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用甜味剂戒糖?你可以骗过舌头但永远骗不了肠道!

 科研情报站 2022-01-18

糖分摄入过多会引发一系列健康问题,现在有越来越多的人参与到戒糖的队伍中。戒糖除了能让你远离肥胖、心脏病,还能提高你的生活质量。糖就像咖啡因和酒精一样让人上瘾。在你戒掉糖分、变得更健康之前,你会经历一段艰难的过渡期。

糖是一种简单碳水化合物,身体需要糖作为能量来源。人类之所以喜欢吃甜的食物,是因为我们在进化中形成了消耗糖转化为能量的机制。但是在如今,各种食品里都含有糖,我们总是吃得过剩。过剩的糖会导致肥胖、心脏病和蛀牙等问题。

然而很多人的戒糖之路并不顺利,哪怕使用了甜味剂也没有办法可以帮助身体戒掉对糖分追求。实际上甜味剂虽然可以欺骗味觉,但是却欺骗不了身体。因为身体根本不是依靠味蕾来判断是否摄入糖,而是依靠肠道来判断的。

近日来自杜克大学的医学研究团队在国际期刊《Nature Neuroscience》上发表了相关文章,题目为“The preference for sugar over sweetener depends on a gut sensor cell”。文章中的实验分析表明了,虽然甜味剂和营养糖都有甜味,但是在肠道的传感细胞可以明确区分糖和甜味剂,并将结果快速反馈给大脑。因此甜味剂虽然可以骗过舌头味蕾,但是却瞒不过我们的肠道细胞。想要依靠甜味剂来戒糖无异于掩耳盗铃。

研究内容

神经内分泌学家罗伯特·萨波尔斯基(Robert Sapolsky)在他的经典著作《行为》(Behave)中写道:“在前几秒到几分钟内发生的事情,触发了神经系统产生这种行为,这是感官刺激的世界,其中大部分是无意识地感觉到的。”虽然食物的视觉、嗅觉和味觉会改变我们对味道的感知,但在食用前几分钟内感受到的这种刺激只能部分解释我们的行为。以糖为例,大脑中驱动我们偏好的神经元受到了广泛关注。我们在糖面前的行为取决于一连串的神经元活动,包括来自释放增强多巴胺的中脑神经元、聚集下丘脑黑色素的神经元、孤束尾核中的脑干神经元和迷走神经节剂量神经元的输入。然而,肠道细胞的身份,转导感官刺激,以指导动物的选择仍然是未知的。

在甜味感受器被识别后不久,科学家试图通过消除味觉感受器来创造甜味盲老鼠,结果却发现这些动物仍然能够识别糖。随后的研究证实,口腔的甜味并不是驱动糖摄入的必要因素。十二指肠输注甜味剂和糖会激活不同的后脑和纹状体通路,但只有输注糖才会产生强烈的条件偏好。糖的作用局限于近端小肠,因为孤立的糖输注到回肠或局限于胃不形成强烈的偏好。最近,发现十二指肠神经纤维细胞利用神经递质谷氨酸将d-葡萄糖从肠道传递到大脑。而这些细胞对糖的偏好是未知的。

根据这一现象,研究人员设计了味觉调节试验。因为蔗糖是一种由d-葡萄糖和d-果糖组成的双糖。与d-果糖或甜味剂三氯蔗糖不同,d-葡萄糖被注入十二指肠腔时,会使人产生强烈的偏好。事实上,之前接触过d-葡萄糖的动物在几分钟内就能识别进入肠道的糖。当小肠被绕道时,这种识别d-葡萄糖的能力消失了,这表明十二指肠上皮是“糖传感器”细胞所在的地方。

在其他的上皮细胞表面,细胞利用分子受体检测并将感觉刺激传导到脑神经来指导行为。例如,在鼻子中,嗅觉受体细胞通过谷氨酸突触将气味刺激传导到二级二尖瓣细胞,以帮助动物辨别气味。在舌头上,甜味、苦味或鲜味的感受器细胞与传入神经纤维形成嘌呤能突触,以指导动物区分味道。而在在肠道中,这一功能似乎是由神经荚细胞完成的。

在肠道中,神经荚细胞决定着对糖的偏好。十二指肠神经荚细胞使用不同的神经递质将刺激从蔗糖和三氯蔗糖传送到不同的迷走神经结节神经元。这些细胞通过两种受体和两种神经递质迅速将这种刺激传递到迷走神经上;而甜味剂激活T1R3导致ATP的释放,糖进入细胞则刺激谷氨酸的释放。通过开发一种灵活的肠道光遗传学纤维,我们发现糖的偏好依赖于神经荚细胞谷氨酸的信号。

研究意义

研究特定的肠道感觉细胞对行为的实时贡献的一个主要障碍是缺乏合适的工具。与嗅觉感受器神经元或味觉感受器细胞不同,神经足细胞不是聚集在一个位置上。相反,这些细胞分散在肠道上皮细胞中。因此,在自由移动的动物身上识别和控制它们是困难的。考虑到细胞表面受体(如sglt)的普遍表达,药物工具本身对细胞类型并不是特异性的。确定特定神经元细胞对行为的贡献的一个合适的工具是光遗传学。将光遗传学引入肠道需要开发一种新设备。这里开发的柔性光纤允许使用光遗传学来询问肠道感觉对行为的贡献。我们相信,这个装置将使科学家们能够确定行为是如何被其他不断运动的内脏器官调节的,比如心脏、肺或膀胱。

在这些技术的帮助下,我们发现神经足细胞的感觉功能类似于味觉感受器细胞的作用,它们可以探测到促味剂,从而使动物能够辨别味道;或者视网膜锥细胞可以探测到光的波长,从而使动物能够辨别颜色。像其他感觉传感器一样,神经足细胞使用不同的受体和传递器来感知和传递来自特定刺激的信号。这项工作是确定其他刺激,如脂肪、蛋白质或微生物分子,是如何被感知并传导到肠道的不同区域,从而驱动食欲决定的基础。

传感器细胞的快速神经传递和缓慢的内分泌活动共同为肠道提供了一种协同补充,从而影响食物选择背后的情绪和逻辑。毕竟,不管一种食物看起来、闻起来或尝起来有多甜,都需要使肠道有一种满足感。

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