एक साल तक चले पशु प्रयोग में, शोधकर्ताओं ने पहली बार लंबे समय तक, कम खुराक वाले तरीके से शरीर पर कृत्रिम स्वीटनर एस्पार्टेम के प्रभाव का मूल्यांकन किया, जो वास्तविकता के करीब है, और पाया कि यह न केवल मस्तिष्क ऊर्जा चयापचय को बाधित करता है, बल्कि हृदय समारोह को भी नुकसान पहुंचा सकता है, भले ही इसका सेवन वर्तमान में प्रमुख संस्थानों द्वारा निर्धारित "स्वीकार्य दैनिक सेवन" से काफी कम हो।

अध्ययन का नेतृत्व स्पेन के सीआईसी बायोमागुन और बायोगिपुज़कोआ हेल्थ रिसर्च इंस्टीट्यूट ने किया था। टीम ने चूहों को शरीर के वजन के अनुसार 7 मिलीग्राम/किलोग्राम की खुराक पर एस्पार्टेम दिया, जो कि डब्ल्यूएचओ, यूरोपीय मेडिसिन एजेंसी और अमेरिकी खाद्य एवं औषधि प्रशासन (50 मिलीग्राम/किग्रा/दिन) द्वारा अनुशंसित ऊपरी सीमा का लगभग छठा हिस्सा है, ताकि पिछले अध्ययनों की सीमाओं से बचा जा सके जो बहुत कम थे और खुराक बहुत अधिक थी। प्रयोग एक साल तक चला, जिसमें 18 चूहों ने हर दो सप्ताह में लगातार तीन दिनों तक एस्पार्टेम लिया, और 14 चूहों ने एक नियंत्रण समूह के रूप में काम किया, जिन्होंने स्वीटनर नहीं लिया।

मस्तिष्क के स्तर पर, शोधकर्ताओं ने पूरे मस्तिष्क और विशिष्ट मस्तिष्क क्षेत्रों में ग्लूकोज की मात्रा को ट्रैक करने के लिए एफडीजी-पीईटी इमेजिंग का उपयोग किया। उन्होंने पाया कि एस्पार्टेम के केवल दो महीने के रुक-रुक कर पूरक के बाद, चूहों के मस्तिष्क में ग्लूकोज की मात्रा काफी बढ़ गई, जो नियंत्रण समूह की तुलना में लगभग दोगुनी थी, यह दर्शाता है कि प्रारंभिक चरण में मस्तिष्क "उच्च ऊर्जा खपत" की स्थिति में था। हालाँकि, लगभग 6 महीनों में, यह ऊर्जा शिखर उलटना शुरू हो गया। 10 महीने तक, एस्पार्टेम-पूरक चूहों के दिमाग में ग्लूकोज जलने का स्तर नियंत्रण समूह की तुलना में लगभग आधा कम था, जिसका मतलब था कि मस्तिष्क, जो लगभग पूरी तरह से ग्लूकोज पर निर्भर था, धीरे-धीरे ऊर्जा से "खत्म" हो गया था।

कुल मिलाकर, ऐसा प्रतीत होता है कि एस्पार्टेम मस्तिष्क को अल्पकालिक उच्च ऊर्जा संग्रहण से ऊर्जा की कमी की दीर्घकालिक स्थिति में स्थानांतरित कर देता है, एक ऐसा पैटर्न जो अनुकूली समायोजन की तुलना में चयापचय तनाव से जुड़ा होने की अधिक संभावना है। आगे चुंबकीय अनुनाद स्पेक्ट्रोस्कोपी विश्लेषण से पता चला कि दो महीनों में, एस्पार्टेम समूह के सेरेब्रल कॉर्टेक्स में एन-एसिटाइल एस्पार्टेट (एनएए), जो न्यूरॉन्स के चयापचय और कार्यात्मक स्थिति को दर्शाता है, लगभग 13% बढ़ गया। हालाँकि, 4 महीने के बाद, यह "सकारात्मक" संकेत गायब हो गया और लगातार खराब होता गया; 8 महीने तक, एस्पार्टेम समूह में लैक्टिक एसिड का स्तर नियंत्रण समूह के लगभग 2.5 गुना था, जो सेलुलर ऊर्जा चयापचय में विकार का संकेत देता है।

शोध बताते हैं कि यह एस्ट्रोसाइट्स और न्यूरॉन्स के बीच चयापचय संबंध से निकटता से संबंधित है: एस्ट्रोसाइट्स ग्लूकोज को लैक्टिक एसिड में परिवर्तित करने के लिए जिम्मेदार हैं जो इन ऊर्जा उपभोक्ताओं को आपूर्ति करने के लिए न्यूरॉन्स द्वारा अधिक आसानी से उपयोग किया जाता है। हालाँकि, जब लैक्टेट लंबे समय तक उच्च स्तर पर रहता है, तो न्यूरॉन्स को प्रभावी ढंग से उपयोग करना मुश्किल होता है। लैक्टिक एसिड स्थानीय रूप से जमा होना शुरू हो जाता है, जिससे मस्तिष्क में ऊर्जा संतुलन टूट जाता है और मस्तिष्क एक समान "आपातकालीन मोड" में प्रवेश कर जाता है। संबंधित तंत्रिका सर्किट की कार्य कुशलता कम हो जाती है, और सीखने की गति, मानसिक सहनशीलता और जटिल कार्य प्रसंस्करण क्षमताएं प्रभावित हो सकती हैं।

