A cukros étrend megzavarja a gyümölcslégy agy egészségét

Ön szabadon megoszthatja ezt a cikket az Attribution 4.0 International licenc alatt.

cukros

Amikor a gyümölcslegyeket magas cukortartalmú étrendnek teszik ki, az agy egészségével összefüggő legfontosabb metabolitok kimerülnek egy új tanulmány szerint.

A megállapítás elárulhatná a kutatók számára, hogy a magas tápanyagtartalmú étrendben miért változnak a belső energiaállapottal változó viselkedésmódok, például az étkezés, a tanulás, a memória és az alvás.

Amikor testünk metabolizálja az ételt, ez az élelmiszer metabolitokra bomlik - kis molekulákra, amelyek számos funkciót látnak el a testben, beleértve az üzemanyagot a sejtek számára és aktiválják vagy gátolják az enzimtermelést. A Nature Communications-ben megjelent tanulmány azt vizsgálja, hogy a gyümölcslegyek agyában és testében hogyan változnak a metabolitok, amikor a legyek átmennek az éhség és a jóllakottság között.

Cukor túlterhelés

A tanulmány során a kutatók azt találták, hogy a legyek anyagcsere-profilja gyorsan változik az éhségtől a jóllakottságig tartó gyors átmenet során, a legyek agya nagyobb változást mutat, mint testük. Különösen a magas cukortartalmú étrend csökkentette az agy metabolitjainak N-acetil-aszpartát vagy NAA és kinurenin szintjét.

A metabolitok megváltoztatása befolyásolhatja, hogy a légy milyen gyorsan érzékeli a jóllakottságot, és emiatt többet eszik. Valójában a kutatók korábban azt tapasztalták, hogy a magas cukortartalmú étrendben lévő specifikus metabolit növekedése túlevést és súlygyarapodást okozott.

Bár a tudósok nem tudják egyértelműen az NAA szerepét az agyban, úgy tűnik, hogy ez táplálja az agysejteket, és egyensúlyban tartja az agy ozmolaritását - vagy szabályozza a sejtek térfogatát. Egy másik metabolit, a kinurenin alacsonyabb szintje, amely az edzés során magas szinten termelődik, depresszióval jár.

"Amit anyagcsere átalakítással találtunk" - mondja Monica Dus vezető szerző, a Michigan Egyetem molekuláris, sejtes és fejlődésbiológiai adjunktusa. "Ez nem csak a korai és a hosszabb expozíció közötti fokozatos felhalmozódás volt, hanem a magas cukortartalmú étrend hetedik napjára ezek a gyümölcslegyek teljesen más anyagcsere-profillal rendelkeztek."

A rákos sejtek ilyen típusú metabolikus átalakításon mennek keresztül növekedésük elősegítése érdekében, ezért az étrend szerepet játszhat a rák kezelésében, és ezért a Dus laboratórium a metabolitok elmozdulását akarta megvizsgálni.

Böjti legyek és etetettek

Annak megvizsgálására, hogy a magas cukortartalmú étrend hogyan befolyásolja a gyümölcslegyek agyát és testét, a kutatócsoport összehasonlította az éhomi legyek és az etetett legyek csoportját. Az etetett legyekben a kutatók kihagyták a vacsorát, majd másnap közepesen édes glükózzselével reggeliztek.

A kutatók összekeverik a cukorzselét kék vagy zöld festékkel, és egy óra múlva ellenőrizzék a légy hasát, hogy megegyék-e. Annak érdekében, hogy az állatok elfogyasszák a telet, a kutatók a legyeket egy glükózzselével borított lickométerre tették. A lickométer pontosan olyan, amilyennek hangzik: Egy méter, amely megszámolja, hogy hányszor nyalta meg.

Ezután külön csövekben a kutatók lefagyasztják a megfelelő legyeket, valamint az éhomi legyek csoportját. Ez megállítja az anyagcsere folyamatát, így a kutatók megnézhetik, mi történik a legyek agyában a jóllakottság pillanatában. A kutatók rázzák a csöveket, ami széttöri a légyet. Szita választja el a légy fejét, a mellkasát, a hasát és a lábát. Ezeket a részeket ezután elküldtük egy vállalatnak, amely tömegspektrometriával mérte a légyben lévő metabolitokat.

A legyek anyagcseretermékeinek listájának finomítása érdekében Alla Karnovsky, a michigani orvostudomány számítástechnikai és bioinformatikai tudományos docense létrehozott egy FlyScape nevű eszközt. Egy korábbi, az emberi metabolomikai adatok elemzésére létrehozott, MetScape nevű eszközére alapozta. A Metscape-hez hasonlóan a Flyscape is nyílt hozzáférésű: minden kutató gyümölcslegyekben metabolitokat kutat, használhatja a szoftvert.

Ezek az eszközök segítik a kutatókat a metabolomikai adatok mintáinak felkutatásában. A kutatók bevihetik a Flyscape-be a gyümölcslégy alanyaiban talált metabolitok listáját, valamint a gyümölcslégy génjeit. Az eszköz vizualizációkat készít a gyümölcslegyek anyagcsere-hálózatáról.

"Megtekintheti azokat a metabolitokat és géneket, amelyek a különböző körülmények között változnak" - mondja Karnovsky. "Ez segít megérteni, hogy milyen biológiai folyamatok zajlanak."

Peter Freddolino társszerző, a Michigan Medicine biológiai kémia, számítási orvostudomány és bioinformatika adjunktusa Dusszal dolgozott együtt korábbi tanulmányaival annak tanulmányozására, hogy a magas cukortartalmú étrend mennyire tompítja az ízérzetet a gyümölcslégyekben.

"Megvizsgáltuk, milyen változások vannak a metabolitokban, amelyek alapvetően zavarhatják e sejtek működését" - mondja Freddolino. "Amit ez a tanulmány elmond nekünk, az milyen metabolomikus útvonalakat vonhat be."

Végül a tanulmány megállapítja, hogy a cukorfogyasztás az NAA és a kinurenin mellett 20 metabolitot érint. Ezután, mondja Dus, a kutatócsoport azt tervezi, hogy megválaszolja, hogy ezeknek a metabolitoknak a változásai hogyan befolyásolják az agyat, megváltoztatva az ételbevitelt és befolyásolva más állapotokat, például az alvást, a tanulást és a memóriát.