خلُصت دراسة جديدة إلى أن الإشارات من المُحَلِيَّات الاصطناعية والسكريات تنتقل من الأمعاء إلى المخ عبر مسارات عصبية مختلفة.
.jpg)
البشر لديهم احساس للسكر. أشار باحثون في دراسة نُشرت في 13 يناير في Nature Neuroscience إلى أن الحيوانات والبشر يفضلون السكر على المحليات الاصطناعية ، وقد يكون ذلك بسبب خلية مستشعر أمعاء معينة تطلق أحد مسارين عصبيين منفصلين اعتمادًا على ما تكتشفه.
"لقد كان معروفًا منذ عقود أن الحيوانات تفضل السكر على المحليات الاصطناعية التي لا تحتوي على سعرات حرارية وأن هذا التفضيل يعتمد على رد الفعل الراجع من القناة الهضمية ،" ليزا بوتلر ، أخصائية الغدد الصماء في جامعة نورث وسترن والتي تبحث في العلاقة بين الأمعاء والدماغ ولم تكن تابعة لـلعمل الجديد تكتب في رسالة بريد إلكتروني إلى The Scientist. "هذه الدراسة هي من بين أولى الدراسات التي قدمت نظرة ثاقبة على المستوى الجزيئي حول كيفية معرفة القناة الهضمية للفرق بين السكر والمحليات التي لا تحتوي على سعرات حرارية ، وكيف يؤدي ذلك إلى التفضيل."
تعتمد الدراسة على بحث سابق من مختبر عالِم الأعصاب المعوي في الدماغ بجامعة ديوك دييغو بوركيز. في عام 2015 ، أثبت Bohórquez أن خلايا الغدد الصماء ، التي كان يُعتقد سابقًا أنها تتواصل فقط مع الجهاز العصبي بشكل غير مباشر من خلال إفراز الهرمونات ، يمكن في الواقع أن يكون لها اتصال مباشر مع الخلايا العصبية ، كما يتضح من مقطع فيديو.
بعد ذلك ، في عام 2018 ، وجد مختبر Bohórquez أن القناة الهضمية تحتوي على خلايا مماثلة لتلك التي تسمح للسان بالتذوّق وللأنف بالشم ، وأن هذه المستشعرات أيضًا لها اتصال مباشر مع الخلايا العصبية . يقول بوهوركيز لصحيفة The Scientist: "إذا كانت متصلة بالخلايا العصبية ، فيجب أن تكون متصلة بالدماغ". يوضح Bohórquez في بحثه السابق: "عندما نتناول السكر ، فإنه يحفز الخلايا في الأمعاء ، وتطلق هذه الخلايا الغلوتامات وتنشط العصب المبهم". العصب المبهم Vagus)) هو عصب قحفي يلعب دورًا تنظيميًا في وظائف الأعضاء الداخلية مثل الهضم . لاحظ فريقه أن خلايا استشعار الأمعاء هذه ، والتي أطلق عليها الفريق اسم "العصبونات العصبية" ، تنقل المعلومات الحسية الكيميائية بعد أجزاء من الثانية بعد اكتشاف السكر .
الآن ، تعمق هو وزملاؤه لمعرفة ما إذا كان هذا المسار من القناة الهضمية إلى المبهم يميز بين السكر والمحليات الاصطناعية ، وإذا كان الأمر كذلك ، فما هي الآليات العصبية التي يقوم عليها هذا التمايز. قام الفريق بتخدير الفئران ، وإرواء السكروز أو السكرالوز مباشرة في أحشائهم ، ثم قاموا بتحليل استجابة الخلايا العصبية التي تشكل العصب المبهم باستخدام تصوير الكالسيوم. في المتوسط ، استجاب 40.7 في المائة للسكروز فقط ، و 22.2 في المائة للسكرالوز (sucralose) فقط ، والباقي لم يستجيب لأي من المحفزين ، موضحين كيف أن العصب المبهم قادر على التفاعل بشكل مختلف مع المادتين.
