参与者筛选与随机化
纳入符合标准的健康成人并随机分配处理顺序，以减少偏倚。
通过广告招募，筛选符合纳入/排除标准的参与者，签署知情同意，并在mock MRI中练习卧位饮水。最终30名参与者（15男15女）完成6次访视。处理顺序由研究助理利用R软件的sample函数随机生成，确保每种饮料在40个顺序中均衡出现。
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不同甜味剂风味水的大脑和生理反应：健康年轻成人的随机交叉研究
Brain and physiological responses to flavored waters with different sweeteners: a randomized crossover study in healthy young adults
实验完整度
高包含随机交叉人体试验，涉及脑成像（CBF）、胃排空（MRI）、血液生化（血糖、胰岛素）和主观食欲评分等多层级验证。
主要模型
健康年轻成人（18-30岁，BMI 18.5-25）
重点核对
参与者纳入标准：右利手、年龄18-30岁、BMI>18.5且<25、血红蛋白浓度足够、无影响研究结果的药物使用史 处理饮料：500mL水或等甜柠檬-青柠风味水，含25克蔗糖、三氯蔗糖、甜叶菊提取物、罗汉果提取物、阿洛酮糖+甜叶菊提取物 测量时间点：基线及摄入后5、30分钟脑CBF；基线及25、45分钟胃内容物体积；摄入后5、15、30、45、60分钟血样 参与者禁食：前一晚22:00后禁食（除水），饮水允许至访视前90分钟 统计方法：线性混合模型，包括随机截距，固定效应包括处理、全局CBF、处理顺序和性别
摘要
背景：低卡无卡路里甜味剂（LNCS）不提供能量，但通过甜味提供享乐体验。与糖相比，LNCS可能对参与食物摄入和奖赏的大脑区域产生不同影响。目的：本研究确定了摄入以蔗糖或LNCS甜化的风味水后大脑活动的变化及对生理标志物的影响。方法：30名健康参与者进行随机交叉研究，包含6种处理。参与者在隔夜禁食后接受磁共振成像，包括动脉自旋标记测量脑血流量（CBF），在摄入500mL饮料前后进行：水或等甜风味水含有25克蔗糖、三氯蔗糖、甜叶菊提取物、阿洛酮糖+甜叶菊提取物或罗汉果提取物。在基线和5、30分钟测量CBF；在基线和25、45分钟测量胃内容物体积。测量血清胰岛素和葡萄糖，参与者在每次访视中评估食欲和口渴。数据用线性混合模型分析。结果：主要：下丘脑CBF不受任何饮料的差异影响。在腹侧被盖区（中脑），处理效应不同，蔗糖水摄入后30分钟ΔCBF低于水、三氯蔗糖和罗汉果汁饮料（差异：约8%±3%；所有PFDR<0.05）。探索性全脑分析显示，与蔗糖相比，摄入阿洛酮糖+甜叶菊（杏仁核）和甜叶菊（壳核）后CBF增加（PFWE<0.05）。尽管其低能量含量，阿洛酮糖+甜叶菊延迟胃排空与蔗糖相似，而只有蔗糖增加葡萄糖和胰岛素浓度。结论：尽管含有LNCS的风味水大多与水产生相似的神经和胃肠道反应，但与25克蔗糖相比，它们对大脑产生一些独特效应，特别是在奖赏相关脑区。进一步探索阿洛酮糖和甜叶菊的神经和生理效应以及剂量依赖性研究是有必要的。本研究在clinicaltrials.gov注册为NCT05575687。关键词：甜味剂、脑成像、脑血流量、胃排空、葡萄糖、胰岛素、食欲、磁共振成像。
实验结论
提炼研究问题、关键发现与证据，快速把握文章的核心贡献。
- 研究问题
- 摄入不同甜味剂（蔗糖或LNCS）甜化的风味水后，脑活动变化及生理标志物（血糖、胰岛素、胃排空）有何差异？
- 核心机制
- 蔗糖和低卡甜味剂对中脑腹侧被盖区（VTA）等奖赏相关脑区的脑血流量影响不同，可能与能量感知和饱腹信号有关；阿洛酮糖+甜叶菊延迟胃排空可能与阿洛酮糖诱导的GLP-1释放有关，但该研究未直接测量GLP-1。
- 主要证据
- 30名健康参与者随机交叉试验，MRI测量脑CBF（下丘脑、VTA等），MRI测量胃排空，血液测量血糖和胰岛素。结果显示下丘脑CBF无差异，但蔗糖与三氯蔗糖、罗汉果和水相比在VTA ΔCBF（30分钟）出现差异；探索性分析显示阿洛酮糖+甜叶菊和甜叶菊在杏仁核和壳核的CBF变化与蔗糖不同。
- 研究意义
- 研究提示某些非营养性甜味剂可能具有特定的神经和胃肠道效应，尽管其能量含量极低，为未来探索甜叶菊和阿洛酮糖的神经和生理效应提供方向。
研究路径
按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。
饮料配制与盲法
确保等甜度和盲法实施，减少主观偏差。
饮料由Tate & Lyle创新中心制作，提供500mL巴氏杀菌塑料瓶装，标签为A-F，外观一致（清澈液体）。水处理未加风味，因无法匹配，因此部分盲法。参与者需在5分钟内通过吸管完成饮用。
