“Så nu giver sødemidler forhøjet blodsukker?” (og tak for lort, Videnskab.dk)

Du har sikkert lagt mærke til, at sødemidler er i vælten igen – det har jeg noget at sige om. Det skyldes en spændende og kontroversiel artikel i tidsskriftet Nature, som jeg jo sådan set allerede har skrevet et indlæg om på engelsk (men som af en eller anden grund aldrig rigtigt fik liftoff) og sidenhen har jeg opdaget noget horribel videnskabsjournalistik om artiklen ovre på videnskab.dk, der drev mig tilbage i blækhuset.

Som sagt, har det hele baggrund i en ny Nature artikel med titlen “Artificial sweeteners induce glucose intolerance by altering the gut microbiota”, altså noget med, at kunstige sødemidler svækker kroppens evne til at optage sukker fra blodet via en ændring i tarmbakterie floraen. I videnskab.dk’s artikel om sagen, er det blevet til “Skelsættende nyt om sødestoffer: Kan øge risiko for fedme”. Ingen af titlerne er alt for heldige, og jeg vil gerne forklare hvorfor. Det korte af det lange er, at det iøvrigt utroligt grundige og gennemarbejdede studie meget, meget stærkt indikerer, at sødemidlet saccharin kan svække glucose tolerancen, altså evnen til at fjerne glucose fra blodet, og at det sker via en modulering af tarmbakteriesammensætningen.

INTRO

Undersøgelsen går gennem en række forsøg for gradvist at opbygge en case for at ikke-kaloriefattige kunstige sødemidler (NAS) kan forårsage glucoseintolerance ved en ændring af tarmens mikrobiota. Glucoseintoleranse er, som sagt, en forringet evne til at fjerne glucose fra blodstrømmen, og dette er en dårlig ting, fordi glucose er en meget reaktiv forbindelse, som reagerer på en temmelig ikke-specifik måde med molekyler, som det møder og danner nye kemiske forbindelser med, et fænomen, der kaldes glykosylering eller glykering. Disse reaktioner forekommer med en hastighed, der er afhængig af koncentrationen af reaktanterne, hvilket betyder, at mere blodsukker er lig med mere glycosylering. Glykosylering ændrer funktionen af molekylerne (tænk på at have et stort skilt i panden), og kan gøre dem immunogene, så vores immunsystem oplever dem som “fremmede”. Vedvarende forhøjet glukose i blodet skader langsomt kredsløbet, øjne, følesansen, smertesansning, nyrer og stort set alt andet, og vil langsomt dræbe dig. Det var mange år med forhøjet blodsukker på grund af sukkersyge, som dræbte en stor del af mine bedsteforældres generation.

I Nature har man valgt et format på deres artikler, hvor resultater og diskussion er blandet sammen, og hvor metodeafsnittet bliver pakket væk (hvor de fleste andre tidsskrifter har en klar opdeling i baggrund, metoder, resultater, diskussion og konklusion) og det er faktisk en god måde at forklare en videnskabelig histore på. Problemet er bare, at Nature ofte kræver utroligt mange data samtidig med, at artiklerne skal være meget korte. Det gør ofte artiklerne meget svære at læse og derudover gemmes metodeafsnittene ofte bag referencerne, og det lader ikke til, at Nature generelt stiller store krav til detaljeniveauet i metoderne, hvilket kan gøre det svært at se, hvad baggrunden for dataene i artiklerne er.

Men artiklen her er allerede nu på vej til at blive lang og hvis du ikke kan magte det, så vil jeg råde dig til bare at læse overskrifterne på de næste afsnit, indtil du når ned til “hvad betyder det så?”

Eksperiment 1 – kunstige sødemidler svækker glukosetolerance HOS MUS

I den første del af forsøget viser forskerne, at de kunstige sødestoffer saccharin, sucralose og aspartam forringer glukosetolerancen, dvs evnen til at rydde glukose fra blodbanen efter indtagelse af 40 mg glukose, en såkaldt oral glukose tolerance test (OGTT). De finder, at glukosetolerancen er forringet, efter at have indtaget de kunstige sødemidler i 11 uger, i forhold til glukose eller vandindtagelse for samme periode (se figuren nedenfor). Forfatterne viser dette for mus, der er blevet fodret med en normal (chow) kost samt for mus på en fedtrig kost (hvilket man også ved fucker glucosetolerancen op). Forfatterne brugte også en del krudt på at vise, at denne forskel ikke kunne skyldes forskelle i vægt, fysisk aktivitet eller energiforbrug i dyrene.