من خلال إجراء RT-qPCR لتقييم التعبير عن المستقبلات الجزيئية على العصبونات العصبية ، أظهر الباحثون أيضًا أن العصبونات تستشعر السكريات من خلال SGLT1 ، وهو ناقل جلوكوز الصوديوم ، والمحليات الاصطناعية من خلال T1R3 ، وهو مستقبل طعم حلو يطلق عند تنشيطه الناقل العصبي ATP . كما أن منع مستقبلات الغلوتامات في القناة الهضمية باستخدام مضادات قلل من استجابة العصب المبهم للسكروز وأدى إلى إسكات الاستجابة لـ alpha-MGP ، وهو نظير سكر يتم نقله إلى الخلية بنفس طريقة الجلوكوز. ومع ذلك ، لم يكن للمضادات أي تأثير على السكرالوز ، مما عزز قضية وجود مسارات عصبية متمايزة بين محفزي التذوق الحلو.
بناءً على هذه النتائج ، استنتج المؤلفون أن دخول السكروز والسكر التناظري alpha-MGP في خلية عصبية الأرجل(neuropod) يحفزها على إطلاق الغلوتامات ، الذي ينشط العصب المبهم ويشارك في إشارات المكافأة ، بينما لا يحتوي على سعرات حرارية أو منخفضة السعرات الحرارية. تتسبب المحليات مثل السكرالوز في إفراز خلايا الأرجل العصبية ATP ، مما يؤدي إلى تنشيط مسار مختلف بين الأمعاء والدماغ .
لكن بوتلر يقول إن القضية لم تغلق بعد ، لا سيما فيما يتعلق بما إذا كان انتقال الغلوتامات من العصب إلى العصب المبهم ضروريًا لتفضيل الحيوانات للسكر على المُحليات. وكتبت: "يتم التعبير عن مستقبلات الجلوتامات في كل خلية عصبية تقريبًا" ، ويمكن أن تكون المضادات التي استخدمها الباحثون قد أثرت في الخلايا العصبية بخلاف العصبونات الموجودة في القناة الهضمية أو جذع الدماغ .
تركت النتائج مفتوحة السؤال عما إذا كانت العصبونات تساهم في سلوكيات مختلفة استجابة للسكريات مقابل المحليات الاصطناعية. للإجابة على ذلك ، لجأت المجموعة إلى علم البصريات الوراثي ، وهي منهجية تستخدم في الغالب في الدماغ. قام الباحثون بتغيير الفئران وراثيًا بحيث يؤدي التعرض لأطوال موجية معينة من الضوء إلى إسكات خلايا الأرجل العصبية التي يتم تحفيزها عادةً بواسطة السكريات والمحليات ، بينما يحفزها الآخرون ، ومع ذلك لن يكون للآخرين أي تأثير ويسجلون كيف يؤثر ذلك على تفضيلات الفئران. كانت المشكلة أن توصيل الضوء يتطلب تقليديًا كابل ألياف بصرية سيليكا صلبًا ، والذي من شأنه أن يخترق الأنسجة الرخوة للأمعاء المتماوجة باستمرار. لذلك ، تعاون الباحثون مع المهندسين لتطوير كابل ألياف بصرية مرن يتكيف مع الظروف البيولوجية الفريدة للأمعاء ، كما يقول Bohórquez.
كتب بوتلر أن تكييف التلاعب البصري الوراثي مع القناة الهضمية هو الجزء "الأكثر إثارة" من الورقة ، و "تقنية أعتقد / آمل أن تكتسب قوة دفع في مجتمع علوم الأمعاء والدماغ."
