Jak zamienniki cukru wpływają na mikrobiom? Słodziki i glukoza a mikrobiota

Substytuty cukru cieszą się rosnącą popularnością, choć jednocześnie nieustannie trwa medialny spór między ich zwolennikami i przeciwnikami. Szacuje się, że do 2028 roku w Stanach Zjednoczonych wartość rynku tych produktów wyniesie ponad 24 miliardy dolarów! Choć nie dysponujemy podobnymi danymi dla Polski, to przytoczona wartość pokazuje ogromną skalę ich stosowania. To skłania naukowców do dalszych badań nad ich wpływem na zdrowie człowieka. Ostatnia dekada przyniosła zaskakujące informacje o wpływie słodzików na mikrobiotę jelit. Czy to możliwe, że zamienniki cukru stosowane w celu zmniejszenia ryzyka cukrzycy tak naprawdę zaburzają gospodarkę cukrową? Jak naprawdę słodziki wpływają na mikrobiotę jelitową? I czym zatem powinniśmy słodzić?

Zadaniem zamienników cukru jest zastąpić sacharozę – czyli cukier stołowy, ten, który kupujesz w kilogramowych opakowaniach w sklepie spożywczym i którym słodzisz herbatę – z zachowaniem smaku słodkiego i właściwości cukru. Dzięki słodzikom można zmniejszyć kaloryczność diety i poprawić gospodarkę glukozowo-insulinową (tu kryje się „ale…”, o czym przeczytasz dalej), co jest szczególnie ważne dla osób z insulinoopornością i cukrzycą typu 2, którym zaleca się rezygnację z cukru, gdyż ten powoduje gwałtowny wzrost poziomu glukozy we krwi. Warto zatem rozważyć zastąpienie cukru mniej kalorycznym słodzikiem w przypadku chociażby diety odchudzającej. Stosowanie słodzików to podstawowa metoda uzyskania słodkiego smaku w produktach spożywczych niezawierających cukru. Warto jednak pamiętać, że wśród produktów zawierających słodziki, jest wiele takich o wysokim indeksie glikemicznym, a więc nienadających się dla diabetyków.

Przeczytaj także: Dieta wegańska a mikrobiota jelitowa

Zamienniki cukru to niezwykle zróżnicowana grupa substancji. Warto o tym pamiętać, gdy po raz kolejny przeczytasz w mediach sensacyjny nagłówek np. „Substytuty cukru są rakotwórcze!”. Ze względu na to zróżnicowanie nie możemy wszystkich słodzików wrzucić do jednego worka. Ich wpływ na ludzki organizm ocenia się pojedynczo.

Biorąc pod uwagę słodkość zamienników cukru w porównaniu do sacharozy, wyodrębnia się przede wszystkim:

• syntetyczne substancje intensywnie słodzące, ich słodkość jest nawet kilkaset razy silniejsza – do tej grupy zalicza się aspartam, acesulfam, sukralozę czy sacharynę;
• poliole (półsyntetyczne substancje słodzące), których słodkość jest taka sama jak sacharozy lub nieznacznie mniejsza – w tej grupie uwzględnia się ksylitol, erytrol, maltitol, sorbitol, laktulozę czy izomalt;
• naturalne substancje słodzące, szczególnie fruktoza (np. cukier brązowy, cukier kokosowy).

Ale czy słodziki są bezpieczne? Według oficjalnych stanowisk wielu organizacji na całym świecie, takich jak Agencja Żywności i Leków, Europejski Urząd ds. Bezpieczeństwa Żywności czy Codex Alimentarius, odpowiedź jest twierdząca. Teza ta oparta jest na licznych badaniach, zgodnie z którymi substancje słodzące nie mogą stanowić zagrożenia dla zdrowia i życia człowieka, o ile są spożywane w ilościach nieprzekraczających norm (o czym za chwilę). Czy jednak aby na pewno tak jest? Dla dobrego zrozumienia tematu poniższego artykułu ważne jest poznanie pojęcia ADI (acceptable daily intake), które w toksykologii oznacza dopuszczalne dzienne spożycie. ADI opisuje taką ilość substancji wyrażaną w mg/kg masy ciała, którą możesz spożywać codziennie, przez całe życie, bez szkody dla zdrowia. Wartość tę wyznacza się na podstawie badań na zwierzętach. Pierwszym krokiem jest ustalenie dawki danej substancji, która przyjmowana przez całe życie nie szkodzi zwierzęciu. Najczęściej w takich badaniach uczestniczą myszy/szczury, które mają zbliżoną fizjologię do ludzkiej. Następnie dawkę tę powiększa się 100-krotnie, by wyznaczyć dopuszczalne dzienne spożycie dla ludzi.

