Парк Джин Хонг

1 Катедра по неврология, Изследователският институт на Скрипс, Юпитер, Флорида, САЩ

храна

2 Scripps Graduate Program, The Scripps Research Institute, Юпитер, Флорида, САЩ

Гил Б. Карвальо

3 Институт за мозък и творчество, Университет на Южна Калифорния, Лос Анджелис, Калифорния, САЩ

Кийт Р. Мърфи

1 Катедра по неврология, Изследователският институт на Скрипс, Юпитер, Флорида, САЩ

4 Програма по интегративна биология и неврология, Атлантически университет във Флорида, Юпитер, Флорида, САЩ

Margaux R. Ehrlich

1 Катедра по неврология, Изследователският институт на Скрипс, Юпитер, Флорида, САЩ

Уилям У. Джа

1 Катедра по неврология, Изследователският институт на Скрипс, Юпитер, Флорида, САЩ

Свързани данни

Въпреки широкото им използване, нехранителните подсладители (NNSs) остават противоречиви поради потенциалното им въздействие върху телесното тегло, метаболизма и енергийната хомеостаза (Burke and Small, 2015). В скорошна статия в клетъчния метаболизъм, Wang et al. (2016) тества ефекта на NNS, сукралоза, върху поведението при хранене при дрозофила. Експерименталната им парадигма се състои от фаза на експозиция (до 6 дни) върху храна, обвързана със сукралоза, последвана от пробен период на редовна диета без сукралоза (Фигура S1A). Авторите показват, че животните, изложени на сукралоза, впоследствие са преяли, когато са преминали към храна без сукралоза. Wang et al. (2016) интерпретират това наблюдение, като предполагат, че продължителното поглъщане на сукралоза предизвиква невронален отговор, който симулира състояние на гладно и насърчава приема на храна. Непроверена алтернативна хипотеза е, че мухите променят консумацията си на сукралозно обвързана храна по време на фазата на експозиция, като по този начин влияят върху приема на хранителни вещества и потенциално влияят върху цялото следващо поведение на хранене. Тук показваме, че мухите наистина променят приема на храна, съдържаща сукралоза, подкрепяйки последната хипотеза.

Използване на радиомаркирана храна за мухи, идентична по състав с тази, използвана от Wang et al. (2016) установихме, че мухите ядат по-малко, когато средата съдържа сукралоза. Този ефект се наблюдава на първия ден (8% намаление спрямо контрола) и в по-голяма степен на шестия ден (16% спад спрямо контрола) на излагане на сукралоза (Фигура S1B). Потвърдихме въздействието на сукралозата върху консумацията, като използваме теста за капилярен захранващ механизъм (CAFE), който директно измерва обема на консумираната течна храна (Ja et al., 2007). В съответствие с резултатите от радиомаркирани храни, сукралозата намалява общата консумация (Фигура S1C). Консумацията също се потиска от L-глюкоза, друга NNS, показана от Wang et al. (2016) за увеличаване на апетита след хронична употреба (Фигура S1D). Следователно, мухите на диети, обвързани с NNS, се подхранват в сравнение с контролите върху недобавената храна.

След това оценихме степента на калориен дефицит, понесен от мухите през 6-дневната фаза на експозиция. Чрез интерполиране на нашите данни за прием, ние изчисляваме, че мухите, изложени на сукралоза, консумират общо 0,34 кал/муха по-малко от животните на контролна диета (Фигура S1E), количество, което съответства на 74% от средния им дневен прием. За разлика от това, след преминаване към храна без сукралоза, животните преяждат общо

60% от средния им дневен прием (както се изчислява от Wang et al., 2016) преди приемът на храна се връща към контролните нива. Следователно нашата оценка на дефицита на хранене е в същия диапазон като последващото прехранване, наблюдавано от Wang et al. (2016), в съответствие с идеята, че докладваната хиперфагия е компенсаторен отговор на недохранване, направено по време на фазата на експозиция.

Други открития, съобщени от Wang et al. (2016) също са в съответствие с недохранването по време на фазата на експозиция. Мухите, на които се дава диета с високо съдържание на захароза, се подхранват, когато преминат към редовна храна, в съответствие с очакваното компенсаторно поведение и огледален образ на поведението на мухите, изложени на сукралоза. Допълването на диетата със сукралоза с хранителен, но безвкусен сорбитол премахва хиперфагията след експозиция, вероятно чрез спасяване на калориен прием. Отбелязваме обаче, че тези резултати са невъзможни за пълна интерпретация при липса на измервания на приема на храна по време на фазата на експозиция.