يقول Bohórquez إن الألياف الضوئية الجديدة التي استخدمها فريقه في تجاربهم مرنة ويمكن وضعها في أماكن صغيرة جدًا تتحرك باستمرار - مثل القلب والرئة - مما يمكن الباحثين من "البدء في استجواب كيف أن المدخلات الحسية من كل هذه الأعضاء تؤثر على سلوكنا ". يمكن أن "يحمل المفتاح" ، وفقًا لبوركيز ، لفهم أفضل للصحة العقلية أو المزاج أو اضطرابات النوم المرتبطة بالجهاز الهضمي.
في تجاربهم ، كان لإسكات العصبونات تأثيرات ملحوظة على سلوك الفئران. فقدت الفئران التي تعرضت لضوء إسكات الأرجل العصبية تفضيلها لاستهلاك السكر على السكرالوز المُحلي عند تقديمها مع الخيارين ، في حين أن الفئران المعرضة لطول موجة تحكم لم تفعل ذلك. علاوة على ذلك ، عندما يتم تحفيز الخلايا العصبية للفأر عن طريق الضوء ، تمت مضاعفة مدخولها من المُحلي الصناعي ، حيث يشربه الحيوان كما لو كان سكرًا.
قام الباحثون أيضًا بقياس نشاط العصب المبهم في الفئران ذات الوراثة البصرية ، ووجدوا أن ضوء إسكات العصب العصبي يلغي جميع الاستجابات من العصب المبهم ، في حين أن النشاط لم يتغير عن طريق الأطوال الموجية الضابطة.
وصف إيفان دي أروجو ، عالم الأعصاب في كلية إيكان للطب في ماونت سيناي ، والذي لم يشارك في الدراسة ، النتائج بأنها "تطور مثير للغاية". يوضح أنه في بحث سابق ، لم يكن واضحًا ما إذا كان السكر يحفز الإشارات المبهمة أو ما إذا كانت هذه الإشارة تقتصر على العناصر الغذائية الأخرى مثل الدهون والأحماض الأمينية. يقول: "حقيقة أنهم ربطوا هذه الخلايا العصبية في الأمعاء بالدماغ عبر العصب المبهم في سياق مكافأة السكر كان مفاجئًا لي ومثيرًا للاهتمام للغاية".
كتب بوتلر أن الأمر سيستغرق وقتًا لفهم ما إذا كانت هذه النتائج تُترجم إلى تغذية بشرية. أحد التطبيقات المحتملة ، كما تقترح ، "سيكون تطوير مُحلي خالٍ من السعرات الحرارية يكون قادرًا على تحفيز ناقل SGLT1 (الذي يتم تنشيطه عادةً عن طريق السكر) لخداع الدماغ في الواقع ليجعله يعتقد أنه كان يتناول شيئًا من السعرات الحرارية. هل سيؤدي هذا إلى الحد من تناول السعرات الحرارية بشكل عام؟ هل سيولد تفضيلًا مشروطًا للذوق؟ "
يقول De Araujo لـ The Scientist ، "أحد الأسئلة المثيرة للاهتمام للمستقبل هو مشاركة هذه الخلايا (neuropod) في المكافأة المرتبطة بالعناصر الغذائية الأخرى. هل هم مهمون للكشف عن القيمة الغذائية للدهون والأحماض الأمينية بنفس طريقة السكر؟ " يوافق Bohórquez على أنه سيكون من المثير للاهتمام استكشاف كيفية نقل الإشارات من العناصر الغذائية غير السكرية مثل الدهون والبروتينات من القناة الهضمية.
"هناك شيء في العناصر الغذائية يرسل إشارات إلى الدماغ بطريقة خاصة بكل جزيء. كيف يعمل هذا؟ كيف يعرف الدماغ العناصر الغذائية التي تم تناولها بناءً على مجرد وجود المغذيات في القناة الهضمية في غياب إشارات التذوق؟ " يسأل دي أروجو. "الصورة الكبيرة هي أن لدينا بعض الخلايا في القناة الهضمية ومنها نبدأ" في الإجابة على هذه الأسئلة. "وهذا مثير."
المصدر