ADI wyznaczono dla większości syntetycznych substancji intensywnie słodzących. Poliole, zgodnie z aktualnym stanem wiedzy, uznaje się za bezpieczne, dlatego nie określa się dla nich ADI. Dlaczego o tym piszę? Dlatego, że badania, które oceniają wpływ zamienników cukru na mikrobiotę jelit, najczęściej powołują się na ADI. Do tego wątku jeszcze wrócimy.

Dotychczas sądzono, że jeśli zamiennik cukru nie jest metabolizowany przez ludzki organizm i w formie niezmienionej trafia do jelita grubego, to pozostaje on dla człowieka obojętny, bo zostaje wydalony. Sytuacja „win-win”, można ograniczyć spożycie cukru bez utraty słodkiego smaku, a jednocześnie bez wpływu na zdrowie. Okazało się, że to nie takie proste! Dziś wiemy już, że każdy produkt spożywany wraz z dietą oddziałuje na mikrobiotę jelitową, a mikrobiota jelitowa zmienia przebieg procesów metabolicznych, wpływając w ten sposób na zdrowie. Zamienniki cukru nie są wyjątkiem i, jak pokazały badania, mogą zaburzać równowagę jelitową.

Największy wpływ na mikrobiotę wywierają te słodziki, które nie są metabolizowane przez człowieka lub są metabolizowane częściowo. Dzięki temu docierają do końcowego odcinka przewodu pokarmowego, gdzie wpływają na mikroorganizmy jelitowe. Badacze, biorąc pod uwagę to kryterium, szczególnie intensywnie przyglądali się:

• stewii,
• sukralozie,
• sacharynie,
• związkom z grupy polioli (zalicza się do nich m.in. erytrol, ksylitol i maltitol).

Inne, popularne syntetyczne zamienniki cukru, znane z napoi typu „light” – aspartam i acesulfam K również nie pozostają bez wpływu na mikroorganizmy jelitowe. Jak zmienia się mikrobiota pod wpływem słodzików?

Słodziki pogarszają przebieg cukrzycy?

Badania oceniające wpływ zamienników cukru na mikrobiotę trwają już od kilkunastu lat, ale temat zyskał rozgłos po publikacji artykułu w prestiżowym magazynie „Cell” w 2022 roku. Według jego autorów stosowanie niektórych słodzików zmienia mikrobiotę w sposób, który pogarsza gospodarkę cukrową i zwiększa ryzyko otyłości. Cóż za paradoks i swoista naukowa ironia!

W badaniach z udziałem 120 zdrowych osób wzięto pod uwagę cztery zamienniki cukru w diecie: sacharynę, sukralozę, stewię i aspartam. Oceniono ich wpływ na skład mikrobioty i odpowiedź glikemiczną organizmu, czyli sposób, w jaki organizm reguluje stężenie cukru we krwi przy pomocy insuliny – hormonu trzustki. Osoby przydzielone do czterech grup przez 14 dni spożywały zamienniki cukru wraz z wypełniaczem w postaci glukozy (podstawowy cukier prosty wykorzystywany przez mózg i mięśnie). Piąta grupa spożywała wyłącznie glukozę. Wyniki wszystkich pięciu grup porównywano do grupy kontrolnej, która nie przyjmowała ani zamiennika cukru, ani glukozy.

Uczestnikom badania podawano dawki słodzików, które nie przekraczały ustalonego ADI. Wynosiły one:

• 75% ADI dla stewii,
• 34% ADI dla sukralozy,
• 20% ADI dla sacharyny,
• 8% ADI dla aspartamu.

