具有代谢惰性特征的人工甜味剂,至今已有超过20种广泛应用于不同国家和地区的食品和制药行业。但近年来,人工甜味剂的使用对机体健康的影响颇具争议,主要是以食品添加剂形式存在的非营养型甜味剂的消费。最近研究表明,甜味剂可能具有改变食欲或葡萄糖代谢的生理作用,而且在流行病学研究中,甜味剂与许多不良代谢结果相关,包括肥胖、糖尿病等代谢综合症。但是,关于甜味剂的长期使用对饮食行为及葡萄糖代谢的影响仍存在很多争议,而且对于造成上述现象的机制尚未完全清楚,同时对是否可以通过饮食调节途径改变葡萄糖代谢异常的研究尚不明确。因此,本论文以C57BL/6小鼠、ICR小鼠、甜味受体Tas1r3敲除小鼠和无菌小鼠为实验动物,采用动物行为学、Western blot、实时荧光PCR及ELISA等多种方法相结合,首先分析了人工甜味剂长期暴露对小鼠摄食量、饮水量、体重及葡萄糖耐受性的影响;其次分析了三氯蔗糖暴露对肠道甜味受体和葡萄糖转运体的影响,探究基于甜味感受信号通路阐析葡萄糖耐受性受损的可能分子机制。最后,我们还探究了降低日粮中可消化淀粉含量是否可以改善人工甜味剂带来的负面结果。研究结果如下:1.人工甜味剂通过甜味信号通路诱发小鼠葡萄糖耐受性受损不同甜度(8、10、12、14、16和18)三氯蔗糖、AK糖和糖精持续12~18周暴露6周龄雄性C57BL/6小鼠,纯净水暴露小鼠为空白对照组。结果发现:甜味剂暴露过程中,与对照组小鼠相比,人工甜味剂的长期暴露诱发小鼠血糖显著升高和葡萄糖耐受性受损,升高程度及耐受性受损程度与暴露时间呈正相关性。进一步通过甜度为8~14的三氯蔗糖暴露Tas1r3基因敲除小鼠和无菌小鼠进行暴露12周实验,发现甜味剂暴露对无菌小鼠与野生型小鼠具有相同的葡萄糖耐受性受损作用,但甜味剂对Tas1r3基因敲除小鼠血糖耐受性无影响。上述结果表明,甜味信号通路是潜在的人工甜味剂长期暴露诱发机体葡萄糖不耐受的作用靶点。2.人工甜味剂长期暴露上调甜味受体及葡萄糖转运体表达丰度甜度8~18三氯蔗糖暴露野生型小鼠,荧光定量PCR方法检测甜味受体基因(Tas1r2、Tas1r3)和葡萄糖转运载体基因(Sglt-1、Glut2)在不同区段小肠中表达(包括十二指肠段、空肠前段、空肠中段、空肠后段和回肠段),结果发现:人工甜味暴露均会上调甜味受体和葡萄糖转运载体在5个肠段表达丰度,其中在十二指肠段上调作用最大;另外Tas1r2和Tas1r3上调作用与三氯蔗糖甜度呈正相关性,而Sglt-1、Glut2的表达随着三氯蔗糖甜度的升高先增强后减弱,且在三氯蔗糖甜度为12时达到最高水平。上述结果表明,甜味剂的加入可能通过增强甜味信号调控葡萄糖转运载体表达,从而实现其葡萄糖耐受性调节。3.日粮中可消化淀粉含量降低改善人工甜味剂诱发小鼠糖代谢紊乱不同可消化淀粉含量(55%、44%和33%,m/m)日粮、甜度12三氯蔗糖暴露6周龄雄性ICR小鼠,可消化淀粉含量66%(m/m)日粮、甜度12三氯蔗糖暴露小鼠为对照组,可消化淀粉含量66%(m/m)日粮、纯净水暴露小鼠为空白对照组。结果发现:三氯蔗糖暴露会导致糖代谢功能紊乱,包括血糖、胰岛素抵抗、甜味受体、葡萄糖转运载体和碳水化合物的吸收显著增加;通过对上述指标的正向调节,日粮中可消化淀粉含量降低改善人工甜味剂诱发小鼠糖代谢紊乱,且可消化淀粉含量33%(m/m)日粮效果最显著。进一步通过可消化淀粉含量66%(m/m)日粮、不同甜度不同甜味剂(甜度10的AK糖、甜度8的糖精)暴露6周龄雄性C57BL/6小鼠6周后,降低日粮中可消化淀粉含量(33%,m/m)暴露6周,发现通过正向调节血糖、胰岛素抵抗、甜味受体、葡萄糖转运载体和碳水化合物的吸收,可消化淀粉含量33%(m/m)日粮可显著改善人工甜味剂诱发小鼠糖代谢紊乱。上述结果表明,饮食调节通过增强甜味信号调控葡萄糖转运载体表达,调节葡萄糖耐受性,改善葡萄糖代谢异常。总之,通过上述研究结果我们证明了,甜味信号途径是人工甜味剂诱发机体葡萄糖耐受性受损的潜在靶点,通过降低日粮中的可消化淀粉含量可以大大改善人工甜味剂诱发的葡萄糖代谢紊乱,诠释了人工甜味剂诱发葡萄糖耐受性受损和饮食调控的机制。上述研究结果可能为明确人工甜味剂诱发葡萄糖耐受性受损机制提供支撑,同时为缓解糖代谢紊乱奠定基础。