Розуміння метаболічного впливу на здоров’я низькокалорійних підсолоджувачів: методологічні міркування та наслідки для майбутніх досліджень

Елісон К. Сильвецький

1 Департамент фізичних вправ та дієтології, Університет Джорджа Вашингтона, 950 Нью-Гемпшир-авеню, Північний Захід, Вашингтон, округ Колумбія, 20052, США

методологічне

2 Розділ про дитячий діабет та метаболізм, NIDDK, NIH, 9000 Rockville Pike, корпус 10, кімната 8C432A, Бетесда, MD 20892, США

Дженні Е. Блау

2 Розділ про дитячий діабет та метаболізм, NIDDK, NIH, 9000 Rockville Pike, корпус 10, кімната 8C432A, Бетесда, MD 20892, США

Крістіна І. Ротер

2 Розділ про дитячий діабет та метаболізм, NIDDK, NIH, 9000 Rockville Pike, корпус 10, кімната 8C432A, Бетесда, MD 20892, США

Анотація

Споживання продуктів харчування, напоїв та пакетів, що містять низькокалорійні підсолоджувачі (LCS), помітно зросло в залежності від статі, віку, раси/етнічної приналежності, статусу ваги та соціально-економічних підгруп. Однак добре контрольовані дослідження втручань, які ретельно оцінюють вплив LCS на здоров'я людей, обмежені. Одне з ключових питань полягає в тому, чи справді LCS є вигідною стратегією для управління вагою та профілактики ожиріння. Поточний огляд обговорює кілька методологічних міркувань при розробці та інтерпретації цих досліджень. Зокрема, ми зосереджуємось на відборі учасників дослідження, включенні відповідного контролю, важливості врахування звичного впливу LCS, виборі конкретного LCS, дозі та шляху введення LCS, виборі результатів дослідження та контексті та узагальненості результатів дослідження . Ці критичні міркування будуть спрямовані на розробку майбутніх досліджень і, отже, допоможуть зрозуміти наслідки LCS для здоров'я.

1. Вступ

Низькокалорійні підсолоджувачі (LCS), включаючи ацесульфам-калій, аспартам, сахарин та сукралозу, забезпечують солодкий смак без калорій або мало, а тому є приємною альтернативою калорійному цукру. Незважаючи на нещодавнє падіння продажів дієтичної газованої води [1], споживання LCS збільшилось за останнє десятиліття [2] і особливо поширене серед жінок, неіспаномовних білих особин та представників вищого соціально-економічного статусу в США [2, 3]. Використання LCS, ймовірно, буде продовжувати зростати, оскільки надмірне споживання доданих цукрів добре визнано шкідливим [4].

Незважаючи на їх широку доступність та споживання [2] та збільшення їх присутності у навколишньому середовищі (наприклад, у ґрунті, стічних водах та поверхневих водах) [5, 6], вплив LCS на обмін речовин, ожиріння та інші наслідки для здоров’я людей залишається суперечливий [7–9]. В епідеміологічних дослідженнях повідомляється про зв'язок між споживанням LCS, збільшенням ваги та метаболічними відхиленнями [10–14], які постійно спостерігались на моделях гризунів [15–19]. Тим часом, інтервенційні дослідження, що оцінюють вплив хронічного споживання LCS на людину, припускають потенційні переваги LCS на масу тіла порівняно з калорійними підсолоджувачами [20].

Враховуючи суперечності, пов’язані із впливом LCS на здоров’я, метою цього огляду є висвітлення кількох критичних методологічних міркувань при розробці, інтерпретації та узагальненості інтервенційних досліджень людини. Врахування часто ігноруваних факторів буде інформувати про дизайн майбутніх досліджень і, зрештою, сприятиме постійному прогресу до кращого розуміння їх наслідків. У цьому огляді ми зосереджуємось на інтервенційних дослідженнях впливу LCS на метаболізм та вагу.

2 Методологічні міркування

2.1 Відбір досліджуваної сукупності

Більшість досліджень втручання, що оцінюють тривалий вплив LCS, включали дорослих молодого та середнього віку, мало дітей, що вивчали, або старших людей [21–23]. У цьому контексті ми визначаємо тривалий вплив як неодноразовий (більше ніж одна подія). Особливо важливо вивчати LCS у широкому діапазоні вікових груп, оскільки перевага до солодкого смаку є найбільшою на початку життя [24], а чутливість до солодкого смаку значно знижується у людей похилого віку [25]. Також необхідно вивчати LCS під час вагітності та годування груддю, оскільки, як було показано, внутрішньоутробний та післяпологовий вплив сприяє перевазі солодкого смаку у гризунів [26].

Більшість досліджень, що оцінюють тривале споживання LCS, включали здорових дорослих, які можуть мати різну сприйнятливість до потенційних метаболічних змін, спричинених LCS, порівняно з дорослими із надмірною вагою/ожирінням та/або особами з діабетом. Важливим є вивчення ефектів LCS у когортах із ожирінням та/або діабетом, оскільки це люди, які найчастіше використовують LCS [2] і вже мають метаболічні ускладнення.