Zatem według dostępnej wiedzy powinny być bezpieczne. Badania wskazują jednak, że wszystkie cztery słodziki zmieniały mikrobiotę jelit. Najważniejsze jest jednak to, że w przypadku sacharyny i sukralozy zmiany w równowadze jelitowej były na tyle niekorzystne, że przyczyniały się do zmniejszenia różnorodności mikrobioty. Zaskakujące były też zmiany metabolizmu gospodarza, które mogą pogarszać przebieg cukrzycy. W efekcie tych zmian odpowiedź glikemiczna po spożyciu sacharyny i sukralozy u badanych osób była nawet silniejsza niż odpowiedź po spożyciu samej glukozy! Podobnego procesu nie zaobserwowano w przypadku stewii i aspartamu.

Badacze poszli o krok dalej i zmienioną mikrobiotę uczestników badania przeszczepili wolnym od zarazków myszom. Okazało się, że wystarczyło kilka dni, by u zwierząt, dla których dawcami mikrobioty były osoby spożywające sacharynę i sukralozę, zaobserwować wyższe stężenia cukru we krwi.

Inne badanie, przeprowadzone in vitro, wykazało także, że spożywanie sacharyny, sukralozy i aspartamu może ułatwiać patogennym bakteriom jelitowym tworzenie tzw. biofilmów. To skupiska bakteryjne pokryte osłoną z cukrów i białek, która utrudnia do nich dostęp, umożliwiając namnażanie się wewnątrz skupiska.

Czy te informacje powinny skłonić do rezygnacji z zamienników cukru, szczególnie tych z grupy syntetycznych substancji intensywnie słodzących? Czy może powinniśmy zaprzestać słodzić wszelkimi zamiennikami? Na ten moment jest jeszcze za wcześnie, by wydawać kategoryczne zalecenia, bo wciąż niewiele wiemy o wpływie słodzików na mikrobiotę, szczególnie w ujęciu długoterminowym, wieloletnim.

Ksylitol i spółka

Na przeciwległym biegunie tych rozważań są poliole, w tym popularny w Polsce ksylitol i erytrol. Substancje te rozpatruje się jako prebiotyki zwiększające różnorodność mikroorganizmów jelitowych, choć w nadmiarze mogą wywoływać biegunki i wzdęcia.

Umiarkowane spożycie polioli wywołuje wzrost liczby bifidobakterii, bez zwiększenia liczebności szkodliwych beztlenowców. Pojawiają się także doniesienia, że poliole mogą zmniejszać populację bakterii z rodzaju Clostridium, których rozrost może być niebezpieczny dla zdrowia. Badania wskazują na to, że również zapobiegają one próchnicy. Również stewia wydaje się mieć korzystny wpływ na różnorodność mikrobioty.

Ksylitol jest uznawany za jeden ze zdrowych zamienników cukru ze względu na słodki smak przy relatywnie niskiej kaloryczności. Warty odnotowania jest fakt, iż ksylitol jest wchłaniany inną drogą aniżeli biały cukier i jest o 40% mniej kaloryczny niż cukier. Słodzik ten charakteryzuje się niskim indeksem glikemicznym i jedynie nieznacznie podnosi poziom glukozy we krwi, a jednocześnie zwiększa stopień tolerancji glukozy przez komórki. Ponadto obniża poziom insuliny oraz stabilizuje glikemię poposiłkową, co sprawia, że ksylitol to dobry zamiennik cukru dla osób zmagających się z cukrzycą.

Mówiąc o grupie polioli, należy też wspomnieć o erytrolu (inaczej, erytrytolu). Charakteryzuje się tym, że praktycznie nie dostarcza organizmowi kilokalorii, oraz tym, że człowiek nie jest w stanie go zmetabolizować. Erytrol nie podnosi poziomu glukozy i insuliny we krwi, co sprawia, że erytrytol to odpowiedni zamiennik cukru dla osób z cukrzycą.

Co dalej?