En ting, der er værd at bemærke ved denne del af forsøget er, at virkningen af kunstige sødemidler på glukosetolerancen så ud til at være forskellig imellem sødemiddeltyperne. Saccharin havde den største effekt, med sucralose på andenpladsen, og aspartam havde en effekt sammenlignelig med glukose. Det vil sige, at aspartam stort set ikke så ud til at producere denne effekt på glukose clearance efter en OGTT (riiimeligt vigtigt)! Endvidere så det ud til, at i dette forsøg blev alle sødemiddel grupperne puljet sammen i den statistiske analyse, så det statistiske spørgsmål man stillede var, “er sødemiddel grupperne som et hele forskellige fra grupperne, der fik vand, glucose eller sukrose”. Det ser altså ikke ud til, at der er nogen selvstændig test af, om der er forskel sødemidlerne imellem. På trods af dette, vælger forskerne at fortsætte resten af forsøget med saccharin alene. Dét er lidt videnskabeligt shady, for hvis man vælger noget, fordi det “ser ud som om”, så efterlader det rum til, at bias kan snige sig ind i forsøget. I det konkrete tilfælde betyder lige præcis dét nok ikke så meget, for du og jeg kan godt se i figuren nedenunder, at det ser ud til at saccharin påvirkede glucose tolerancen mest, sucralose næstmest og aspartam slet ikke (i forhold til glucose), men det gør, at nuancerne, som f.eks. at aspartam ikke havde denne effekt og ikke kan rapporteres, fordi der ikke er blevet testet for det. Og dét er et helt praktisk problem, som videnskab.dk’s artikel om det viser er 100% reelt og aktuelt.

Eksperiment 2 – antibiotika forhindrer kunstige sødemidlers effekt på glucose tolerance i mus

Dernæst påviste forskerne, at denne sødemiddel-inducerede glucoseintolerance kan fjernes/ophæves ved administration af antibiotika, hvilket indikerer, at effekten på glucosetolerance bliver medieret af mikroorganismer i tarmen. Jeg vil personligt gætte på, at opdagelsen af dette fænomen skete tilfældigt og førte efterforskerne ned af denne vej med, at sødemidlerne kunne påvirke tarmens bakterieflora. I forsøget afprøvede forskerne to typer af antibiotika, som hver især dræber forskellige typer af bakterier (Gram positive og Gram-negative). Når begge to virkede betyder det, at den sødemiddel-inducerede effekt på blodsukkeret bliver medieret af ændringen i forekomsten af mere end én gruppe af bakterier.

Når man kigger på figuren ser man desuden, at antibiotika reducerede blodsukker niveauerne i alle interventionsgrupperne – også dem der kun havde fået vand, glucose eller sukrose. Det var nyt for mig

Eksperiment 3 – Sødemiddel-induceret glucoseintolerance kan overføres til sødemiddel-naive MUS GENNEM fækale transplantationer

Det næste kapitel i historien som i artiklen bygges op, er at forskerne lavede fækale transplantationer fra mus, der havde indtaget saccharin i nogen tid, til sacchaerin-naive dyr. Efter 6 dage udviste de transplanterede, saccharin-naive dyr den samme svækkede glucosetolerance, som man så i de saccharin-stimulerede dyr. Det er et meget stærkt argument for at saccharin gør det, som forfatterne af artiklen påstår.

Forsøg 4 – saccharin ændrer sammensætningen af tarmfloraen

For at finde ud af, hvad der forårsagede ændringerne i microbiotaen i de saccharin-stimulerede mus, karakteriserede forskerne sammensætningen af hvilke bakterier de fandt i tarmfloraen på musene. Det gjorde de gennem sekventering af 16S rRNA-gen. Dette kan man bruge til at identificere arterne af bakterier i tarmen, da dette gens sekvens er kendt i næsten alle kendte arter.

