A szukralóz elnyomja az élelmiszer-felvételt

Jin Hong Park

1 Idegtudományi Tanszék, The Scripps Research Institute, Jupiter, Florida, USA

2 Scripps Graduate Program, The Scripps Research Institute, Jupiter, Florida, USA

Gil B. Carvalho

3 Brain and Creativity Institute, University of Southern California, Los Angeles, Kalifornia, USA

Keith R. Murphy

1 Idegtudományi Tanszék, The Scripps Research Institute, Jupiter, Florida, USA

4 Integratív biológiai és idegtudományi program, Florida Atlantic University, Jupiter, Florida, USA

Margaux R. Ehrlich

1 Idegtudományi Tanszék, The Scripps Research Institute, Jupiter, Florida, USA

William W. Ja

1 Idegtudományi Tanszék, The Scripps Research Institute, Jupiter, Florida, USA

Társított adatok

Széles körű használatuk ellenére a nem tápláló édesítőszerek (NNS-ek) továbbra is ellentmondásosak a testtömegre, az anyagcserére és az energia homeosztázisra gyakorolt lehetséges hatásuk miatt (Burke and Small, 2015). A Cell Metabolism című közelmúltbeli cikkében Wang et al. (2016) tesztelte az NNS, a szukralóz hatását az etetési viselkedésre Drosophila-ban. Kísérleti paradigmájuk egy expozíciós fázisból állt (legfeljebb 6 napig) szukralózzal fűtött ételeken, majd egy próbaidőszakkal a rendszeres, szukralózmentes étrend mellett (S1A ábra). A szerzők azt mutatják, hogy a szukralóznak kitett állatok később túlevnek, amikor szukralózmentes táplálékra váltanak. Wang és mtsai. (2016) úgy értelmezi ezt a megfigyelést, hogy azt sugallja, hogy a hosszan tartó szukralóz lenyelés neuronreakciót vált ki, amely szimulálja az éhgyomri állapotot és elősegíti a táplálékfelvételt. Egy nem tesztelt alternatív hipotézis szerint a legyek megváltoztatják a szukralózfűzős táplálékfogyasztásukat az expozíciós fázis alatt, ezáltal befolyásolva a tápanyagbevitelt és potenciálisan befolyásolva minden későbbi etetési magatartást. Itt megmutatjuk, hogy a legyek valóban megváltoztatják a szukralóztartalmú táplálék bevitelét, alátámasztva ez utóbbi hipotézist.

Radioaktívan jelölt légyeledel, amelynek összetétele megegyezik a Wang et al. (2016), azt találtuk, hogy a legyek kevesebbet ettek, ha a táptalaj szukralózt tartalmazott. Ez a hatás a szukralóz-expozíció első napján (8% -os csökkenés a kontrollhoz viszonyítva), és nagyobb mértékben a hatodik napon (a kontrollhoz viszonyítva 16% -os csökkenés) volt megfigyelhető (S1B ábra). Megerősítettük a szukralóz fogyasztásra gyakorolt hatását a kapilláris adagoló (CAFE) vizsgálattal, amely közvetlenül méri az elfogyasztott folyékony élelmiszerek mennyiségét (Ja et al., 2007). A radioaktívan jelzett élelmiszer-eredményekkel összhangban a szukralóz csökkentette a teljes fogyasztást (S1C. Ábra). A fogyasztást az L-glükóz is elnyomta, egy másik NNS Wang és munkatársai szerint. (2016) az étvágy növelésére krónikus használat után (S1D ábra). Ezért az NNS-szel ellátott diétával rendelkező legyek alultápláltak a kiegészítetlen táplálékkal szembeni kontrollokhoz képest.

Ezután megbecsültük a legyek által a 6 napos expozíciós fázis során felmerülő kalóriadeficit mértékét. A beviteli adataink interpolálásával kiszámoljuk, hogy a szukralóznak kitett legyek összesen 0,34 cal/legyet kevesebbet fogyasztanak, mint a kontroll étrenden lévő állatok (S1E ábra), ez az összeg napi átlagos bevitelük 74% -ának felel meg. Ezzel szemben a szukralóz-mentes táplálékba történő átadás után az állatok összesen túlevik

Átlagos napi bevitelük 60% -a (Wang és munkatársai becslései szerint 2016), mielőtt az étkezés visszanyeri a kontroll szintet. A táplálékhiányra vonatkozó becslésünk tehát ugyanazon a tartományon belül van, mint a későbbi Wang et al. (2016), összhangban azzal az elképzeléssel, hogy a jelentett hyperphagia kompenzációs válasz az expozíciós szakaszban felmerült alultápláltságra.

Egyéb megállapítások, amelyeket Wang et al. (2016) szintén összhangban vannak az expozíciós szakasz alatti alultápláltsággal. A magas szacharózt tartalmazó étrend alultáplált, ha rendszeres táplálékra váltanak, összhangban a várható kompenzációs magatartással és a szukralóznak kitett legyek viselkedésének tükörképével. A szukralózfűzős étrend tápláló, de íztelen szorbittal történő kiegészítése megszüntette az expozíció utáni hiperfágiát, esetleg a kalóriabevitel megmentésével. Megjegyezzük azonban, hogy ezeket az eredményeket lehetetlen teljes mértékben értelmezni az expozíciós fázis alatti táplálékbevitel-mérések hiányában.

