Waarom een taks op lightproducten geen slecht idee is

De suikertaks zal ook gelden op lightfrisdranken. Klinkt vreemd, maar zo'n slecht idee is het misschien niet. Kunstmatige zoetstoffen beïnvloeden bacteriën in ons spijsverteringsstelsel mogelijk zo dat ze tot obesitas leiden. Al was dat niet echt de bedoeling.

door Ellen Ruppel Shell

De mensen onder ons die van gebak houden maar er willen uitzien alsof ze ervan af kunnen blijven – we zijn met velen – hebben een haat-liefdeverhouding met artificiële zoetmakers. De schijnbaar magische moleculen zorgen voor een zoete smaak zonder ons met al te veel calorieën op te zadelen. Wereldwijd nemen mensen grote hoeveelheden van deze chemische stoffen tot zich, vooral onder de vorm van aspartaam en sacharine. Ze worden gebruikt om zowat alles, van light-frisdranken tot tandpasta, een goede smaak te geven. Sommigen maken zich hierover zorgen. Ze vermoeden dat al deze zoetigheid ons lichaam verborgen kosten aanrekent, ook al kon de wetenschap tot nu toe alleen een aantal vage links met problemen aantonen.

Vorig jaar echter kwam een team van Israëlische wetenschappers met sterkere argumenten naar buiten. Na onderzoek met muizen concludeerden ze dat het innemen van artificiële zoetmakers zou kunnen leiden tot – schrik niet – obesitas en eraan gerelateerde aandoeningen zoals diabetes. Ze waren niet de eersten die deze link bij proefdieren aantoonden, maar het ging wel om de eerste studie die een plausibele oorzaak kon vinden: de zoetstoffen lijken de populatie van de bacteriën in het spijsverteringstelsel te veranderen. Het gaat om de bacteriën die het metabolisme regelen, wat voedsel omzet in energie. Het onderzoeksresultaat suggereert dat dit ook bij de mens het geval kan zijn.

Bij mensen wordt, net als bij muizen, de mogelijkheid om voedsel te verteren en er energie uit te putten niet alleen door onze genen bepaald, maar ook door de activiteit van biljoenen in ons spijsverteringstelsel levende microben. Samen vormen deze bacteriën de darmflora. De Israëlische studie suggereert nu dat kunstmatige zoetstoffen die populaties bacteriën versterken die het meest efficiënt energie uit ons voedsel halen, en die energie omzetten in vetten. Met andere woorden, artificiële zoetmakers zouden die bacteriën kunnen bevoordelen die ons meer calorieën leveren. Calorieën die dan hun weg vinden naar heupen, dijen en middenrif, zegt Peter Turnbaugh van de Universiteit van California, San Francisco. Turnbaugh is een expert in de interactie tussen bacteriën en het metabolisme.

Bacteriële vraatzucht
Voor het Israëlische experiment kregen tien weken oude muizen dagelijks een dosis aspartaam, sucralose of sacharine. Een andere cluster muizen kreeg water waarin een van de twee natuurlijke suikers, glucose of sucrose, was opgenomen. Na elf weken waren de proefdieren die de natuurlijke suikers hadden gekregen nog volkomen gezond. De muizen die de artificiële zoetmakers hadden gekregen, vertoonden echter een abnormaal hoge bloedsuikerspiegel. Dit was een indicatie dat hun weefsels het moeilijk hadden om de  glucose uit het bloed te absorberen. Als niet wordt ingegrepen, dan kan deze ‘glucose-intolerantie’ tot heel wat medische problemen leiden, zoals diabetes en een verhoogd risico op lever- en hartaandoeningen.

De proefdieren die de artificiële zoetmakers hadden gekregen, vertoonden een abnormaal hoge bloedsuikerspiegel

Maar dit bleek omkeerbaar: nadat de muizen met breed­spectrum antibiotica waren behandeld om alle bacteriën in het spijsverteringstelsel te doden, bleek de microbiële populatie zich in haar oorspronkelijke toestand en balans te herstellen. Ook de opname van glucose uit het bloed werd weer normaal.