脑部MRI扫描（CBF）
评估不同甜味剂对脑区域CBF的急性效应，特别是下丘脑和奖赏脑区。
使用3T Philips Ingenia Elition X MRI扫描仪，在禁食状态下进行基线扫描，包括解剖扫描和伪连续ASL灌注扫描。摄入饮料后5分钟和30分钟重复灌注扫描。CBF数据经FSL和BASIL处理，提取ROI平均CBF，并标准化为全局CBF百分比。
胃部MRI扫描（GCV）
测量胃内容物体积，评估不同甜味剂对胃排空的影响。
使用2D turbo spin echo序列进行胃部扫描，获取胃内容物图像，通过深度学习nnU-Net框架进行分割，计算总胃内容物体积。扫描在基线、T=25分钟和T=45分钟进行。
血液样本采集与分析
评估不同甜味剂对血糖和胰岛素水平的影响。
在每次访视（除水处理外）的前臂静脉留置导管采血，在摄入前后多个时间点采集血液，分离血浆，于-80°C保存后批量分析。血糖使用Atellica CH分析仪，胰岛素使用IMMULITE 1000。
主观评分
评估不同甜味剂对食欲、口渴和主观感受的影响。
参与者通过视觉模拟评分（VAS）评估饥饿、饱腹、进食欲望、腹胀、健康感和口渴，在基线及20、30、45、60分钟进行。摄入首口后立即评分可口性和甜度。
统计分析
比较不同处理间的差异，考虑重复测量和协变量。
使用线性混合模型分析数据，固定因素包括处理、时间（处理×时间交互）、序数、性别（如适用），随机因素为参与者。对于CBF ROI分析，基线、顺序和性别作为协变量。进行多重比较校正（FDR或FWE）。
研究方法
按研究目的归类文中使用的方法，便于定位所需技术。
产品清单
| 实验环节 | 名称 | 品牌 | 货号 |
|---|---|---|---|
| 脑部MRI成像 | 飞利浦Ingenia Elition X | Philips | -- |
| dStream体部线圈 | Philips | -- | |
| 32通道头线圈 | Philips | -- | |
| 血液样本分析 | Atellica CH葡萄糖己糖激酶_3（GluH_3）试剂盒 | Siemens Healthineers | -- |
| Atellica CH分析仪 | Siemens Healthineers | -- | |
| IMMULITE 1000胰岛素检测 | Siemens Healthineers | -- | |
| Atellica IM分析仪 | Siemens Healthineers | -- | |
| 饮料配制 | 蔗糖 | -- | -- |
| 三氯蔗糖 | -- | -- | |
| 甜叶菊提取物 | -- | -- | |
| 阿洛酮糖 | -- | -- | |
| 罗汉果提取物 | -- | -- | |
| 冲洗袋 | -- | -- |
关键环节
汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。
| 环节 | 核对要点 |
|---|---|
| 参与者筛选 | 年龄范围18-30岁，BMI>18.5且<25，右利手，无疾病和药物使用，戒烟等；需要核对筛选标准的一致性 阅读提示：Participants 部分 |
| 饮料处理 | 饮料成分和等甜度：500mL水或柠檬-青柠风味水，含蔗糖25克（97千卡），或其他甜味剂（三氯蔗糖、甜叶菊提取物、罗汉果提取物、阿洛酮糖25克+甜叶菊提取物），确保等甜；水处理无风味 阅读提示：Treatments 部分及 Supplementary Table 1 |
| MRI扫描 | 扫描参数：3T Philips扫描仪，ASL参数（标记距离90mm，PLD 1800ms），扫描时间点（基线、5、30分钟），ROI定义（下丘脑、NAcc、VTA、SN），全局CBF校正 阅读提示：MRI scanning 和 MRI image analysis 部分 |
| 胃排空测量 | 胃部MRI扫描参数（2D TSE序列），时间点（基线、25、45分钟），胃内容物体积分割方法（nnU-Net），以及手动校正 阅读提示：Stomach scan image analysis 部分 |
| 血液生化分析 | 采血时间点（5、15、30、45、60分钟），血糖和胰岛素测定方法（Atellica CH和IMMULITE），检测范围，样品处理（离心、存储） 阅读提示：Blood sample collection and analysis 部分 |
| 统计模型 | 线性混合模型的具体设定（固定效应：处理、时间、交互、协变量[全局CBF、顺序、性别]；随机效应：参与者），多重比较校正（FDR、FWE），以及盲法实施 阅读提示：Statistical analysis 部分 |