人造甜味剂:战胜身体的智慧?

巴托斯萨克

肥胖与心脏病、糖尿病和许多其他健康问题有关，是我们最大的公共卫生问题之一。它也有很大的行为基础。作为心理学家，我们怎样才能让人们吃得更健康、锻炼得更多呢?行为研究人员正在研究这半岛体育官方网址入口个问题的许多方面，但作为一名味觉研究人员，我倾向于理解人们为什么会做出这样的食物选择。几十年来，节食者的一个选择是用人工甜味剂代替饮食中的糖。但是，人造甜味剂是促进体重减轻还是增加呢?虽然用甜味剂代替糖应该会导致体重减轻，但事实似乎并非如此。普渡大学的两位心理学家开发了一种动物模型，该模型支持人工甜味剂导致体重增加的结论，并向我们展示了它是如何发生的。

人造甜味剂的历史从一开始就充满争议。据说，第一个人造甜味剂糖精是在1879年偶然发现的，当时化学家Ira Remsen在研究了一些煤焦油衍生物后没有洗手。他注意到晚餐吃的面包卷有一种甜味，并将其追溯到实验室里的一种化合物。他和他的学生康斯坦丁·法尔伯格(Remsen & Fahlberg, 1880)一起发表了他的发现。在早期的学术盗窃行为中，Fahlberg随后申请了糖精专利，并将糖精发现的功劳独享(Fahlberg, 1885)。有趣的是，法尔伯格为“他的发现”对专利局的重要性进行了辩护，他认为这种物质比糖更便宜。在第一次世界大战和第二次世界大战期间，由于糖短缺，糖精的使用激增，但糖精在减肥方面的广泛应用还没有到来。

糖精有助于减肥的说法似乎是显而易见的。糖含有卡路里;用人造甜味剂代替糖，你会摄入更少的卡路里。但这没有考虑到其他摄入来源(例如，经典的体重笑话:“我要一杯热乳脂圣代和一杯无糖可乐，谢谢”)。事实上，罗森曼在1978年回顾了现有的文献并得出结论:“没有证据表明人工甜味剂对减肥有用。”1986年，斯特尔曼和加芬克尔分析了美国癌症协会一项研究的流行病学数据，发现使用人工甜味剂的人体重增加的幅度实际上要大得多。在同一年的另一项研究中，约翰·布伦德尔(John Blundell，一位研究食欲和饱腹感的英国心理学家)提出，人工甜味剂可以增强食欲(布伦德尔，1986)。这两篇论文遭到了猛烈的批评。对斯特曼和加芬克尔论文的一项批评指出，受试者自己决定是否食用人工甜味剂;他们并没有被随机分配到不同的小组。 Thus, one could argue that those who chose to consume artificial sweeteners had weight problems that were the real source of the weight gain. This is one of the problems with observational studies of human behavior and one of the reasons to use animal models to conduct highly controlled studies.

软饮料的消费数据来自美国农业部经济研究局。肥胖流行率数据来自美国国家卫生统计中心。(图片来自S.E. Swithers。经许可使用。版权所有2009)

现在已经有了一种动物模型来研究摄入人工甜味剂与体重增加之间的关系，我最近与两位正在开发这种模型的研究人员进行了交谈。半岛体育官方网址入口特里·戴维森和苏珊·斯威瑟斯都是普渡大学心理科学系的教授。戴维森在美国科学院前任主席伊丽莎白·卡帕尔迪的指导下获得了实验心理学博士学位，然后在美国科学院院士和特许会员罗伯特·瑞斯科拉的指导下完成了博士后研究。斯威瑟斯获得了博士学位，并跟随沃伦·g·霍尔(Warren G. (Ted) Hall，一位研究喂养控制的专家)攻读了行为神经科学的博士后。这两位研究人员结合了他们在条件反射方面的专业知识，提出了一种巴甫洛夫理论，解释了人工甜味剂在体重增加中的可能作用。

巴托斯萨克:肥胖人数上升的最大谜团之一是时间。为什么是现在?

Swithers & Davidson:肥胖增加的速度和时间表明了环境原因。一些关于环境原因的观点包括增加食物的可用性，增加脂肪的摄入和增加食物的热量密度。然而，有证据表明另一个潜在的环境原因。我们认为维持能量平衡和体重的能力依赖于巴甫洛夫条件反射。我们知道，动物(包括人类)通过学习感官事件来预测“生物学相关”结果的发生，更具体地说，食物引起的感觉可以预测进食后的进食后果。因此，感觉输入可以影响身体对食物的各种反应——从唾液和胃反射(巴甫洛夫的早期工作)到胰腺、产热、代谢、肾脏和心血管反应。

正常的调节可能取决于感觉和营养物质到达胃肠道之间联系的可靠性;这些联系代表了所谓的“身体的智慧”。如果这些联系被破坏，调节能量摄入、使用和体重的能力就会被破坏。在我们的饮食中引入人工甜味剂可能就是这样一种破坏;人造甜味剂通过打破甜味感觉与胃肠道中卡路里的到达之间的联系来欺骗身体的智慧(Davidson & Swithers, 2004;Swithers & Davidson, 2005)。

巴托斯萨克:这表明，肥胖的增加应该与人工甜味剂进入我们的饮食同步。数据显示了什么?

