Сахар изменяет соединения, которые влияют на здоровье мозга у плодовых мух

Когда плодовые мухи подвергаются воздействию диеты с высоким содержанием сахара, ключевые метаболиты, связанные со здоровьем мозга, истощаются, согласно исследованию Мичиганского университета.

Это открытие может объяснить исследователям, почему поведение, которое изменяется с внутренним энергетическим состоянием, таким как потребление пищи, обучение и память, а также сон, меняется на диетах с высоким содержанием питательных веществ.

Когда наш организм усваивает пищу, она расщепляется на метаболиты-небольшие молекулы, которые выполняют множество функций в организме, включая обеспечение топливом клеток и активацию или ингибирование производства ферментов. Исследование, опубликованное в журнале Nature Communications, изучает, как метаболиты в мозге и теле плодовых мух изменяются по мере перехода мух между голодом и сытостью.

В ходе исследования ученые обнаружили, что метаболические профили мух быстро меняются во время быстрого перехода от голода к сытости, при этом мозг мух демонстрирует большие изменения, чем их тела. В частности, диета с высоким содержанием сахара снижала уровень метаболитов головного мозга N-ацетил аспартата, или наа, и кинуренина.

Изменение метаболитов может повлиять на то, как быстро муха чувствует сытость, заставляя ее есть больше. На самом деле, исследователи U-M ранее обнаружили, что увеличение специфического метаболита при высокой сахарной диете вызывает переедание и увеличение веса.

Хотя ученые не уверены в роли наа в мозге, он, по-видимому, обеспечивает топливо для клеток мозга и уравновешивает осмолярность-или регулирует объем клеток-в мозге. Более низкие уровни другого метаболита, кинуренина, который вырабатывается в высоких концентрациях во время физических упражнений, связаны с депрессией.

"То, что мы обнаружили, было метаболическим ремоделированием",-сказала старший автор Моника Дус, доцент кафедры молекулярной, клеточной и эволюционной биологии. "Это было не просто постепенное накопление от раннего до более длительного воздействия, но к седьмому дню на диете с высоким содержанием сахара эти фруктовые мухи имели совершенно другой метаболический профиль."

Раковые клетки также проходят этот тип метаболического ремоделирования, чтобы подпитывать их рост, поэтому диета может играть определенную роль в лечении рака и причина, по которой лаборатория Dus хотела изучить сдвиг метаболитов в головном мозге.

Чтобы изучить, как диета с высоким содержанием сахара влияет на мозг и тело плодовых мух, исследовательская группа сравнила группу голодающих мух с группой кормящихся мух. В кормили мухи, исследователи пропустили давая им ужин, а затем кормили их завтрак умеренно сладкой глюкозы желе на следующий день.

Исследователи смешивают сахарное желе с синим или зеленым красителем и через час проверяют брюшко мухи, чтобы убедиться, что она съедена. Чтобы убедиться, что животные наелись досыта, исследователи поместили мух на ликометр, покрытый глюкозным желе. Ликометр-это именно то, как он звучит: метр, который подсчитывает количество раз, когда он был облизан.

Затем, внутри отдельных пробирок, исследователи замораживают насыщенных мух, а также группу голодающих мух. Это останавливает обмен веществ, так что исследователи могут посмотреть, что происходит в мозге мух в момент насыщения. Исследователи встряхивают трубки, которые разбивают муху. Сито отделяет голову мухи, грудную клетку, живот и ноги. Затем эти части были отправлены в компанию, которая использует масс-спектрометрию для измерения метаболитов внутри мухи.

Чтобы помочь уточнить список метаболитов у мух, Алла Карновская, научный сотрудник кафедры вычислительной медицины и биоинформатики Мичиганского медицинского института, создала инструмент под названием FlyScape. Она основала его на предыдущем инструменте, который она создала для анализа данных метаболомики человека под названием MetScape. Как и Metscape, Flyscape имеет открытый доступ: любой исследователь, изучающий метаболиты в плодовых мухах, может использовать программное обеспечение.

Эти инструменты помогают исследователям искать закономерности в данных метаболомики. Такой исследователь, как Даниэль Вилински, постдоктор лаборатории Dus и первый автор рукописи, может ввести в Flyscape список метаболитов, найденных в ее субъектах-плодовых мухах, а также список генов от плодовых мух. Инструмент будет производить визуализацию метаболических сетей плодовых мух.

"Вы можете просмотреть метаболиты и гены, которые меняются между различными условиями", - сказал Карновский. "Это помогает нам понять, какие биологические процессы происходят."

Соавтор Питер Фреддолино, доцент кафедры биологической химии и вычислительной медицины и биоинформатики Мичиганского медицинского института, работал с Dus над предыдущими работами, чтобы изучить, как диета с высоким содержанием сахара притупляет чувство вкуса у плодовых мух.

"Мы изучили изменения в метаболитах, которые могут существенно повлиять на то, как эти клетки работали", - сказал Фреддолино. "Это исследование говорит нам о том, какие метаболические пути могут быть задействованы."

В конечном счете, исследование показало, что 20 метаболитов, в дополнение к наа и кинуренину, были затронуты потреблением сахара. Затем, говорит Дус, исследовательская группа планирует выяснить, как изменения в этих метаболитах влияют на мозг, изменяя потребление пищи и влияя на другие условия, такие как сон, обучение и память.

Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2 ... 090559.htm