Схема кишечника к мозгу определяет предпочтения сахара и может объяснить тягу к сахару

Небольшое количество дополнительного сахара может заставить нас жаждать чего угодно, от печенья до приправ, до кофе, сдавленного взбитыми сливками. Но его сладость не полностью объясняет наше желание. Вместо этого новое исследование показывает, что эта волшебная молекула имеет обратный канал к мозгу.

Как и другие сладкие на вкус вещи, сахар вызывает специфические вкусовые рецепторы на языке. Но он также включает совершенно отдельный неврологический путь — тот, который начинается в кишечнике, исследователь Медицинского института Говарда Хьюза Чарльз Цукер и его коллеги сообщают 15 апреля 2020 года в журнале Nature .

Эксперименты с мышами показали, что в кишечнике сигналы, предвещающие прибытие сахара, попадают в мозг, где они питают аппетит к большему. Этот путь кишечника к мозгу кажется разборчивым, реагирующим только на молекулы сахара, а не на искусственные подсластители.

Ученые уже знали, что сахар оказывает уникальный контроль над мозгом. Например, исследование, проведенное в 2008 году, показало, что мыши, не обладающие способностью ощущать сладость, могут по-прежнему предпочитать сахар. Открытие командой Цукера пути восприятия сахара помогает объяснить, почему сахар особенный — и указывает на способы, которыми мы могли бы подавить наш ненасытный аппетит к нему.

«Нам необходимо разделить понятия« сладкое »и« сахар », — говорит Цукер, нейробиолог из Колумбийского университета. «Сладко нравится, сахар хочет. Эта новая работа раскрывает нервную основу для предпочтения сахара».

Сладкие вещи

Термин «сахар» — это общий термин, охватывающий ряд веществ, которые наши тела используют в качестве топлива. Употребление сахара активирует систему вознаграждения мозга, заставляя людей и мышей чувствовать себя хорошо. Однако в мире, где рафинированного сахара много, этот глубоко укоренившийся аппетит может выйти из-под контроля. Среднегодовое потребление сахара в Америке выросло с менее чем 10 фунтов в конце 1800-х годов до более чем 100 фунтов сегодня. Это увеличение связано с издержками: исследования связывают избыточное потребление сахара с многочисленными проблемами со здоровьем, включая ожирение и диабет 2 типа.

Ранее работа Цукера показала, что сахар и искусственные подсластители включают одну и ту же систему восприятия вкуса. Попав в рот, эти молекулы активируют рецепторы сладкого вкуса на вкусовых рецепторах, инициируя сигналы, которые поступают в ту часть мозга, которая обрабатывает сладость.

Но сахар влияет на поведение так, как это делает искусственный подсластитель. Команда Цукера провела тест на сахарную пудру против подсластителя Acesulfame K, который используется в диетической содовой, подслащивающих пакетах и ​​других продуктах. Предлагая воду с подсластителем или с сахаром, мыши сначала пили оба, но в течение двух дней переключались почти исключительно на сахарную воду. «Мы рассуждали, что эта неутолимая мотивация, которую животное имеет для потребления сахара, а не сладости, может иметь нейронную основу», — говорит Цукер.

Сахарная цепь

Визуализируя активность мозга, когда грызуны потребляют сахар, а не искусственный подсластитель или воду, исследователи впервые определили область мозга, которая реагирует исключительно на сахар: каудальное ядро ​​одиночного тракта (cNST). Обнаруженный в стволе головного мозга, отдельно от того, где мыши обрабатывают вкус, cNST является центром информации о состоянии организма.

Команда определила, что путь к cNST начинается в слизистой оболочке кишечника. Там сенсорные молекулы вызывают сигнал, который проходит через блуждающий нерв, который обеспечивает прямую линию информации от кишечника до мозга.

Эта схема кишечника к мозгу благоприятствует одной форме сахара: глюкозе и подобным молекулам. Он игнорирует искусственные подсластители — возможно, объясняет, почему эти добавки не могут полностью повторять привлекательность сахара. Это также пропускает некоторые другие типы сахара, особенно фруктозу, которая найдена во фруктах. Глюкоза является источником энергии для всего живого. Это может объяснить, почему специфичность системы для молекулы эволюционировала, говорят ведущие авторы исследования Хуэй И Тан и Александр Систи, которые являются аспирантами в лаборатории Цукера.

Ранее ученые предположили, что содержание сахара, или калорий, объясняет его привлекательность, поскольку во многих искусственных подсластителях не хватает калорий. Тем не менее, исследование Цукера показало, что это не тот случай, поскольку не содержащие калорий глюкозоподобные молекулы также могут активировать путь восприятия сахара в кишечнике.

Чтобы лучше понять, как развивается сильное предпочтение мозга к сахару, его группа сейчас изучает связи между этой цепью кишечно-мозгового сахара и другими системами мозга, такими как те, которые участвуют в вознаграждении, питании и эмоциях. Несмотря на то, что его исследования на мышах, Цукер считает, что, по существу, у людей существует один и тот же чувствительный к глюкозе путь.

«Раскрытие этой схемы помогает объяснить, как сахар напрямую влияет на наш мозг, чтобы стимулировать потребление», — говорит он. «Это также открывает новые потенциальные цели и возможности для стратегий, чтобы помочь сократить наш ненасытный аппетит к сахару».

---

Источник истории:

Материалы предоставлены Медицинским институтом Говарда Хьюза . Примечание: содержание может быть отредактировано по стилю и длине.

---

Связанные мультимедиа :

• YouTube видео: Схема кишечника к мозгу объясняет, почему животные предпочитают сахар

---

Ссылка на журнал :

1. Хуэй-э Тан, Александр С. Систи, Хао Джин, Мартин Виньгович, Мигель Вильявисенсио, Кэтрин С. Цанг, Йосеф Гоффер, Чарльз С. Цукер. Ось кишки-мозг опосредует предпочтение сахара . Природа , 2020; DOI: 10.1038 / s41586-020-2199-7