Denne analyse viste ikke uventet, at saccharin faktisk ændre tarmfloraen. Forekomsten af omkring 20 bakterier, som man kunne bestemme til Bacteroides slægten (genus) eller Clostridiales ordenen, steg efter saccharin indtagelse, mens forekomsten af omkring 20 bakterier, som kunne kortlægges til Clostridiales ordnen eller Lactobacillus Reuterii undertyper, faldt.

Den samme analyse viste, at de dyr, der havde fået transplanteret glucoseintolerance med lort fra saccharinstimulerede dyr, udviste nogle af de samme mønstre i tarmfloraen efter transplantationen, som man så i dyr, blev fodret saccharin. Dette støtter hypotesen om, at tarmfloraen har ændret glucosetolerancen.

Forsøg 5 – Saccharin forårsager ændringer i generne, der er til stede i tarmen

Dernæst lavede forskerne såkaldt shotgun sekventering. Denne analyse bestemmer tilstedeværelsen af gener på tværs af alt DNA oprenset fra afføringsprøver, som altså indholder hele tarmfloraen (også overfaldeceller fra tarmen og selv potentielle mave/tarm parasitter, men det er ikke så relevant i denne sammenhæng). Når de kortlagde de kodende sekvenser i DNAet, som for alle praktiske formål er det samme som gener, fandt de, at forekomsten af visse gener havde ændret sig i forhold til saccharin-naive dyr.

Dette er interessant, fordi det kan give et hint om, hvordan ændringen i tarmfloraen kan modulere glukosetolerance. Saccharin-eksponerede dyr havde en højere forekomst af gener i glycan-nedbrydningsveje. Disse gener er forbundet med fermentering (gæring) af glycaner i kortkædede fedtsyrer (SCFA’er). Forskerne fandt, at tilstedeværelsen af propionat og acetat SCFA’er blev forhøjet i saccharin-eksponerede dyr i overensstemmelse med disse sekventeringsresultater, hvilket altså bekræfter, at fundene fra sekventeringen havde en praktisk overførsel til stofskfitet i tarmen.

Når forskerne kortlagde de gener, der blev fundet i denne shotgun sekventering til specifikke bakterier, fandt de, at en stor del af stigningen i forekomst kunne kortlægges til 5 specifikke bakterier, hvoraf 2 matchede med data fra den tidligere 16S rRNA-sekventering. Altså at der var en større forekomst af gener, hvis sekvenser fandtes i nogle af de typer bakterier, man fandt flere af udfra 16S rRNA sekventeringen. Selvom 2 ud af 5 kan lyde af ikke så meget, er du nødt til at huske, at der er titusindvis af mikrobielle arter i tarmen. Dermed bestyrker det de tidligere fund.

Forsøg 6 – ændringer i tarmens mikrobiota kan fremkaldes ved dyrkning FECES MED SACCHARIN in vitro (ex vivo)

Det næste forskerne gjorde, var at lave lortekulturer (nej, det har ikke noget med Christian Lemmerz at gøre). De dyrkede altså baktiekulturer ud fra afføringsprøver med eller uden saccharin i vækstmediet. De fandt, at dette ændrede sammensætningen af bakteriesammensætning af kulturen, specielt i retning af flere arter fra Bacterioidetes phylum (i overensstemmelse med de ovennævnte resultater).

Derefter transplanterede de kulturer, som var dyrket med eller uden saccharin ind i saccharin-naive dyr og fandt, at dyr der modtag bakterie kulturer, der var groet med saccharin, også udviklede glucoseintolerance.

FORSØG 7 – I en menneskelig kohorte blev NAS FORBRUGET forbundet med en nedsat glukosetolerance (OG metaboliske kontrol Biomarkører)

Efter på den måde at have opbygget en stærk sag for, at saccharins svækker glukosekontrollen i mus, flyttede forskerne det videre arbejde over i mennesker. Fra et igangværende klinisk ernæringsstudie med 381 ikke-diabetiske deltagere, fandt efterforskerne en sammenhæng mellem indtag af NAS og forskellige mål for dårlig glukose tolerance og fucked up stofskifte.

