糖改变了影响果蝇大脑健康的化合物

2019-09-11 19:48    来源:艾德医讯

根据密歇根大学的一项研究,当果蝇暴露于高糖饮食时,与大脑健康相关的关键代谢物就会枯竭。

这一发现可以告诉研究人员为什么随着内部能量状态而变化的行为,如食物摄入量,学习和记忆以及睡眠,会改变高营养饮食。

当我们的身体代谢食物时,食物被分解成代谢物 - 在体内发挥许多功能的小分子,包括为细胞提供燃料,激活或抑制酶的产生。该研究发表于Nature Communications,研究了果蝇的大脑和体内代谢物如何随着果蝇在饥饿和饱腹感之间转变而发生变化。

通过这项研究,研究人员发现,在从饥饿到饱腹感的快速过渡期间,苍蝇的代谢特征迅速变化,苍蝇的大脑显示出比身体更大的变化。特别是,高糖饮食降低了大脑代谢产物N-乙酰天冬氨酸(NAA)和犬尿氨酸的水平。

代谢物的改变可能会影响苍蝇感受到饱腹感的速度,导致它吃得更多。事实上,密歇根大学的研究人员之前发现,高糖饮食中特定代谢物的增加会导致暴饮暴食和体重增加。

虽然科学家们并不清楚NAA在大脑中的作用,但它似乎可以为脑细胞提供燃料,并平衡大脑中的渗透压 - 或调节细胞体积。较低水平的另一种代谢产物犬尿氨酸在运动过程中以高水平产生,与抑郁症有关。

“我们发现的是代谢重塑,”资深作者,分子,细胞和发育生物学助理教授Monica Dus说。“这不仅仅是从早期到长期暴露的逐渐积累,而是在高糖饮食的第七天,这些果蝇的代谢特征完全不同。”

癌细胞也经历这种类型的代谢重塑,以促进其生长,这就是为什么饮食可能在癌症治疗中起作用的原因,也是Dus实验室想要检查大脑中代谢物转移的原因。

为了研究高糖饮食如何影响果蝇的大脑和身体,研究小组将一组禁食蝇与一群喂食的苍蝇进行了比较。在美联储的苍蝇中,研究人员不再给他们吃晚餐,然后第二天给他们喂了中度甜葡萄糖果冻的早餐。

研究人员将糖果与蓝色或绿色染料混合,一小时后,检查苍蝇的肚子以确保它被吃掉。为了确保动物吃饱了,研究人员将苍蝇放在用葡萄糖果冻覆盖的舔舔器上。舔声计的确如此:一个计算它被舔的次数的仪表。

然后,在单独的管内,研究人员冻结了野生苍蝇以及一组禁食苍蝇。这会阻止新陈代谢过程,因此研究人员可以在饱腹感时观察苍蝇大脑中发生的情况。研究人员摇动管子,粉碎苍蝇。筛子将苍蝇的头部,胸部,腹部和腿部分开。然后将这些部件送到使用质谱法测量苍蝇内代谢物的公司。

为了帮助改进果蝇中的代谢物列表,密歇根医学的计算医学和生物信息学研究副教授Alla Karnovsky创建了一个名为FlyScape的工具。她的研究基于她为分析名为MetScape的人体代谢组学数据而创建的先前工具。像Metscape一样,Flyscape是开放获取的:任何研究果蝇中代谢物的研究人员都可以使用该软件。

这些工具可帮助研究人员寻找代谢组学数据中的模式。丹尼尔·维林斯基(Daniel Wilinski)是杜斯实验室的博士后研究员,也是该手稿的第一作者,他可以将一份在果蝇中发现的代谢物清单以及果蝇基因列表输入Flyscape。该工具将产生果蝇代谢网络的可视化。

“你可以看到在不同条件之间发生变化的代谢物和基因,”卡尔诺夫斯基说。“这有助于我们了解正在发生的生物过程。”

共同作者,密歇根医学生物化学,计算医学和生物信息学助理教授彼得弗雷多利诺,曾与杜斯一起研究以前的论文,研究高糖饮食如何使果蝇的味觉变得迟钝。

“我们检查了代谢物的变化,这可能从根本上扰乱了这些细胞的工作方式,”弗雷多利诺说。“这项研究告诉我们的是代谢途径可能涉及什么。”

最终,该研究发现除了NAA和犬尿氨酸外,还有20种代谢产物受到糖消耗的影响。接下来,杜斯说,研究小组计划调低这些代谢物的变化如何影响大脑,改变食物摄入量并影响其他条件,如睡眠,学习和记忆。#健康真社探# #清风计划#