De onderzoekers ontdekten ook dat de microbiële populaties die het met artificiële zoetmakers zo goed doen, dezelfde zijn als deze die overvloedig aanwezig zijn in het spijsverteringstelsel van genetisch obese muizen. Jeffrey Gordon, als medicus en bioloog verbonden aan Washington University in St. Louis, ontdekte dat deze relatie tussen bacteriën en obesitas geen toeval is. Hij stelde vast dat meer dan 90 procent van alle bacteriële soorten in het spijsverteringstelsel uit niet meer dan twee subgroepen bestaat – Bacteroidetes en Firmicutes. Gordon en zijn team toonden jaren geleden al aan dat genetisch obese muizen (de dieren ontberen het vermogen leptine aan te maken, een hormoon dat de eetlust afremt) 50 procent minder Bacteroidetes en 50 procent meer Firmicutes in het spijsverteringstelsel hadden dan normale muizen. Als ze een staal van de bacteriële populatie Firmicutes van de obese muizen naar de muizen met een normaal gewicht transfereerden, werden de normale muizen zwaarder. De verklaring voor deze respons is volgens Gordon tweevoudig: Firmicutes-bacteriën die van de obese muizen werden getransfereerd, maakten meer enzymen aan die de dieren hielpen om meer energie uit hun voeding te halen. Daarnaast manipuleerden de bacteriën de genen van de normale muizen zo dat die meer vetten gingen opslaan dan dat ze ze als energiebron gebruikten.

Gordon gaat ervan uit dat in het menselijk lichaam iets soortgelijks gebeurt. Hij ontdekte dat er naar verhouding meer Bacteroidetes dan Firmicutes voorkomen als te zware mensen door een dieet met minder vetten of minder koolhydraten gewicht verliezen. Microbioloog David Relman van Stanford University zegt dat dit suggereert dat de bacteriën in het menselijke spijsverteringstelsel niet alleen het vermogen beïnvloeden uit ons voedsel calorieën te halen en er energie mee op te slaan, maar ook een impact hebben op de hormonenbalans. Zoals bijvoorbeeld op het hormoon leptine dat ons eetgedrag regelt en sommigen in om het even welke situatie meer doet eten dan anderen.

De hamvraag is nu of artificiële zoetstoffen mensen echt ziek en te dik kunnen maken. Segal denkt dat ze dat in bepaalde gevallen waarschijnlijk effectief doen. Hij en zijn team analyseerden een database met gegevens van 381 mannen en vrouwen. Ze stelden vast dat zij die artificiële zoetmakers gebruikten, meer dan anderen de neiging hadden overgewicht te vertonen. Deze mensen liepen ook een groter risico op een verstoorde glucosetolerantie. Obesitas is inderdaad een goed bekende risicofactor voor het ontwikkelen van glucose-intolerantie en van ernstiger aan glucose gerelateerde aandoeningen, zoals diabetes.

Deze patronen tonen echter niet aan dat het de zoetstoffen zijn die de problemen veroorzaakten. Het is goed mogelijk dat mensen met overgewicht gewoon sneller dan anderen naar artificiële zoetstoffen grijpen. Het team van Segal ging dus een stap verder. Ze testten het verband rechtstreeks in een kleine groep gezonde volwassen mannelijke vrijwilligers met een normaal lichaamsgewicht. De mannen hadden een afschuw van kunstmatige zoetmakers. Na vijf dagen consumptie van de door de Amerikaanse Food and Drug Administration opgelegde maximale dosis sacharine vertoonden vier van de zeven proefpersonen een gereduceerde glucoserespons en een abrupte verandering in de microbenpopulatie van het spijsverteringstelsel. De drie vrijwilligers bij wie de glucosetolerantie niet verzwakte, vertoonden in die microbenpopulatie geen verandering.

Hoewel dus niet iedereen voor dit effect gevoelig is, zijn wetenschappers overtuigd van het nut van vervolgonderzoek. In hun paper concludeerden de Israëlische onderzoekers dat artificiële zoetstoffen ‘rechtstreeks kunnen hebben bijgedragen tot het verergeren van de epidemie die ze eigenlijk moesten bestrijden’ – wat betekent dat de zoetstoffen minstens sommigen van ons misschien zwaarder en zieker kunnen maken'.