Dette viser sig at være langt den svageste del af undersøgelsen. Der er ingen oplysninger om, hvordan denne population blev udvalgt, ingen oplysninger om spørgeskemaet, der blev brugt til at afklare forbrug af sødemidler, og ingen oplysninger om vægtfordelingen mellem folk, der brugte sædemidler eller ej. Uden disse informationer, ligner det meget en fisketur. Jeg er især interesseret i at vide, om man forsøgte at karakterisere, hvilke kunstige sødestoffer undersøgelsens deltagerne indtog. Dette er relevant, fordi den hyperglykæmiske effekt af sødemidler kun syntes at være til stede for kun saccharin og sucralose, og ikke for aspartam.

Herefter udførte efterforskerne 16S rRNA sekventering af afførings-DNA fra 172 tilfældigt udvalgte personer fra denne kohorte. Dér fandt de, hvad de hævder, er en positiv korrelation mellem brug af sødemidler og tilstedeværelsen af visse mikroorganismer. Det er ikke gjort klart, hvordan NAS forbrug blev scoret og endnu vigtigere, hvordan der blev justeret for såkaldt “multiple testing”. Når man laver mange statistiske tests (de testede sammenhængen mellem sødemiddelindtag med forekomsten af over 3000 bakterier), vil omkring 5% være signifikante positive på grund af den almindelige statistiske variation alene, hvilket er grunden til “korrektion for multiple test” normalt anvendes. Det betyder, at man nedjusterer signifikansen for de enkelte statistiske test, jo flere man laver, så man dermed mindsker risikoen for falsk positive fund. Dette blev ikke gjort her, og hvis det blev gjort, ville det formentlig have “spist” temmelig mange af eller alle påståede statistiske sammenhænge. Det er noget, redaktionen på Naturen skulle have kommenteret på. Det er heller ikke forklaret hvordan disse mønstre af tarmfauna var relateret til fundene i dyreforsøgene, hvilket ville have været meget hjælpsomt. Jeg kan nemlig ikke umiddelbart gennemskue sammenhængen

FORSØG 8 – I en menneskelig interventionsstudie, NAS FORBRUG ÅRSAGEN nedsat glukosetolerance i 4 ud af 7 EMNER

I den næste del af undersøgelsen blev 7 personer (der normalt ikke brugte kunstige sødestoffer) givet saccharin på et niveau svarende til FDAs maksimal acceptabel daglig indtagelse (ADI) i 6 dage. I denne periode udviklede 4 af de 7 personer signifikant hyperglykæmi ved OGTT’er, mens de 3 resterende ikke gjorde. Vigtigt!

Dernæst blev mikrobiota af disse personer karakteriseret. Det konstateredes, at mikrobiotaen var forskellig mellem respondere og non-respondere både før og efter saccharin administration, og at biotaen ændredes med saccharin i responderne, men ikke i non-responderne. Heller ikke her blev ændringerne i mikrobiota relateret til fundene i gnaverne, hvilket er lidt underligt.

Der er rigtigt mange, der har været ude med kniven efter dette studie på grund af de få mennesker i dette delforsøg samt fraværet af en kontrolgruppe, og det er til dels også rigtigt. Antallet af forsøgspersoner skal dels være højt for at undgå at misse ægte sammenhænge på grund af lav statistisk power og dels for sørge for, at de er repræsentative for en befolkning. I grafen ovenover kan man se, at der rent faktisk er signifikante forskelle, selv med så få forsøgsdeltagere. De har godt nok lagt flere tal fra samme personer sammen for de forskellige dage, hvilket igen godt kan vidne om en statistisk fisketur. Det ændrer dog bare ikke på, at fænomenet, på et fundamentalt niveau, ser ud til at være ægte. Denne del af forsøget havde ikke til formål at lave en dybdegående undersøgelse af forholdene i mennesker, men blot at lige lave en hurtig stikprøve på, om det her var noget, der på nogen som helst måde var relevant i mennesker – hvilket det nok er. De store menneskeforsøg, der tester dette, er helt sikkert på vej.