Badanie opublikowane w „Cell” zwróciło uwagę na ważne zjawiska. Nie zmienia to jednak faktu, że w wielu innych badaniach nie odtworzono negatywnego oddziaływania sukralozy, sacharyny czy aspartamu na mikrobiotę czy stężenie cukru we krwi. Jest za wcześnie, by stwierdzać, że wspomniane w artykule zamienniki cukru mają wpływ na pogorszenie przebiegu cukrzycy i zwiększanie ryzyka otyłości. Można uznać na chwilę obecną, iż większość zamienników cukru nie wywiera znaczącego wpływu na mikrobiotę jelitową (wyjątkiem mogą być tu sacharyna i sukraloza). Jednakowoż warto zwrócić uwagę na działanie alkoholi cukrowych, które działają jak prebiotyk, dzięki czemu mogą wykazywać korzystny wpływ na stan zdrowia chorych na zespół jelita drażliwego. By zweryfikować negatywny wpływ na mikrobiotę poszczególnych słodzików, potrzebne są dalsze badania i obszerniejsze dane.

Niektórzy zwracają uwagę na korelację – im większe spożycie zamienników cukru, tym częstsze występowanie nadwagi czy choroby otyłościowej. Czy taka korelacja może potwierdzać przypuszczenia z przytoczonego artykułu z „Cell”? Nie! Bo nadmierna masa ciała nie jest (prawdopodobnie) skutkiem, tylko przyczyną stosowania słodzików.

Poza tym warto pamiętać o tym, że mikrobiom osób z nadwagą/otyłością może być inna niż mikrobiom osób zdrowych. Nie wynika to wyłącznie z faktu stosowania zamienników cukru białego, ale przede wszystkim z mechanizmu, w jaki zbyt wysoka masa ciała zaburza równowagę jelitową, wywołując dysbiozę. W takiej sytuacji warto jest wykonać badanie mikrobiologiczne kału i, w razie potrzeby, zastosować celowaną probiotykoterapię, która pomoże przywrócić eubiozę – równowagę jelit.

Bibliografia:

• Adrienne Lenhart, William D Chey, A Systematic Review of the Effects of Polyols on Gastrointestinal Health and Irritable Bowel Syndrome, Adv Nutr. 2017 Jul 14;8(4):587-596. doi: 10.3945/an.117.015560. Print 2017 Jul.
• Andrea Conz i inni, Effect of Non-Nutritive Sweeteners on the Gut Microbiota, Nutrients. 2023 Apr 13;15(8):1869. doi: 10.3390/nu15081869.
• Aparna Shil , Havovi Chichger, Artificial Sweeteners Negatively Regulate Pathogenic Characteristics of Two Model Gut Bacteria, E. coli and E. faecalis, Int J Mol Sci. 2021 May 15;22(10):5228. doi: 10.3390/ijms22105228.
• Arezina N Kast i inni, The Effects of Stevia Consumption on Gut Bacteria: Friend or Foe?, Microorganisms. 2022 Mar 30;10(4):744. doi: 10.3390/microorganisms10040744.
• Francisco Javier Ruiz-Ojeda i inni, Effects of Sweeteners on the Gut Microbiota: A Review of Experimental Studies and Clinical Trials, Adv Nutr. 2019 Jan 1;10(suppl_1):S31-S48. doi: 10.1093/advances/nmy037.
• https://www.marketsandmarkets.com/Market-Reports/sugar-substitute-market-1134.html, dostęp 10.07.2023.
• Jotham Suez i inni, Artificial sweeteners induce glucose intolerance by altering the gut microbiota, Nature. 2014 Oct 9;514(7521):181-6. doi: 10.1038/nature13793. Epub 2014 Sep 17.
• Jotham Suez i inni, Personalized microbiome-driven effects of non-nutritive sweeteners on human glucose tolerance, Cell. 2022 Sep 1;185(18):3307-3328.e19. doi: 10.1016/j.cell.2022.07.016. Epub 2022 Aug 19.
• Magda Wojtuś, Sebastian Tomaszuk, Polyols – What do we know about their impact on the gut microbiome?, Journal of Education, Health and Sport. 2022 Nov, 12(12):146-151. doi:10.12775/JEHS.2022.12.12.023.
• Samar Y Ahmad i inni, The Effects of Non-Nutritive Artificial Sweeteners, Aspartame and Sucralose, on the Gut Microbiome in Healthy Adults: Secondary Outcomes of a Randomized Double-Blinded Crossover Clinical Trial, Nutrients. 2020 Nov 6;12(11):3408. doi: 10.3390/nu12113408.