非营养性甜味剂对斑马鱼葡萄糖稳态的神经内分泌及肠道菌群协同调控机制研究

本研究针对非营养性甜味剂（NNS）潜在健康风险，通过斑马鱼模型系统探究了蔗糖素（Su）和甜菊糖苷（St）单独及联合暴露对神经行为、代谢稳态及肠道菌群的影响。研究发现，100 ppb浓度下NNS可诱导焦虑/抑郁样行为、记忆损伤及高血糖，并显著改变AChE活性、5-HT水平和皮质醇分泌。尤为重要的是，联合暴露呈现协同毒性，且肠道菌群中Proteobacteria与Firmicutes/Bacteroidetes比例变化与神经代谢紊乱显著相关。该成果为评估NNS环境健康风险提供了多维度证据链，对食品安全监管具有重要启示。

　　

随着代糖食品的普及，非营养性甜味剂（NNS）的环境残留与健康风险引发广泛关注。蔗糖素（Sucralose）和甜菊糖苷（Stevia）作为典型人工/天然甜味剂，虽被认定为"零热量"，但其对神经内分泌和代谢的潜在影响仍存争议。既往研究多聚焦单一物质急性暴露，而现实中人类和环境生物往往面临多种甜味剂的长期复合暴露。更关键的是，NNS如何通过"肠-脑轴"调控葡萄糖稳态的机制尚未阐明。

针对这一科学盲区，国内研究团队在《Environmental Technology》发表最新成果，首次系统评估了Su和St单独及联合暴露对斑马鱼（Danio rerio）的神经行为、代谢参数及肠道菌群的协同影响。研究采用100 ppb环境相关浓度，通过30天慢性暴露实验，结合创新性的多维度分析框架：包括镜像攻击测试量化攻击性、新型物体识别评估记忆功能、ELISA检测神经递质（5-HT）和应激激素（皮质醇），以及16S rRNA测序解析肠道菌群变化。

关键实验技术
研究采用成年AB系斑马鱼，设置对照组、单独暴露组（100 ppb Su或St）及三种比例混合组（50:50、75:25、25:75）。通过标准化行为学装置记录光暗偏好、社交互动等指标；采用Bradford法测定脑组织蛋白含量，DTNB比色法分析AChE活性；利用Illumina NovSeq平台对肠道菌群V3-V4区进行高通量测序，通过UPGMA聚类比较群落差异。

神经行为学改变
在光暗测试中，所有暴露组斑马鱼在明区的停留时间减少25-38%，其中Su+St（25:75）组表现最显著，提示NNS诱发焦虑样行为。社交互动测试显示，单独Su暴露使鱼类社交时间降低42%，而联合暴露组出现剂量依赖性抑制，表明甜味剂组合可能放大抑郁效应。令人惊讶的是，镜像攻击实验揭示Su单独暴露组的攻击行为较对照组增加2.1倍，暗示甜味剂可能通过未知通路增强攻击性。

神经内分泌紊乱
分子水平检测发现：1）脑AChE活性在St暴露组下降31%，且与记忆缺陷呈正相关（r=0.82）；2）血清素（5-HT）水平在Su+St（75:25）组骤降至对照组的53%，这与抑郁样行为高度吻合；3）皮质醇呈现双相变化——单独暴露组升高1.8倍，而高St比例混合组反降28%，提示不同NNS可能通过下丘脑-垂体-肾间轴（HPI）产生拮抗效应。

代谢与菌群共变
葡萄糖耐量测试显示所有暴露组出现胰岛素抵抗，其中Su+St（50:50）组的血糖峰值较对照高62%。菌群分析揭示关键变化：1）Proteobacteria在混合组占比达41.7%（对照仅18.3%）；2）产SCFAs菌属（如Lactobacillus）减少50-70%；3）T5组（25:75）出现反常的α多样性激增（Shannon指数5.12 vs 对照4.22），可能与St的益生元特性有关。

这项研究首次揭示NNS复合暴露通过"菌群-代谢-神经"三联轴产生协同毒性。其创新性体现在：1）证实环境浓度下Su和St可破坏葡萄糖稳态，且组合效应非简单叠加；2）发现Proteobacteria/Firmicutes比值变化与神经行为异常存在剂量-效应关系；3）提出SCFAs代谢紊乱可能是AChE抑制和5-HT耗竭的关键中介。这些发现为修订NNS安全阈值提供了实验依据，对理解代谢综合征的环境病因具有范式意义。

研究同时引发新的科学思考：为何25:75比例组呈现独特的菌群响应模式？这是否暗示低剂量St可能激活代偿性保护机制？未来需结合代谢组学进一步解析Su-St互作的分子开关。该成果直接呼应联合国可持续发展目标（SDG 3良好健康与福祉），为制定基于"One Health"理念的甜味剂管理策略奠定了理论基础。