FORSØG 9 – glucoseintolerance kan induceres hos NAS-naive mus GENNEM fækale transplantationer fra HUMAN NAS-responders, men ikke fra ikke-responderende

Dernæst blev der foretaget fækale transplantationer fra både før og efter saccharin “stimulering” fra både saccharin responders og non-respondere til grupper af mus. Interspecies fækal-transplantation, det, synes selv jeg, er en smule mærkeligt (men sjovt). Den svækkede glucosetolerance fra responderne lod sig faktisk overføre til dyrene gennem fækal transplantation fra saccharin stimulerede respondere, men ikke non-respondere (og heller ikke med fækale transplantationer fra før saccharin stimulation).

Men hvad betyder det så?

Med mindre forskerne har manipuleret deres data helt vildt, hvilket jeg tvivler på, så tyder det faktisk på, at saccharin kan svække evnen til at fjerne glukose fra blodbanen, i hvert tilfælde for nogle mennesker!

Men – fordi der er et “men” – det betyder ikke så meget… – Hvorfor? Fordi saccharin ikke bliver brugt i særligt mange produkter længere … Saccharin var 80’ernes kunstige sødemiddel og forbruget i disse dage udgør mindre end 10% af det samlede forbrug af kunstige sødemiddel i den vestlige verden.

Og dét er et problem med undersøgelsen. Den viser, at saccharin ændrer på bakteriefloraen i tarmen på en måde som igen forårsager glukoseintolerance, ikke at  kunstige sødestoffer som sådan gør det. Andre kunstige sødemidler kan gøre det, og de første forsøg i undersøgelsen tyder på, at det er tilfældet for sucralose, men det er ikke et spørgsmål, der forfølges i hele undersøgelsen, selvom forkortelsen NAS, der dækker alle sødemidler bruges rimeligt konsekvent igennem hele artiklen. Og titlen på artiklen er også “Artificial sweeteners induce glucose intolerance by altering the gut microbiota”. Man kunne godt mistænke forfatterne for med vilje at vælge deres titel på denne måde, fordi det har mere impact end hvis de “kun” havde skrevet saccharin i stedet for artificial sweeteners

Men i det store hele er studiet utroligt solidt og det ser ud til at saccharin rent faktisk kan påvirke evnen til at fjerne glukose fra blodbanen. Man kan selvfølgelig diskutere hvilken dosering af saccharin, der skal til, før denne effekt manifesterer sig og det er helt sikkert noget, som vil blive samlet op i kommende forsøg. Overordnet set er der selvfølgelig nogle svagheder ved studiet, men ikke nogle, der egentlig stiller hovedkonklusionen svagere. Skulle jeg have valgt, ville jeg nok have droppet den store kliniske kohorte og istedet brugt flere ressourcer på interventionsforsøg i mennesker, så man kunne have lavet det blændet og i en større gruppe, men sådan kan man altid finde noget at pege på.
 
Noget, der bør overvejes, er, at denne hyperglykæmiske effekt af saccharin sandsynligvis ikke er relateret til, at det er et sødemiddel. Det er givetvis hængt op på en bestemt del af molekylet, som har en arbitrær interaktion med mikrobiotaen. Så selvom sødme i et molekyle er forbundet med bestemte molekylære former og strukturer, betyder det ikke, at alle sødemidler forbundet med den hyperglykæmiske effekt er beskrevet i dette dokument. Saccharin og sucralose ligner ikke engang hinanden, så det er svært at vide hvilken del af dem, der var involveret i denne mekanisme.