Een oorzaak-gevolgketen van zoetstoffen via microben naar obesitas zou sommige raadsels rond obese mensen kunnen verklaren. Dat zegt gastro-enteroloog Ilseung Cho van de Universiteit van New York. Hij onderzoekt de rol van bacteriën in het menselijk spijsverteringstelsel bij ziektes. Cho wijst erop dat onderzoek aantoont dat de meeste mensen die om af te vallen van suiker overstappen naar laagcalorische zoetmakers, er niet in slagen dat doel binnen de verwachte tijd te bereiken. ‘Al jaren vermoeden we dat veranderingen in de bacteriën van het spijsverteringstelsel bij obesitas een rol kunnen spelen,’ zegt hij, ‘ook al is het moeilijk dit effect precies aan te tonen.’

Sacharine heeft een significante invloed op de microbenbalans in ons spijsverteringssysteem

Cho voegt daar wel aan toe dat het duidelijk is dat ‘om het even welk normaal dieet een belangrijke impact op de bacteriële populatie van het spijsverteringstelsel kan hebben. We weten dat we door het gebruiken van niet-nutritieve zoetmakers niet het verwachte gewichtsverlies zien optreden. Een ommekeer in de balans van de bacteriën in het spijsverteringstelsel is daar mogelijk de oorzaak van. Vooral als het gaat om een ommekeer die resulteert in een verandering van de hormoonbalansen. Een hormoon werkt als een krachtenmultiplicator – en als een verandering in de spijsverteringsmicroben een impact heeft op de hormonen die ons eetgedrag controleren, dan zou dat heel wat verklaren.’

Microben vs. genen
Natuurlijk moeten nog heel wat vragen worden beantwoord. Cathryn Nagler, als pathologe verbonden aan de Universiteit van Chicago, en expert darmflora en voedselallergieën, stelt dat de enorme genetische variaties in mensen extrapolaties vanuit muizen moeilijk maken. ‘Toch vond ik de data erg indrukwekkend’, zegt ze over het Israëlische onderzoek. Stanfords Relman is het ermee eens dat onderzoek met knaagdieren niet altijd reflecteert wat in mensen gebeurt. ‘De dieren in deze studies zijn meestal genetisch identiek aan elkaar, terwijl bij mensen een verschil in levensstijl en genetische verschillen een belangrijke rol kunnen spelen’, zegt hij. De constellatie van microben in een menselijk lichaam is een weerspiegeling van de individuele historiek van dat lichaam.

‘Het microbioom is een component van een complexe puzzel’, gaat Relman verder. ‘En soms zijn de genen zo sterk dat ze de microbiota overheersen.’ Genetische verschillen zouden bijvoorbeeld kunnen verklaren waarom bij slechts vier van de zeven sacharine gebruikende mannen een verandering in de bacteriën van het spijsverteringstelsel is waargenomen. Als iemand genetisch voorbestemd is om obees te worden en een dieet volgt dat de ontwikkeling van obesitas versterkt, dan kunnen de microben zo veranderen dat ze uit dat dieet voordeel halen en het effect nog versterken.

De Israëlische onderzoekers zijn het ermee eens dat het nog veel te vroeg is om te concluderen dat kunstmatige zoetstoffen stofwisselingsproblemen kunnen veroorzaken. Ze zijn er, samen met andere wetenschappers, echter wel van overtuigd dat minstens één ervan – sacharine – een significante invloed heeft op de balans van de microben in het menselijke spijsverteringstelsel. ‘De bewijzen hiervoor zijn erg indrukwekkend,’ zegt Turnbaugh. ‘Er gebeurt daar écht wel iets.’ Segal neemt alvast geen risico’s meer: hij is voor zijn kopje koffie bij het ontbijt van een artificiële zoetstof naar een natuurlijke zoetmaker overgeschakeld.

Dit artikel verscheen eerder in Eos mei 2015, in de Scientific American-katern.