Swithers & Davidson:图1显示了软饮料消费量的变化，包括高热量软饮料(蓝色圆圈)和含高强度人工甜味剂的软饮料(红色三角形)，以及1966年至2000年间美国肥胖患病率的变化。这表明，在类似的时间段内，人工加糖饮料的消费量以及超重和肥胖的患病率都有所增加。当然，诸如此类的数据仅仅是相关性，并不能让我们得出谁先谁后的结论。这就是为什么实验动物模型对解决这个问题如此重要的原因之一。

巴托斯萨克:人造甜味剂导致体重增加的实验证据是什么?

戴维森&斯威瑟:让我们描述一下我们的一项研究。老鼠被喂食酸奶以及它们通常的鼠粮和水。基本思路是，一组老鼠的饮食中，甜味预示着卡路里的增加;他们用葡萄糖使酸奶变甜。另一组老鼠得到的食物中，甜味并不预示着卡路里的增加;他们用糖精使酸奶变甜。尽管糖精酸奶组实际上从酸奶中获得的热量更少，但他们的体重比用葡萄糖加糖的酸奶组增加了更多(Swithers & Davidson, 2008;Swithers, Baker， & Davidson, 2009)。在5周的研究结束时，喂食糖精的大鼠也明显比喂食葡萄糖的大鼠胖。

巴托斯萨克:我们是否了解与糖精摄入有关的体重和脂肪增加的机制?

Swithers & Davidson:我们有几个可能导致这些差异的初步迹象。首先，喂食酸奶和糖精的老鼠比喂食酸奶和葡萄糖的老鼠吃更多的食物。此外，当给予一种新的甜味食物(巧克力保证)时，喂食酸奶和糖精的老鼠也没有补偿。也就是说，与酸奶和糖精喂养的老鼠相比，酸奶和葡萄糖喂养的老鼠在吃完巧克力后的下一餐吃得更少。我们的假设是，老鼠先前对甜味的体验，之后没有额外的卡路里，削弱了它们利用甜味来预测巧克力中卡路里的能力。最后，能量平衡不仅取决于能量摄入，也取决于能量消耗。能量可以通过三种方式消耗:自主活动、基础代谢率(基础代谢所需的能量)和饮食诱导产热。饮食诱导的产热意味着多余的能量(基本代谢或自愿活动不需要的能量)可以以脂肪的形式储存，但也可以以热量的形式散发出去。当给予同样的甜味食物时，喂食糖精和酸奶的大鼠产生的热量比喂食葡萄糖和酸奶的大鼠少(Swithers & Davidson, 2008)。总而言之，酸奶和糖精的老鼠不仅消耗了更多的卡路里，而且它们没有将其中的一些卡路里以热量的形式散发出去。

巴托斯萨克:食用人造甜味剂的影响是否可逆?

戴维森&斯威瑟:根据最近的数据，食用甜味对卡路里的影响似乎是相对持久的，与特定的甜味剂无关，也不取决于酸奶中混合的甜味剂(Swithers, Baker， & Davidson, 2009)。这表明，在人类中解决这些问题的一些困难可能与人们在参与实验研究之前可能经历的人工甜味剂的持续后果有关(例如，见Appleton, Rogers， & Blundell, 2004)。这是使用动物模型的另一个优势——老鼠先前的饮食经验不仅是已知的，而且是可以控制的。我们正在积极研究的问题之一是，在经历过人工甜味剂之后，是否有办法将甜味与卡路里重新联系起来，以及在所有饮食条件下，食用人工甜味剂是否不可避免地会导致体重增加。我们也正在进行研究，以进一步阐明非营养性甜味剂对能量和体重调节作用的机制。

结论

人造甜味剂是一门大生意。毫不奇怪，这个大企业会关注自己的利益。如果你想看看实际情况，可以访问卡路里控制委员会的网站(http://www.caloriecontrol.org)。CCC提供了一些研究的引文，以促进使用人工甜味剂来帮助减肥。作为对CCC的解毒剂，请查看公共利益科学中心(CSPI)的网页;http://www.cspinet.org)，并选择“科学诚信”(Integrity in Science)，获取科学家与行业关系的可搜索数据库。检查被CCC引用的科学家的资金来源是一项令人大开眼界的活动。

值得注意的是，某一科学家的工作有利于资助其工作的行业，这一事实并不意味着存在任何交换条件。实际发生的事情可能比这微妙得多。在一个真正存在争议的领域，该行业可以以不同的方式资助那些工作有利于他们利益的科学家。由于资金短缺，这在科学文献中产生了偏见(另见Lesser et al.， 2007)。我第一次开始了解这个系统是如何工作的，是在一次有来自政府、工业界和学术界的科学家参加的会议上。有一次，关于如何由生产人工甜味剂的公司来评估它们的安全性，人们进行了热烈的讨论。我建议他们使用类似美国国立卫生研究院的系统。该行业将提供资金，但有一个独立的专家小组审查申请，以便将该行业与资金发放分开。一家公司的代表说:“我们为什么要这么做?”事实上的原因。