Употребление подсластителей передало изменения микробиоты потомству мышей

Чилийские исследователи провели эксперимент на мышах и обнаружили, что распространенные искусственные подсластители изменяют толерантность к глюкозе, состав кишечной микробиоты, синтез короткоцепочечных жирных кислот и экспрессию генов в кишечнике и печени. Некоторые из этих изменений передаются следующим поколениям животных, которые подсластители не употребляли. Статья опубликована в журнале Frontiers in Nutrition.

Добавленный сахар способствует развитию гиперинсулинемии, нарушения толерантности к глюкозе, ожирения и хронических неинфекционных заболеваний. Искусственные подсластители-сахарозаменители широко используются для уменьшения этих последствий употребления сахара, и их потребление в мире постоянно растет во всех возрастных группах. Эти вещества считались метаболически инертными, однако по мере роста их потребления стали накапливаться обсервационные данные, указывающие на связь их долгосрочного использования с ростом риска сахарного диабета и других метаболических нарушений, а также сердечно-сосудистых заболеваний, что отражено в руководстве Всемирной организации здравоохранения. При этом механизмы и масштабы этих эффектов остаются малоизученными.

Франсиска Конча Селуме (Francisca Concha Celume) и ее коллеги по Чилийскому университету поставили эксперимент, в ходе которого разделили 47 обычных лабораторных мышей линии C57BL/6J мужского и женского пола на три группы. Одна получала в качестве питья чистую воду, две другие — воду с подсластителями сукралозой или стевией в концентрации 0,1 миллиграмма на миллилитр (это в пределах разрешенного потребления для людей) с возраста четыре недели на протяжении 16 недель. Животные имели неограниченный доступ к стандартному корму. В возрасте 10 недель мышей во всех группах скрещивали, и через семь недель они давали потомство, которое также скрещивали в возрасте 10 недель. Животным первого и второго поколений потомства подсластителей не давали. У всех поколений оценивали толерантность к глюкозе, экспрессию генов, отвечающих за воспаление, барьерную функцию кишечника и метаболизм, а также состав кишечной микробиоты и синтез короткоцепочечных жирных кислот.

У нулевого поколения животных, получавших воду или подсластители, существенных различий в результатах орального теста толерантности к глюкозе не было (кроме более низкого уровня глюкозы на 120 минуте у самцов в группе стевии), однако они проявились у их потомства. В первом поколении самцов, но не самок, у потомства потреблявших сукралозу была ниже концентрация глюкозы на 120 минуте теста, чем потреблявших воду и стевию (p = 0,021 и 0,003), но больше площадь под ROC-кривой, чем в контрольной группе (p = 0,005). Во втором поколении гликемия натощак была выше у самок в группе стевии (p = 0,035), у самцов в группе сукралозы была выше гликемия натощак, чем в контрольной (p = 0,026), и ниже на 120 минуте, чем в группе стевии (p = 0,023).

Экспрессия гена Tjp1, отвечающего за барьерную функцию кишечника, оказалась незатронутой во всех поколениях. При употреблении сукралозы в нулевом поколении была увеличена кишечная экспрессия генов Tlr4 и Tnf, участвующих в воспалении, и снижена печеночная экспрессия гена Srebp1, запускающего липогенез и регулирующего метаболизм глюкозы, по сравнению с контрольной группой и группой стевии. В первом поколении потомства кишечная экспрессия Tlr4 и Tnf оказалась повышена и в группе сукралозы, и в группе стевии, у второго поколения этого не наблюдалось. Печеночная экспрессия Srebp1 была повышена в обоих поколениях потомства в группе сукралозы, но не в контрольной и группе стевии.

Анализ кишечной микробиоты у нулевого поколения показал отсутствие различий в альфа-разнообразии между группами, существенные различия в бета-разнообразии и более высокий индекс Шеннона в группе стевии. В первом поколении альфа-разнообразие было выше в группе сукралозы, различия в бета-разнообразии сохранялись, а индекс Шеннона был выше в группах обоих подсластителей по сравнению с контрольной. Во втором поколении альфа-разнообразие и индекс Шеннона в группе сукралозы были выше, чем в контрольной и группе стевии, различия в бета-разнообразии сохранялись. Анализ конкретных видов бактерий подтвердил изменения их состава при употреблении подсластителей, которые наследовались следующими поколениями, особенно первым. Анализ содержания короткоцепочечных жирных кислот показал снижение их концентрации (в том числе с разветвленной боковой цепью) при употреблении обоих подсластителей, и оно наблюдалось у следующих поколений, особенно у первого и в группе сукралозы.

Полученные результаты свидетельствуют о том, что употребление подсластителей на основе стевии и, особенно, сукралозы родителями индуцируют стойкие в поколениях потомства изменения метаболизма глюкозы, экспрессии генов в кишечнике и печения, состава кишечной микробиоты и продукции ее метаболитов. Это противоречит устоявшемуся мнению о метаболической инертности сахарозаменителей и указывает на необходимость дальнейших исследований их безопасности, в частности, в репродуктивном возрасте.

Ранее показано, что популярные подсластители могут увеличивать патогенность кишечной палочки и фекального энтерококка, что употребление напитков с сахаром или искусственными подсластителями коррелирует с повышенным риском связанной с метаболической дисфункцией жировой болезни печени, что эритритол усиливает активацию тромбоцитов у здоровых добровольцев, а употребление ксилита за счет этого связано с ростом риска серьезных сердечно-сосудистых событий. Кроме того, Всемирная организация здравоохранения признала аспартам потенциальным канцерогеном.