Τα τεχνητά γλυκαντικά δεν έχουν ποτέ καταφέρει να υποδυθούν πλήρως τη ζάχαρη. Τώρα, μια μελέτη του Πανεπιστημίου Κολούμπια σε ποντίκια εντόπισε έναν μηχανισμό του εγκεφάλου που μπορεί να εξηγήσει το γιατί.
Σε μια επιστημονική πρωτιά, οι ερευνητές έδειξαν ότι ο εγκέφαλος ανταποκρίνεται όχι μόνο όταν η ζάχαρη αγγίζει τη γλώσσα, αλλά και όταν εισέρχεται στο έντερο. Η ανακάλυψη αυτού του εξειδικευμένου κυκλώματος εντέρου-εγκεφάλου προσφέρει νέα εικόνα για τον τρόπο με τον οποίο ο εγκέφαλος και το σώμα εξελίχθηκαν για να αναζητούν τη ζάχαρη.
Και επειδή τα τεχνητά γλυκαντικά δεν ενεργοποιούν αυτό το κύκλωμα, η μελέτη προσφέρει επίσης πειστικά στοιχεία για το γιατί αυτά τα γλυκαντικά δεν είναι ποτέ τόσο ικανοποιητικά όσο το πραγματικό πράγμα.
Τα ευρήματα, που αναφέρθηκαν στο περιοδικό Nature, πρόκειται να έχουν σημαντικό θετικό αντίκτυπο στη δημόσια υγεία. Η υπερβολική πρόσληψη ζάχαρης έχει συνδεθεί με παθήσεις που σχετίζονται με την παχυσαρκία, όπως ο διαβήτης, ο οποίος επηρεάζει περισσότερους από 500 εκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως. Θέτοντας τα θεμέλια για νέους τρόπους τροποποίησης αυτού του κυκλώματος εντέρου-εγκεφάλου, αυτή η έρευνα προσφέρει πολλά υποσχόμενους νέους δρόμους για τη μείωση της υπερκατανάλωσης ζάχαρης.
«Όταν πίνουμε αναψυκτικό διαίτης ή χρησιμοποιούμε γλυκαντικό στον καφέ, μπορεί να έχει παρόμοια γεύση, αλλά ο εγκέφαλός μας μπορεί να καταλάβει τη διαφορά», δήλωσε ο Hwei-Ee Tan, συν-πρώτος συγγραφέας της εργασίας, ο οποίος ολοκλήρωσε τη διδακτορική του έρευνα στο εργαστήριο του Charles Zuker, Ph.D., στο Ινστιτούτο Zuckerman του Πανεπιστημίου Κολούμπια. «Η ανακάλυψη αυτού του εξειδικευμένου κυκλώματος εντέρου-εγκεφάλου που ανταποκρίνεται στη ζάχαρη — και μόνο στη ζάχαρη — θα μπορούσε να ανοίξει τον δρόμο για γλυκαντικά που δεν ξεγελούν μόνο τη γλώσσα μας αλλά και τον εγκέφαλό μας».
Η μελέτη ηγήθηκε από τον Δρ Zuker και βασίζεται σε δεκαετίες εργασίας του ίδιου και του εργαστηρίου του για τη χαρτογράφηση του γευστικού συστήματος του εγκεφάλου.
Όταν η γλώσσα συναντά μια γεύση — γλυκιά, πικρή, αλμυρή, ξινή ή ουμάμι — εξειδικευμένα κύτταρα στη γλώσσα, που ονομάζονται γευστικοί υποδοχείς, στέλνουν προκαθορισμένα σήματα στον εγκέφαλο. Τα τεχνητά γλυκαντικά, όπως το NutraSweet και η στέβια, λειτουργούν εκμεταλλευόμενα αυτά τα προκαθορισμένα σήματα. Ενεργοποιούν τους υποδοχείς της γλυκιάς γεύσης για να ξεγελάσουν τον εγκέφαλο ώστε να νομίζει ότι η ζάχαρη έχει προσγειωθεί στη γλώσσα.
Όταν οι υποδοχείς της γλυκιάς γεύσης διαγράφηκαν σε ποντίκια, κάτι που θα έπρεπε να είχε εξαλείψει την επιθυμία των ζώων για κάτι γλυκό, τα ζώα εξακολουθούσαν να δείχνουν προτίμηση στη ζάχαρη. Στόχος της ερευνητικής ομάδας ήταν να ανακαλύψει το γιατί και το πώς, και να αποκαλύψει τη νευρική βάση της ακόρεστης επιθυμίας μας για ζάχαρη.
Η ομάδα του Κολούμπια επικεντρώθηκε σε μια περιοχή του εγκεφάλου που ονομάζεται ουραίος πυρήνας της μονήρους δεσμίδας, ή cNST. Το cNST είναι κρυμμένο μέσα στο εγκεφαλικό στέλεχος, την πιο πρωτόγονη περιοχή του εγκεφάλου.
