Можете да споделите тази статия под лиценза Attribution 4.0 International.

захарните

Когато плодовите мухи са изложени на диета с високо съдържание на захар, ключовите метаболити, свързани със здравето на мозъка, се изчерпват, според ново проучване.

Констатацията може да каже на изследователите защо поведението, което се променя с вътрешното енергийно състояние, като прием на храна, учене, памет и сън, се променя при диетите с високо съдържание на хранителни вещества.

Когато телата ни метаболизират храната, тази храна се разгражда до метаболити - малки молекули, които изпълняват много функции в тялото, включително осигурявайки гориво на клетките и активирайки или инхибирайки производството на ензими. Изследването, което се появява в Nature Communications, изследва как метаболитите в мозъка и телата на плодовите мухи се променят при преминаването на мухите между глад и ситост.

Претоварване със захар

Чрез изследването изследователите установяват, че метаболитните профили на мухите се променят бързо по време на бързия преход от глад към ситост, като мозъкът на мухите показва по-голяма промяна от телата им. По-специално диетата с високо съдържание на захар понижава нивата на мозъчните метаболити N-ацетил аспартат или NAA и кинуренин.

Промяната на метаболитите може да повлияе колко бързо мухата усеща ситост, карайки я да яде повече. Всъщност по-рано изследователите установяват, че повишаването на специфичен метаболит с диета с високо съдържание на захар е причинило преяждане и наддаване на тегло.

Въпреки че учените не са наясно каква е ролята на NAA в мозъка, изглежда тя осигурява гориво за мозъчните клетки и балансира осмоларността - или регулира клетъчния обем - в мозъка. По-ниските нива на друг метаболит, кинуренин, който се произвежда във високи нива по време на тренировка, са свързани с депресия.

„Това, което открихме, беше метаболитно ремоделиране“, казва старши автор Моника Дус, асистент по молекулярна, клетъчна биология и биология на развитието в Университета в Мичиган. „Това не беше просто постепенно натрупване от ранна до по-дълга експозиция, но до седмия ден на диета с високо съдържание на захар тези плодови мухи имаха съвсем различен метаболитен профил.“

Раковите клетки също се подлагат на този вид метаболитно ремоделиране, за да подсилят растежа си, поради което диетата може да играе роля при лечението на рак и причина лабораторията Dus да иска да изследва изместването на метаболитите в мозъка.

Постните мухи срещу хранените

За да проучи как диетата с високо съдържание на захар влияе върху мозъка и телата на плодовите мухи, изследователският екип сравнява група гладуващи мухи с група хранени мухи. При нахранените мухи изследователите пропускат да им дават вечеря, след което им дават закуска с умерено сладко глюкозно желе на следващия ден.

Изследователите смесват захарното желе със синьо или зелено багрило и след час проверяват корема на мухата, за да се уверят, че е изядено. За да се уверят, че животните са се нахранили, учените са сложили мухите на ликометър, покрит с глюкозно желе. Ликометърът е точно това, което звучи: Измервателен уред, който отчита колко пъти е бил облизан.

След това, в отделни тръби, изследователите замразяват наситените мухи, както и групата на гладуващи мухи. Това спира метаболитния процес, така че изследователите да могат да гледат какво се случва в мозъка на мухите в момента на ситост. Изследователите разклащат тръбите, което разбива мухата. Сито разделя главата, гръдния кош, корема и краката на мухата. След това тези части бяха изпратени на компания, която използва масспектрометрия за измерване на метаболитите в рамките на мухата.

За да помогне за прецизирането на списъка с метаболити в мухите, Алла Карновски, доцент по компютърна медицина и биоинформатика в Мичиган Медицина, създаде инструмент, наречен FlyScape. Тя го базира на предишен инструмент, който тя създаде за анализ на данните за човешката метаболомия, наречен MetScape. Подобно на Metscape, Flyscape е с отворен достъп: всеки изследовател, изучаващ метаболити в плодовите мухи, може да използва софтуера.

Тези инструменти помагат на изследователите да търсят модели в метаболомичните данни. Изследователите могат да въведат във Flyscape списък с метаболити, открити при нейните субекти с плодни мухи, както и списък с гени от плодови мухи. Инструментът ще създаде визуализации на метаболитните мрежи на плодовите мухи.

„Можете да видите метаболитите и гените, които се променят в различните условия“, казва Карновски. „Това ни помага да разберем какви биологични процеси се случват.“

Съавторът Питър Фреддолино, асистент по биологична химия и изчислителна медицина и биоинформатика в Мичиганската медицина, е работил с Дус върху предишни статии, за да проучи как диетата с високо съдържание на захар притъпява усещането за вкус при плодовите мухи.

„Проучихме какви са промените в метаболитите, които могат да нарушат основно начина, по който тези клетки работят“, казва Фредолино. „Това, което ни казва това проучване, е какви метаболомични пътища могат да бъдат включени.“

В крайна сметка изследването установява, че консумацията на захар засяга 20 метаболита, в допълнение към NAA и кинуренин. След това, казва Дус, изследователският екип планира да разбере как промените в тези метаболити влияят на мозъка, променяйки приема на храна и засягайки други състояния като сън, учене и памет.