کشف مدار ویژه ی روده - مغز، بینشی در مورد ترجیح قند ارائه داد

15 آوریل2020 - شیرین کننده های مصنوعی هرگز عین قند نیستند. اکنون، مطالعه ی محققان دانشگاه کلمبیا بر روی موش ها، مکانیسمی را در مغز شناسایی کرده است که ممکن است دلیل آن را توضیح دهد.

برای اولین بار، محققان نشان دادند كه مغز نه تنها به شكر در هنگام تماس با زبان پاسخ می دهد، بلكه هنگام ورود به روده نیز به آن پاسخ می دهد. کشف آنها از این مدار تخصصی روده - مغز پرده برداشت و بینش جدیدی را در مورد نحوه ی تکامل مغز و بدن برای جستجوی قند ارائه داد. از آنجایی که شیرین کننده های مصنوعی این مدار را فعال نمی کنند، این تحقیق نشان می دهد که چرا خوردن شیرین کننده های مصنوعی هرگز به اندازه ی قند واقعی رضایت بخش نیست.

نتایج این تحقیق که در مجله ی Nature منتشر شده اند، تأثیر مثبت قابل توجهی بر سلامت عمومی دارد. مصرف بیش از حد قند با بیماریهای ناشی از چاقی مانند دیابت مرتبط است که بیش از 500 میلیون نفر در سراسر جهان را مبتلا کرده است. این تحقیق با ایجاد پایه های جدید برای اصلاح این مدار روده - مغز ، مسیرهای امیدوار کننده ای را برای کاهش مصرف قند ارائه می دهد.

دکتر Hwei-Ee Tan نویسنده ی اول این مقاله که تحقیقات دکترای خود را در آزمایشگاه پرفسور چارلز زوکر، در انستیتوی زوکرمن در دانشگاه کلمبیا به پایان رسانده است، می گوید: هنگامی که نوشابه ی رژیمی می خوریم یا در قهوه شیرین کننده ی مصنوعی می ریزیم، ممکن است طعم مشابهی داشته باشد اما مغز ما تفاوت آن را با قند واقعی درک می کند. کشف یک مدار ویژه روده مغزی که به قند پاسخ می دهد - و فقط به قند - می تواند راه را برای تولید شیرین کننده هایی که نه فقط زبان بلکه مغز ما را فریب دهند، هموار سازد.

مطالعه امروز توسط  دکتر Zuker، و بر پایه ی چندین دهه كار وی و آزمایشگاه وی برای ترسیم سیستم درک طعم در مغز، هدایت شد.

هنگامی که زبان با طعم و مزه ای - شیرین، تلخ، شور، ترش یا یومی- مواجه می شود، سلول های تخصصی که بر روی زبان قرار دارند به نام گیرنده های چشایی؛ سیگنال هایی را برای هر یک از این طعم ها[1] به مغز می فرستند. شیرین کننده های مصنوعی مانندنوتراسوییتواستویابا همکاری این سیگنال های hardwired، کار می کنند. آنها گیرنده های طعم شیرین را فعال می کنند تا مغز را فریب دهند تا فکر کند که فرد قند مصرف کرده است.

هنگامی که محققان گیرنده های طعم شیرین را از روی زبان موش ها حذف کردند، انتظار داشتند که تمایل حیوانات به هر چیز شیرینی از بین برود، اما حیوانات هنوز هم قند را ترجیح می دادند. هدف تیم تحقیقاتی این بود که دلیل و چرایی این موضوع و اساس عصبی میل سیری ناپذیر ما به قند را کشف کنند.

محققان دانشگاه کلمبیا بر روی ناحیه ای از مغز به نام caudal nucleus of the solitary tractیاcNST  متمرکز شدند، cNST درون ساقه مغز یعنی در ابتدایی ترین ناحیه مغز قرار دارد.

پرفسور Alexander Sisti، یکی دیگر از نویسندگان اول این مقاله كه همچنین تحقیق دکترای خود را در این زمینه به پایان رسانده است، گفت: ما متوجه شدیم که cNST هنگامی که ما گیرنده های طعم شیرین روی زبان را دور زدیم و قند را مستقیماً به روده تحویل دادیم، فعال می شود. این نشان می دهد که چیزی در حال انتقال سیگنال به مغز است و این نشان می دهد که سیگنال وجود قند از روده به مغز ارسال می شود.

سپس تیم تحقیقاتی توجه خود را به عصب واگ، یک رابط شناخته شده بین مغز و اندام های داخلی بدن معطوف کرد. در یک سری آزمایشات بر روی موش ها، دانشمندان روش هایی را برای نظارت بر فعالیت سلول های عصب واگ در زمان واقعی ابداع کردند. این تیم تایید کرد که هنگام تحویل قند به روده ی حیوانات، فعالیت این سلولها تغییر می کند.

دکتر Sisti گفت: با ثبت فعالیت سلولهای مغزی در عصب واگ، ما یک خوشه از سلولها در عصب واگ را که به قند پاسخ می دهند، شناسایی کردیم. ما برای اولین بار دیدیم که وجود قند در روده از طریق این مسیر مستقیما در مغز احساس می شود.

آزمایش های بیشتر بر روی این مدار، جزئیات بیشتری را مشخص کرد. محققان دریافتند که مهار یک پروتئین خاص انتقال دهنده ی قند در روده، پاسخ عصبی حیوانات به قند را از بین می برد. این نشان می دهد که این پروتئین کهSGLT-1  نام دارد، یک حسگر کلیدی است که در انتقال سیگنال وجود قند در روده به مغز از طریق مسیری که ما به عنوان محور روده - مغز می شناسیم، نقش دارد.

در یک پیش بینی کلیدی از این مطالعه، محققان پس از آن نشان دادند که خاموش کردن این مدار روده-مغز به طور کامل ولع حیوانات برای مصرف قند و ترجیح آن را از بین می برد، این نشان می دهد که چگونه کنترل عملکرد این مدار می تواند به طور چشمگیری بر میل حیوان به قند تأثیر گذارد. محققان در یکی از آخرین آزمایشات خود، این گروه از سلولهای مغزی را که به طور معمول به سیگنالهای قند از روده پاسخ می دهند، روشن کردند. اما این بار، این سلول ها را هر بار که حیوانات از یک نوشیدنیبدون قند استفاده می کردند، فعال کردند، در حقیقت این مدار را گول زدند. دکتر زوکر می گوید: جالب توجه اینست که حیوانات طوری رفتار می کردند که گویی قند واقعی دریافت کرده اند.

دکتر Tan، گفت: روی هم رفته، این یافته ها وجود دو سیستم مکمل و در عین حال مستقل، برای درک قند غنی از انرژی، توسط مغز را نشان می دهد، یکی اطلاعات ورودی را از زبان و دیگری از روده دریافت می کند.این یافته ها می تواند به ایجاد استراتژی های مؤثرتری برای کاهش محرک غیرقابل کنترل ما برای قند منجر شود، از طریق تعدیل مؤلفه های مختلف این مدار گرفته تا تولید جایگزین های بالقوه ی قند که بر روی مغز تاثیری نزدیک تر به قند واقعی داشته باشند.

در مطالعات بعدی، این تیم قصد دارد ارتباط محور روده-مغز را با مدارهای دیگر مغزی، از جمله مدارهای دخیل در پاداش، تغذیه و احساسات بررسی کنند.

منبع:

Nature. doi.org/10.1038/s41586-020-2199-7.

https://www.news-medical.net/news/20200415/Discovery-of-specialized-gut-brain-circuit-offers-insight-into-sugar-preference.aspx