Отваряне на линиите за комуникация между учените изследователи и по-широката общност

новините

  • SITN Facebook страница
  • SITN Twitter Feed
  • Страница на SITN Instagram
  • Лекции на SITN в YouTube
  • SITN Подкаст на SoundCloud
  • Абонирайте се за пощенския списък на SITN
  • RSS емисия на уебсайт на SITN

Картофеното пюре е любимата храна на чичо Майк; на семейни вечери той лъжица могила след могила от тях върху чинията си дълго след като всички останали бяха готови да ядат. Много хора изглежда се чувстват по същия начин по отношение на тези кремообразни планини от нишесте, но възможно ли е да се дебне нещо зловещо, заплашващо някои хора с наддаване на тегло? За да отговорим на този въпрос, първо трябва да разберем нишестето и неговата роля в човешката диета, както и какво се случва с нишестето, докато го смиламе, и как този процес може да се различава при различните хора.

Нишестето, основен компонент на картофите, царевицата, тестените изделия, хляба и ориза, както се вижда на Фигура 1, е съставено от дълги разклоняващи се вериги глюкоза, която е захар и основен източник на енергия за живите клетки. Всъщност нишестето е толкова богато на глюкоза, че служи за съхранение на енергия за растенията, за да им помогне да оцелеят, когато климатът е студен или сух. Тези храни с нишесте също се експлоатират от животни, като хората, за да расте енергия, да стои на топло, да се бори с болестите и да се размножава.

(а) Нишестените молекули са дълги, разклонени вериги на захарта, глюкозата, свързани помежду си. Розовото засенчване означава отделни молекули глюкоза. Кредит за изображение, модифициран от Wikipedia, Amylopektin Sessel. (б) Много растителни храни, като картофи, тестени изделия, хляб, ориз и царевица, имат високо съдържание на нишесте. Пречистеното нишесте, като това царевично нишесте, е фин, бял, безвкусен прах. Кредит за снимки, по посока на часовниковата стрелка отгоре: Уикипедия, картофи, нишестени храни, царевично нишесте, смесено с вода.

Когато се консумира нишесте, то се разтваря в молекули на глюкозата с помощта на молекулярни машини, известни като ензими. По-конкретно, ензимите, наречени амилази, помагат за разбиването на нишестето до глюкоза с помощта на вода. Първите амилази, които действат, са тези, открити в слюнката, кодирани в генома (пълния набор от наследствен материал на организма) от един ген, наречен AMY1. Обаче грешките, които се случват, когато геномът се репликира, понякога карат AMY1 да се дублира, така че някои хора в крайна сметка получават много копия на AMY1 - до двадесет! Оказва се, че хората, които имат повече копия на AMY1, всъщност произвеждат повече амилазни ензими в слюнката си и по-ефективно смилат нишестето в устата си [1]. Това изглежда е осигурило хранителна полза за популациите, които са опитомили растения и е увеличило потреблението на нишесте; с течение на времето тези селскостопански популации получават все повече копия на AMY1, докато броят на копията при неземеделските стопани остава относително нисък [1].

Тази разлика в ефективността на смилането на нишестето в слюнката също има изненадващи последици върху тялото. Хората с по-ниска ефективност на храносмилането на нишесте и по-малък брой копия на AMY1 всъщност имат по-драматични скокове в нивата на кръвната захар след ядене на нишесте, отколкото хората с по-голям брой - въпреки че хората с по-голям брой копия разбиват нишестето на захар по-бързо [1 ]. Когато храната се усвоява в захари, захарите се абсорбират в кръвта, за да се хранят тъкани като мускули или мазнини около тялото. За да могат тези тъкани да поемат глюкоза от кръвта, е необходим хормон, наречен инсулин. Инсулинът трябва да гарантира, че тъканите поемат богатата на енергия глюкоза от кръвта, предотвратявайки твърде високите нива на глюкоза в кръвта и ставайки токсични, както при диабет. Както се оказва, хората с по-малък брой копия на AMY1 също имат по-ниски нива на инсулин след ядене на нишесте, така че тяхната глюкоза остава в кръвта, вместо да попадне в тъканите, което може да обясни защо тези хора в крайна сметка имат по-големи скокове в нивата на кръвната глюкоза [ 12]. Така че може би популациите, консумиращи високо нишесте, са се приспособили не само ефективно да смилат нишестето в захари, но и да използват тези захари, поддържайки нивата на кръвната захар умерени.

За съжаление, по-ниските нива на инсулин и по-високите скокове на глюкоза също са свързани с риск от затлъстяване. Според проучване от 2014 г. на над 5000 души от Европа и Азия, всяко по-малко копие на AMY1 е свързано с 20% увеличение на риска от затлъстяване, както е показано на Фигура 2 [3]. Освен това вариацията в копията на AMY1 може да представлява някъде между 2,5% и 20% от всички вариации в риска от затлъстяване сред хората. Преди това проучване всички стотици генетични варианти, за които е установено, че са свързани със затлъстяването, представляват заедно само 2-4% от генетичния риск от затлъстяване или по-малко от 3% от общия риск от затлъстяване.

Копия на AMY1 в генома за различни индивиди. По-малко копия на AMY1 увеличават риска от затлъстяване и също така оказват влияние върху кръвната глюкоза и инсулина - черти, тясно свързани с диабета.

Все пак бихме искали да знаем повече за това как нишестето влияе върху здравето. Изследователите искат да разберат защо точно хората с ниска амилаза са изложени на по-голям риск от затлъстяване и инсулинова резистентност и как това е свързано с нишестето. Например, едно проучване установи, че хората действително могат да възприемат промените във вискозитета на слюнката си, докато нишестето смила в устата си [1]. Ако нишестето смила твърде бавно в устата на някои хора, биха ли помислили, че има лош вкус? Или биха се почувствали по-малко сити от яденето на нишесте? Изследователите също се опитват да разберат дали слюнчената амилаза има различни важни функции в други тъкани, като мазнини, където тя също се намира на високи нива [4].

Въпреки тези загадки, настоящите изследвания ни казват две неща. Първо, въпреки че съществуват огромни разлики в рамките на дадена популация, хората от различни места са адаптирани към различни диети, поне що се отнася до нишестето. И второ, подобни адаптации могат да доведат до значително различни здравни резултати за хората, които се хранят със съвременна диета, богата на преработени, нишестени храни. Чичо Майк със сигурност никога не е имал проблем с яденето на картофи, но всъщност не мога да кажа дали това е така, защото той е изключително ефективен смилач на нишесте или защото е бегач на шампиони от гимназията. Други фактори като начин на живот и развитие също влияят върху храносмилането и риска от затлъстяване. Въпреки това, изучаването на това, което са яли предците на хората и защо телата на хората се различават в това, което правят с храната, която ядат, ще помогне да се приспособят хранителните насоки, които да отговарят на хората.

Елизабет Браун е аспирант в катедрата по еволюционна биология на човека в Харвардския университет.

Препратки

[1] Американско дружество за хранене:

[2] Muneyuki, et al. „Латентни асоциации на ниска серумна амилаза с намалени плазмени нива на инсулин и инсулинова резистентност при асимптоматични възрастни на средна възраст.“ Сърдечно-съдова диабетология. 11, 1: 80.