Це важливо, особливо з огляду на нещодавні результати, які свідчать про те, що LCS може впливати на мікробіоти кишечника [15, 16, 36], які відрізняються у осіб, які страждають ожирінням або страждають на діабет [37]. Обидва стани характеризуються зменшенням бактеріального різноманіття та збільшенням запалення [38]. На додаток до відомої причинно-наслідкової ролі мікробних змін у початку набору ваги [39], метаболічного синдрому [40], дисглікемії [15] та порушення добових ритмів [41], ймовірно, що мікробний склад людини може впливати метаболічні відповіді на LCS [42]. Ця динамічна взаємодія між мікробіотою кишечника та патофізіологією метаболічних захворювань ще більше підкреслює необхідність розширення спектру потенційних ефектів LCS за межі зміни ваги (див. Розділ 2.6 нижче).

2.2 Включення відповідної контрольної групи

Більшість досліджень, що стосуються споживання енергії та ваги, порівнювали LCS (як правило, аспартам) з сахарозою або кукурудзяним сиропом з високим вмістом фруктози. Загалом, ці дослідження повідомляють про нейтральний вплив або помірні переваги LCS на споживання енергії [43, 44] та вагу [21, 22, 27, 28, 30, 31, 45–47]. Наприклад, de Ruyter et al. [21] повідомили про менший приріст ваги у дітей, яким призначали замінювати щоденний підсолоджуваний цукром напій на некалорійний напій, що відповідає смаку, протягом 18 місяців. Про подібні висновки повідомляли Raben et al. [30], де дорослі з надмірною вагою, рандомізовані для споживання підсолоджуваних аспартамом напоїв, втрачали вагу під час 10-тижневого втручання, тоді як ті, що рандомізовані до підсолоджуваних цукрозою напоїв, набирали вагу. Зниження маси тіла після заміни підсолоджених цукром напоїв LCS, особливо при дослідженні в контексті втрати ваги (див. Розділ 2.7.), Є переконливим; втім, у багатьох з цих досліджень не вистачає справжнього контролю [21, 22, 30, 44, 45, 47–49]: тобто звичайна вода, несолодкий сільтер та/або калорійні продукти без солодкості.

2.3 Звичний вплив низькокалорійних підсолоджувачів

Необхідно враховувати звичне споживання LCS на початковому рівні, щоб отримати клінічно значимі дані з досліджень втручання людини. Наприклад, у дослідженні Peters та співавт. як повідомлялося, дієтичні напої, як повідомляється, були більш ефективними для зниження ваги порівняно з простою водою, учасники регулярно споживали щонайменше три підсолоджені напої LCS на день до початку дослідження [50]. Це викликає занепокоєння, оскільки рандомізація звичайних споживачів LCS споживання лише води протягом 12 тижнів може призвести до заміни звичного напою LCS іншою солодкою, смачною їжею та напоями. Однак даних про загальне споживання енергії не надходило. Тому критично важливо, щоб ці результати були повторені у людей із ожирінням, які регулярно не використовують LCS до рандомізації.

Повсюдність LCS у комерційно доступних продуктах харчування та напоях також вимагає ретельного контролю та звітування про споживання їжі протягом досліджень втручання, щоб гарантувати, що особи, яким не призначено споживати LCS, ненавмисно не зазнають впливу на них.

2.4 Не всі низькокалорійні підсолоджувачі однакові

Дослідження на людях, що оцінюють тривалий вплив LCS, часто повідомляють про використання “дієтичних напоїв” [22, 31]. Хоча більшість дієтичних газованих напоїв підсолоджені аспартамом (принаймні до недавнього часу) [51], "дієтичні напої" представляють різнорідний клас безалкогольних напоїв, що містять різні підсолоджувачі, смакові характеристики та широкий спектр різних поживних речовин, інгредієнтів та добавок. Хоча всі LCS є надзвичайно солодкими сполуками, кожен LCS є хімічно відмінним (табл. 1). Важливо, що деякі LCS, такі як аспартам, швидко метаболізуються після прийому всередину [52], тоді як інші LCS, такі як сахарин, всмоктуються та виводяться із сечею у незміненому вигляді [53]. Тим часом більшість сукралози не всмоктується, а виводиться з калом [54]. Неоднакові хімічні, фізичні, біологічні та фарамакокінетичні властивості різних LCS дозволяють припустити, що вони, ймовірно, мають різний метаболічний та екологічний вплив. Хоча потенційні ефекти, опосередковані рецепторами солодкого смаку, можуть бути узагальненими через LCS через їх солодкий смак, інші запропоновані механізми (наприклад, зміни мікробіоти кишечника, взаємодія з конкретними транспортерами [17, 54]) слід розглядати специфічно для підсолоджувача.

Таблиця 1

Хімічні формули та структура низькокалорійних підсолоджувачів, які зазвичай вживають у Сполучених Штатах