Man kan spørge: hvorfor er denne effekt af saccharin ikke dukket op i undersøgelserne andre steder? Der er faktisk en undersøgelse fra 2012, der viste, at saccharin indtag påvirkede glucosekontrollen i rotter (Swithers et al, 2012), så det er ikke helt nyt, men mikrobiota mekanismen er. Jeg har også ledt efter noget lignende i humane studier, og det fremgår, at i de tidligere undersøgelser af kunstige sødestoffer, har efterforskerne enten ikke adskilt sødemiddeltyperne eller ikke undersøgt glukosetolerance. En nylig metaanalyse har vist, at brugen af kunstigesødemidler generelt er både sikkert og at erstatning af sukker med kunstige sødestoffer er forbundet med vægttab (Miller et al, 2014). Dette er ikke nødvendigvis i konflikt med den foreliggende undersøgelse, eftersom brugen af saccharin kun omfatter en lille brøkdel af den samlede brug af kunstige sødemidler. Derfor ville eventuelle negative virkninger fra saccharin have “druknet” i data fra de andre sødemidler.

Hvad er det så med videnskab.dk?

Selvfølgelig har artiklen været behandlet på videnskab.dk, som den jo burde, givet den bevågenhed, den har været genstand for. Men det er blevet gjort med himmelråbende dårlig videnskabsjournalistik.

For det første hedder artiklen på videnskab.dk “Skelsættende nyt om sødestoffer: Kan øge risiko for fedme”, hvilket er helt ude at skide, da studiet dels ikke handler om sødestoffer generelt og dels slet ikke undersøger fedme, men glucosekontrol. Og hvis man endelig skal gå ind i relationen imellem glucoseintolerance og fedme, så er det nok i væsentligt højere grad fedme, der forårsager glucoseintolerance end den anden vej rundt. Den relation er det tydeligt, at journalisten ikke har særligt godt styr på og referencerne til overvægt fortsætter ned gennem artiklen:

Spiser du light-produkter for at holde den slanke linje eller for at tabe dig?

Det bør du måske overveje at lade være med, for light-produkternes kunstige sødemidler kan meget vel have den stik modsatte effekt: Sødestoffer kan sandsynligvis give forhøjet blodsukker og dermed øge risikoen for overvægt, tyder et nyt og meget omfattende studie på.

Ned igennem artiklen omtales delen af studiet som undersøgende “sødestoffer” og ikke saccharin, men siden jeg startede denne artikel, er de steder hvor delforsøgene beskrives blevet rettet til saccharin. Men de steder, hvor fundene beskrives i generelle vendinger, taler de stadig om sødemidler generelt og ikke om saccharin.

Nede i kommentarfeltet har flere personer kommenteret på både det, at studiet ikke omhandler sødemidler generelt; at aspartam faktisk stort set ikke har nogen effekt på glucose tolerance; at studiet slet ikke omhandler overvægt samt at fundene med hensyn til glucosetolerance ikke kan siges at være forårsagende af fedme. Det mest pinlige er så, at journalisten forsvarer sine åbenlyst forkerte dispositioner i kommentarsporet. Siden jeg begyndte på dette indlæg, har de som sagt lavet nogle mindre rettelser i artiklen og skrevet et erratum ind, men det er rendyrket idioti på Trine-Bramsen niveau, at de fastholder titlen på artiklen og fortsat taler om sødemidler generelt, de steder hvor de omtaler studiets fund i generelle vendinger. Far er fucking skuffet. “Puuuuha, videnskab.dk! Dååårlig Videnskab.dk”

REFERENCES

Miller, P. E., & Perez, V. (2014). Low-calorie sweeteners and body weight and composition: a meta-analysis of randomized controlled trials and prospective cohort studies. American Journal of Clinical Nutrition, 100(3), 765–777. doi:10.3945/ajcn.113.082826

Suez, J., Korem, T., Zeevi, D., Zilberman-Schapira, G., Thaiss, C. A., Maza, O., et al. (2014). Artificial sweeteners induce glucose intolerance by altering the gut microbiota. Nature, –. doi:10.1038/nature13793

Ruprecht, W. (2005). The historical development of the consumption of sweeteners – a learning approach. Journal of Evolutionary Economics, 15(3), 247–272.

Leth, T., Fabricius, N., & Fagt, S. (2007). Estimated intake of intense sweeteners from non-alcoholic beverages in Denmark. Food Additives and Contaminants, 24(3), 227–235. doi:10.1080/02652030601019429