इसे सत्यापित करने के लिए, टीम ने स्थानिक शिक्षण और स्मृति परीक्षण करने के लिए बार्न्स भूलभुलैया का उपयोग किया। परिणामों से पता चला कि 4 महीनों में, एस्पार्टेम के पूरक चूहे धीमी गति से चले और प्रशिक्षण के दौरान कम दूरी तय की, और भागने के छेद को खोजने में लगने वाला औसत समय नियंत्रण समूह की तुलना में लगभग दोगुना था, लेकिन यह अंतर सांख्यिकीय रूप से स्थिर नहीं था। आठवें महीने तक, दोनों समूहों के बीच प्रदर्शन का अंतर और भी बढ़ गया। एस्पार्टेम समूह के दो चूहे भी कार्य पूरा करने में विफल रहे। समग्र प्रदर्शन उपरोक्त चयापचय परिवर्तनों के अनुरूप था, जो दर्शाता है कि एस्पार्टेम के दीर्घकालिक सेवन से समस्याओं को हल करने और कार्य करने की उनकी क्षमता कमजोर हो गई थी।

प्रभाव मस्तिष्क तक ही सीमित नहीं हैं. कार्डियक इमेजिंग परीक्षाओं से पता चला कि परीक्षण के अंत में, एस्पार्टेम के पूरक चूहों की हृदय संरचना और कार्य में महत्वपूर्ण परिवर्तन दिखे। वेंट्रिकुलर इजेक्शन दक्षता कम हो गई और प्रति संकुचन रक्त उत्पादन कम हो गया। यद्यपि नग्न आंखों और संरचना को क्षति गंभीर नहीं थी, रक्त पंप करने का कार्य कमजोर हो गया था। लंबी अवधि में, इसका मतलब है कि मस्तिष्क सहित विभिन्न अंगों को रक्त और ऑक्सीजन की थोड़ी अपर्याप्त आपूर्ति मिलती है, जो चयापचय बोझ को और बढ़ा सकती है।

शरीर के वजन और वसा वितरण के संदर्भ में, अध्ययन में पाया गया कि एक वर्ष के भीतर एस्पार्टेम समूह के चूहों में जमा हुआ कुल वसा द्रव्यमान नियंत्रण समूह की तुलना में लगभग 20% कम था, लेकिन यह "वसा हानि" बेहतर चयापचय स्वास्थ्य संकेतकों में तब्दील नहीं हुई। यद्यपि दोनों समूहों का वजन समान था, एस्पार्टेम समूह में वसा वितरण धीरे-धीरे आंत के वसा की ओर झुका, आसपास के अंगों में वसा के अनुपात में वृद्धि और दुबले शरीर के द्रव्यमान में कमी आई। ऐसा माना जाता है कि यह पैटर्न हृदय और चयापचय प्रणाली पर अधिक दबाव डालता है, और आंशिक रूप से हृदय कार्य और मस्तिष्क ऊर्जा उपयोग में परिवर्तन की व्याख्या करता है।

शोध दल ने निष्कर्ष निकाला कि एस्पार्टेम वास्तव में चूहों में वसा के जमाव को लगभग 20% तक कम कर सकता है, लेकिन हल्के हृदय अतिवृद्धि और कम संज्ञानात्मक प्रदर्शन की कीमत पर; दूसरे शब्दों में, जबकि यह स्वीटनर पशु मॉडल में "वसा कम करता है", यह हृदय और संभवतः मस्तिष्क में पैथोफिजियोलॉजिकल परिवर्तनों के साथ होता है। हालाँकि, लेखकों ने इस बात पर भी जोर दिया कि इस अध्ययन की एक महत्वपूर्ण सीमा यह है कि यह वर्तमान में केवल पशु मॉडल पर आधारित है, और मनुष्यों में दीर्घकालिक प्रभावों की पुष्टि अभी तक नहीं की गई है। हालाँकि, परिणाम एस्पार्टेम जैसे व्यापक रूप से उपयोग किए जाने वाले मिठास पर दीर्घकालिक अध्ययन करने के महत्व पर प्रकाश डालते हैं जो दैनिक सेवन स्तर के करीब हैं।

1974 में पहली बार अमेरिकी एफडीए द्वारा अनुमोदित होने के बाद से, एस्पार्टेम (एल-एस्पार्टिल-एल-फेनिलएलनिन मिथाइल एस्टर) अमेरिकी बाजार में सबसे प्रमुख कृत्रिम मिठास में से एक बन गया है और अनुमानित 6,000 खाद्य पदार्थों और पेय पदार्थों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। अतीत में कई अध्ययनों से पता चला है कि यह गंभीर हृदय समस्याओं और सीखने और स्मृति कार्यों में कमी जैसे स्वास्थ्य जोखिमों से जुड़ा है। यह दीर्घकालिक प्रयोग मस्तिष्क ऊर्जा चयापचय और हृदय कार्य के दो आयामों से इस संभावित जोखिम के लिए नए साक्ष्य सुराग प्रदान करता है।