«Ανακαλύψαμε ότι το cNST φωτιζόταν με δραστηριότητα όταν παρακάμπταμε τους υποδοχείς της γλυκιάς γεύσης στις γλώσσες των ζώων και παραδίδαμε ζάχαρη απευθείας στο έντερο», δήλωσε ο Alexander Sisti,συν-πρώτος συγγραφέας της εργασίας, ο οποίος ολοκλήρωσε επίσης τη διδακτορική του έρευνα στο εργαστήριο του Zuker. «Κάτι μετέδιδε ένα σήμα, που υποδείκνυε την παρουσία ζάχαρης, από το έντερο στον εγκέφαλο».
Η ερευνητική ομάδα στράφηκε τότε στο πνευμονογαστρικό νεύρο, έναν γνωστό αγωγό μεταξύ του εγκεφάλου και των εσωτερικών οργάνων του σώματος. Σε μια σειρά πειραμάτων σε ποντίκια, οι επιστήμονες ανέπτυξαν τεχνικές για την παρακολούθηση της δραστηριότητας σε πραγματικό χρόνο των κυττάρων στο πνευμονογαστρικό νεύρο. Η ομάδα παρατήρησε πώς άλλαζε η δραστηριότητα αυτών των κυττάρων όταν η ζάχαρη παραδιδόταν στο έντερο των ζώων.
«Καταγράφοντας τη δραστηριότητα των εγκεφαλικών κυττάρων στο πνευμονογαστρικό νεύρο, εντοπίσαμε μια συστάδα κυττάρων στο πνευμονογαστρικό νεύρο που ανταποκρίνονται στη ζάχαρη», δήλωσε ο Δρ Sisti. «Είδαμε, για πρώτη φορά, την ανίχνευση ζάχαρης μέσω αυτής της άμεσης οδού από το έντερο στον εγκέφαλο».
Περαιτέρω πειράματα αποκάλυψαν το κύκλωμα με μεγαλύτερη λεπτομέρεια. Η αναστολή μιας συγκεκριμένης πρωτεΐνης μεταφοράς ζάχαρης στο έντερο εξάλειψε τη νευρική απόκριση των ζώων στη ζάχαρη, δείχνοντας ότι αυτή η πρωτεΐνη, που ονομάζεται SGLT-1, είναι ένας βασικός αισθητήρας που μεταδίδει την παρουσία ζάχαρης από το έντερο στον εγκέφαλο μέσω αυτού που είναι γνωστό ως άξονας εντέρου-εγκεφάλου.
Σε μια βασική πρόβλεψη αυτής της μελέτης, η ομάδα έδειξε στη συνέχεια ότι η σίγαση αυτού του κυκλώματος εντέρου-εγκεφάλου εξαλείφει εντελώς την επιθυμία και την προτίμηση των ζώων για ζάχαρη, καταδεικνύοντας πώς ο έλεγχος της λειτουργίας αυτού του κυκλώματος μπορεί να επηρεάσει δραματικά την επιθυμία του ζώου για ζάχαρη. Σε ένα από τα τελευταία σύνολα πειραμάτων τους, οι ερευνητές ενεργοποίησαν επίσης τα εγκεφαλικά κύτταρα που κανονικά ανταποκρίνονται σε σήματα ζάχαρης από το έντερο. Αυτή τη φορά, ωστόσο, ενεργοποίησαν αυτά τα κύτταρα κάθε φορά που το ζώο κατανάλωνε ένα ρόφημα Kool-Aid χωρίς ζάχαρη, στην ουσία καταλαμβάνοντας αυτό το κύκλωμα. Αξιοσημείωτα, λέει ο Δρ Zuker, τα ζώα συμπεριφέρονταν σαν να έπαιρναν πραγματική ζάχαρη. Στην πράξη, ξεγελώντας τον εγκέφαλο ώστε να ανταποκρίνεται σαν να κατανάλωναν ζάχαρη.
Συνολικά, αυτά τα ευρήματα καταδεικνύουν την ύπαρξη δύο συμπληρωματικών, αλλά ανεξάρτητων, συστημάτων για την ανίχνευση ενεργειακά πλούσιας ζάχαρης, ένα που παίρνει εισροή από τη γλώσσα και ένα άλλο από το έντερο.
«Αυτά τα ευρήματα θα μπορούσαν να πυροδοτήσουν την ανάπτυξη πιο αποτελεσματικών στρατηγικών για τον ουσιαστικό περιορισμό της ακατάσχετης παρόρμησής μας για ζάχαρη, από τη ρύθμιση διαφόρων συστατικών αυτού του κυκλώματος έως δυνητικά υποκατάστατα ζάχαρης που μιμούνται πιο στενά τον τρόπο με τον οποίο η ζάχαρη δρα στον εγκέφαλο», δήλωσε ο Tan.
Στη συνέχεια, η ομάδα σχεδιάζει να συνδέσει τον άξονα εντέρου-εγκεφάλου με άλλα εγκεφαλικά κυκλώματα, συμπεριλαμβανομένων εκείνων που εμπλέκονται στην ανταμοιβή, τη σίτιση και τα συναισθήματα.
Περισσότερες πληροφορίες: The gut–brain axis mediates sugar preference, Nature (2020). DOI: 10.1038/s41586-020-2199-7 , nature.com/articles/s41586-020-2199-7.