В допълнение към прехранването, Wang et al. (2016) съобщават за няколко други поведенчески и физиологични промени при мухи, изложени на сукралоза. Както посочват авторите, тези промени често се наблюдават и при гладни животни (Farhadian et al., 2012; Inagaki et al., 2014; Stenesen et al., 2013) и следователно съответстват на идеята, че подхранването по време на излагане на сукралоза лежи в основата на поведенческите, физиологичните и биохимичните последици.

Wang et al. (2016) разкриват няколко гена и вериги, регулиращи хиперфагията след излагане на сукралоза. Поразително е, че авторите показват, че същите механизми контролират и поведенческите и физиологичните реакции на гладуването. Те заключават, че сукралозата и гладуването са два различни стимула, действащи независимо по едни и същи пътища. Едно по-скромен обяснение би постановило, че като се има предвид, че мухите, изложени на сукралоза, са недохранени, двата стимула са едно и също; т.е. докладваните ефекти от излагането на сукралоза всъщност са следствие от калориен дефицит, независимо от поглъщането на сукралоза.

Wang et al. (2016) предполагат, че идентифицираните генетични механизми контролират директно хиперфагията след излагане на сукралоза. Непроверената алтернатива е, че тези пътища медиират недохранването по време на фазата на експозиция, като хиперфагията се появява вторично като компенсаторно поведение. Тествахме тази хипотеза, като анализирахме един от механистичните фактори, развивани от Wang et al. (2016). Авторите установяват, че заглушаването на невропептид F (NPF) неврони чрез експресия на тетанус токсин (TNT) елиминира хиперфагия след излагане на сукралоза. Установихме, че същата генетична манипулация премахва недохранването по време на фазата на експозиция (Фигура S1F). Интересното е, че заглушаването на невроните на NPF води до хиперфагия както в присъствието, така и в отсъствието на сукралоза (Фигура S1G) - тенденция, която не е очевидна, когато се има предвид само относителното потребление. Ще бъдат необходими бъдещи проучвания, за да се разграничи дали пътят на NPF директно регулира индуцираното от сукралоза недохранване или ако присъщите хиперфагични манипулации индиректно намаляват разликите в храненето. Независимо от това, нашите резултати силно подкрепят идеята, че пост-експозиционната хиперфагия се дължи на компенсиране на калорийния дефицит, натрупан по време на излагане на сукралоза, а не на поглъщане на сукралоза сама по себе си.

Как сукралозата потиска консумацията? Една от възможностите е мухите просто да се адаптират към възприеманата сладост. Дрозофилите намаляват консумацията си на концентрирани диети, коригирайки поведението на хранене, за да поддържат енергийния баланс (Carvalho et al., 2005; Dethier, 1976), а ларвите губят предпочитанията си към сладка среда при високи концентрации (Schipanski et al., 2008). Обратно, увеличаването на сладостта насърчава приема при ниски граници на концентрация на захар (Dethier, 1976) и сукралозата може да стимулира консумацията, когато се добавя към среда с много ниско съдържание на захароза (≤0,25%, данните не са показани), подкрепяйки идеята, че мухите модулират приема си, за да достигнат цел за прием на хранителни вещества. Недохранването с храна със сукралоза може да бъде реакция на възприеманата сладост, която в естествени условия обикновено е тясно свързана с калоричното съдържание.

Предвид тяхното разпространение и широко разпространение, NNS и тяхното физиологично въздействие остават важна тема в глобалното здраве. Ето защо е жизненоважно да се избягват преждевременни заключения относно потенциалните ползи или рискове от използването на NNS. Нашите резултати не подкрепят ролята на сукралозата в директното задействане на невронно състояние, симулиращо гладуване. По-скоро те посочват, че мухите ограничават поглъщането на сукралоза при използваната концентрация, като наблюдаваните ефекти могат да възникнат като косвена последица от недохранването. Генетичните и невронални механизми, усъвършенствани от Wang et al. (2016) вероятно играят роля в регулирането на храненето - по-специално в отговор на гладуването - но ще са необходими допълнителни проучвания, за да се определи тяхната роля във физиологичните и поведенчески ефекти на ННС. Строгият анализ на поведението при хранене (Deshpande et al., 2014) ще допринесе за изясняване на ефектите на NNS в здравето и физиологията.