【PNAS】甜不一定产生快乐！阿斯巴甜诱导小鼠焦虑样行为，还会跨代遗传

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作者：Lily

导读：阿斯巴甜是一种人造甜味剂，全球年产量高达3,000至5,000公吨，被广泛添加于近5000种低热量食品和饮料。自1981年美国食品药品管理局（FDA）批准其使用以来，阿斯巴甜的使用量逐年稳步增加；与之相对应的，是大众对其潜在不良反应的争议。

口服后，阿斯巴甜被分解成天冬氨酸、苯丙氨酸和甲醇——这些物质都会对中枢神经系统产生强烈的影响。由于苯丙氨酸是单胺神经递质的前体，因此，对阿斯巴甜神经行为效应的研究主要集中在单胺神经递质信号传导上。然而，关于阿斯巴甜对大脑单胺含量或行为（如记忆或抑郁）的影响，先前的临床或临床前研究文献均未对此达成共识。类似地，尽管已有研究报道了阿斯巴甜在致癌和代谢方面的副作用，但这些研究也均未达成共识。美国FDA推荐阿斯巴甜的每日最高摄入量（DIV）为50毫克/千克。

近日，来自美国佛罗里达州立大学医学院的一项研究揭示了阿斯巴甜对小鼠的焦虑样行为的影响——研究结果显示，相较于对照组小鼠，在暴露于阿斯巴甜后的一段时间后，小鼠会产生明显的焦虑样行为；此外，研究观测到这些小鼠体内产生了1,467个差异表达基因，显示了小鼠精子细胞的暂时(或称为表观遗传)变化。值得注意的是，阿斯巴甜对小鼠焦虑样行为的影响会从雄性小鼠传递至其后两代小鼠。

此研究的相关论文于12月2日发表于《美国国家科学院院刊》（Proceedings of the National Academy of Sciences）。

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2213120119

露天测试和迷宫实验观测到焦虑样行为差异

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研究者将成年C57BL / 6雄性和雌性小鼠分为三组：普通饮用水、0.03%阿斯巴甜饮用水和0.0015%阿斯巴甜饮用水。后两组的阿斯巴甜剂量相当于人类每天饮用六到八罐8盎司的无糖苏打水，分别约占美国FDA批准的每日最大人类摄入量（50毫克/千克）的15%和7%。

首先，研究者在露天测试（open field test ,OFT）中分析了小鼠的焦虑样行为。在此测试中，小鼠被允许自由进入空旷场地，研究者将小鼠在空旷场地中心区域（占空旷场地面积的25% ，大小为：40 × 40 cm2）所花费的时长与测试总时长之比作为其焦虑程度的度量（焦虑小鼠在中心区域所花费的时间比没有焦虑的小鼠所花时间短）。

双向方差分析显示, 与普通饮用水（黑色）组小鼠相比，暴露于0.03%阿斯巴甜组（蓝线）和0.015%阿斯巴甜（紫线）组中的雄性（A）和雌性（B）小鼠在OFT中心区域所花费的时间明显更短。

邓尼特多重比较测验（Dunnett’s multiple comparisons test）显示：0.015%阿斯巴甜组和普通饮用水组的雄性和雌性小鼠，在试验的第6周时显示出焦虑样显著差异，并在8周、10周和12周（图A和图B）持续存在差异；0.03%阿斯巴甜组小鼠在试验的第6周时显示出焦虑样显著差异，并在10周和12周（图A和图B）持续存在差异。

图C在普通饮用水组、0.03%阿斯巴甜组和0.015%阿斯巴甜组中分别选取了1只雄性小鼠，呈现了这3只小鼠在露天场地探索的轨迹——它们对于露天中心区域的勘探轨迹呈现出明显差异。

综上，小鼠焦虑样行为（探索露天场地中心区域的时间减少）在6-8周出现——具体取决于阿斯巴甜的浓度——并一直持续到12周。

为了进一步检查焦虑表型，研究者在试验的12周结束后，在升高的零迷宫（elevated zero maze ,EZM）中测试了0.015%阿斯巴甜组、0.0075%阿斯巴甜组和普通饮用水组小鼠。EZM比OFT更具抗焦虑性，因为它包含两个抗焦虑成分，即抬高和开放的未受保护空间。结果显示，0.015%阿斯巴甜组小鼠在EZM测定中表现出与OFT测试中类似焦虑样的行为；而0.0075%阿斯巴甜暴露的小鼠并未产生明显焦虑——这表明阿斯巴甜暴露的剂量依赖性效应。

杏仁核基因表达

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焦虑与GABA-A受体信号传导的下调有关；并且，焦虑能够被地西泮（diazepam）所缓和——地西泮是人类（广泛性焦虑症）和啮齿动物GABA-A受体的正变构调节剂（positive allosteric modulator）。因此，研究者探索了地西泮对暴露于0.03%阿斯巴甜12周的雄性和雌性小鼠在OFT中心区域花费时间的影响。

摄入盐水和地西泮组的各一只雄性小鼠在露天探索的典型轨迹如图F，2只小鼠对露天中心区域的勘探轨迹显示出明显差异。

地西泮（diazepam）对阿斯巴甜诱导的焦虑的影响促使人们研究了与大脑焦虑回路中兴奋-抑制（excitation-inhibition，即谷氨酸-GABA信号传导）相关的潜在机制。研究者专注于杏仁核，因为兴奋-抑制平衡在杏仁区中调节着焦虑。

研究者使用RNA测序进行无偏倚的全转录组分析，结果发现，暴露于0.03%阿斯巴甜12周的雄性小鼠产生了1,467个差异表达基因（DEG）——1,073个DEG被上调，394个DEG被下调。DEGs的KEGG生物通路分析显示，在前20个最显著富集的通路中，谷氨酸能突触位于#1位置，GABA能突触位于#7位置。

综上，一项无偏倚的全转录组分析将G蛋白、谷氨酸和GABA信号传导确定为阿斯巴甜暴露的靶标。

阿斯巴甜诱导焦虑样行为的跨代传播

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最近的证据表明，各种环境因素产生了不同的基因表型——这些表型甚至是通过直接暴露于环境影响的个体遗传给后几代。当前，阿斯巴甜暴露产生的焦虑是否显示出遗传性尚不清楚。为了解决这个问题，研究者将雄性小鼠暴露于含0.03%阿斯巴甜或0.015%阿斯巴甜的饮用水中12周，以产生F1代（F0雄性在繁殖时暴露于阿斯巴甜）。

研究显示，源自0.03%和0.015%父系阿斯巴甜谱系的F1代雄性和雌性小鼠表现出明显的焦虑样行为，表明两种剂量的阿斯巴甜产生的焦虑是可遗传的。来自0.03%父系的F2雄性和雌性小鼠也表现出焦虑，证明阿斯巴甜诱导的焦虑传播至两代。

此项研究的合著者，佛罗里达州立大学生物医学科学系Pradeep Bhide表示：“这项研究表明，我们需要回顾环境因素——因为我们今天看到的不仅是今天发生的事情，而是两代人，甚至更长时间前发生的事情。”

研究人员正计划从这项研究中再发表一篇关于阿斯巴甜如何影响记忆的出版物。未来的研究将确定影响阿斯巴甜效应代代传递的分子机制。

参考资料：

https://www.news-medical.net/news/20221208/Artificial-sweetener-linked-to-anxiety-like-behavior-in-mice.aspx

https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2213120119

注：本文旨在介绍医学研究进展，不能作为治疗方案参考。如需获得健康指导，请至正规医院就诊。