролечены антибиотиками широкого спектра действия (при этом в их воду продолжали добавлять сахарозаменитель). После курса антибиотикотерапии гипергликемия исчезла, что указывает на то, что это состояние действительно как-то связано с микробиотой. В другом эксперименте были проведены пересадки кала от гипергликемических мышей, получавших сахарозаменитель, к стерильным мышам, не имевшим собственной микробиоты. Оказалось, что пересадкa кала от гипергликемических, но не от контрольных животных приводила к быстрому развитию гипергликемии у мышей-реципиентов. Таким образом, доказано, что гипергликемия «перевивается» вместе с кишечными микробами, содержащимися в кале, а следовательно, именно эти микробы, состав которых меняется при употреблении сахарозаменителей, и ответственны за преддиабетическое состояние.
Эти наблюдения не ограничиваются мышами: опыты на волонтерах показали, что употребление сахарозаменителей приводит к симптомам глюкозоинтолерантности и изменениям микробиоты у людей, а пересадка кала от таких людей к стерильным мышам гарантированно приводит к возникновению у них гипергликемии.
Опубликованные результаты убедительно показывают, что сахарозаменители надо использовать с осторожностью, и в очередной раз демонстрируют роль микробиоты в норме и при развитии болезней. Что касается непосредственно механизма, за счет которого измененное сообщество кишечных микробов повышает количество сахара в крови, то на этот принципиальный вопрос ответа нет. В качестве гипотезы может рассматриваться увеличение доли бактерий, способных более активно экстрагировать питательные вещества из низкокалорийной пищи. С другой стороны, возможно, что вызванный употреблением сахарозаменителей дисбактериоз приводит – прямо или опосредованно – к подавлению определенных, пока еще не известных науке кишечных микробов, которые выделяют специальные вещества, ограничивающие накопление сахара в крови. Выбор между этими двумя возможностями в конечном счете определит стратегию для контроля нежелательных последствий использования сахарозаменителей.
Константин Северинов – доктор биологических наук, заведующий лабораторией регуляции экспрессии генов элементов прокариот Института молекулярной генетики РАН, заведующий лабораторией молекулярной генетики микроорганизмов Института биологии гена РАН, профессор Университета Ратгерса (США), профессор института Сколково.
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru
14.10.2014