A túletetés mellett Wang és mtsai. (2016) a szukralóznak kitett legyek számos más viselkedési és fiziológiai változásáról számol be. Mint a szerzők rámutattak, ezeket a változásokat éhomi állatoknál is gyakran megfigyelik (Farhadian és mtsai, 2012; Inagaki és mtsai, 2014; Stenesen és mtsai, 2013), és így összhangban állnak azzal az elképzeléssel, hogy az alultáplálás a szukralóz-expozíció alatt a viselkedési, fiziológiai és biokémiai következmények mögött.

Wang és mtsai. (2016) számos olyan gént és kört tár fel, amelyek szabályozzák a hiperfágiát a szukralóz-expozíció után. Meglepő módon a szerzők azt mutatják, hogy ugyanazok a mechanizmusok vezérlik az éhezésre adott viselkedési és fiziológiai reakciókat is. Arra a következtetésre jutottak, hogy a szukralóz és az éhezés két különböző inger, amelyek egymástól függetlenül hatnak ugyanazon az úton. Egy szimplabb magyarázat kedvező lehet, ha figyelembe vesszük, hogy a szukralóznak kitett legyek alultápláltak, a két inger egy és ugyanaz; azaz a szukralóz-expozíció jelentett hatásai valójában a kalóriahiány következményei, függetlenül a szukralóz lenyelésétől.

Wang és mtsai. (2016) azt sugallja, hogy az azonosított genetikai mechanizmusok közvetlenül szabályozzák a hiperfágiát a szukralóz-expozíció után. A nem tesztelt alternatíva az, hogy ezek az utak az alultáplálást közvetítik az expozíciós fázis alatt, a hiperfágia másodlagosan jelentkezik kompenzációs magatartásként. Ezt a hipotézist a Wang és munkatársai által előidézett mechanisztikus tényezők egyikének elemzésével teszteltük. (2016). A szerzők azt találták, hogy a neuropeptid F (NPF) neuronok elnémítása tetanus toxin (TNT) expresszióval kiküszöböli a hyperphagia szukralóz expozíciót követően. Megállapítottuk, hogy ugyanaz a genetikai manipuláció megszünteti az alultáplálást az expozíció fázisában (S1F ábra). Érdekes, hogy az NPF idegsejtjeinek elhallgattatása mind a szukralóz jelenlétében, mind annak hiányában hyperphagia-t eredményezett (S1G ábra) - ez a tendencia nem nyilvánvaló, ha csak a relatív fogyasztást vesszük figyelembe. Jövőbeni vizsgálatokra lesz szükség annak megkülönböztetéséhez, hogy az NPF útja közvetlenül szabályozza-e a szukralóz által kiváltott alultáplálást, vagy a hiperfágikus manipulációk eredendően közvetetten csökkentik az etetési különbségeket. Ettől függetlenül eredményeink határozottan alátámasztják azt az elképzelést, hogy az expozíció utáni hyperphagia a szukralóz-expozíció során felhalmozódott kalóriahiány kompenzálásának, nem pedig önmagában a szukralóz-lenyelésnek köszönhető.

Hogyan elnyomja a szukralóz a fogyasztást? Az egyik lehetőség az, hogy a legyek egyszerűen alkalmazkodnak az észlelt édességhez. A drozofilák csökkentik a koncentrált étrend fogyasztását, az etetési magatartást úgy alakítják, hogy fenntartsák az energiaegyensúlyt (Carvalho et al., 2005; Dethier, 1976), és a lárvák elveszítik előnyüket a cukros közegek számára magas koncentrációban (Schipanski et al., 2008). Ezzel szemben a növekvő édesség elősegíti a bevitelt alacsony cukorkoncentráció-tartományokban (Dethier, 1976), a szukralóz pedig elősegítheti a fogyasztást, ha nagyon alacsony szacharóztartalmú tápközeghez adják (≤0,25%, az adatok nem láthatók), alátámasztva azt az elképzelést, hogy a legyek modulálják a bevitelüket, hogy elérjék tápanyagbeviteli cél. A szukralózfűzős táplálék alultáplálása reakció lehet az észlelt édességre, amely természetes körülmények között általában szorosan társul a kalóriatartalommal.

Tekintettel az elterjedtségükre és széles körű használatukra, az NNS-ek és fiziológiai hatásuk továbbra is fontos téma a globális egészségügyben. Ezért elengedhetetlen az NNS használatának lehetséges előnyeire vagy kockázataira vonatkozó idő előtti következtetések elkerülése. Eredményeink nem támasztják alá a szukralóz szerepét az éhezést szimuláló idegi állapot közvetlen kiváltásában. Ehelyett azt jelzik, hogy a legyek korlátozzák a szukralóz bevitelét az alkalmazott koncentrációnál, a megfigyelt hatások valószínűleg az alultáplálás közvetett következményeként jelentkezhetnek. A genetikai és neuronális mechanizmusok, amelyeket Wang et al. (2016) valószínűleg szerepet játszik a takarmányozás szabályozásában - különösen az éhgyomorra adott válaszban -, de további vizsgálatokra lesz szükség, hogy meghatározzák szerepüket az NNS fiziológiai és viselkedési hatásaiban. A táplálkozási magatartás szigorú elemzése (Deshpande és mtsai, 2014) fontos szerepet játszik az NNS-ek egészségre és fiziológiára gyakorolt hatásainak tisztázásában.