沉迷甜食不能自拔,背后的原因找到了,甜食会影响遗传物质,重塑味觉细胞

2020
11/18

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来源 | 科研圈


点奶茶、果汁的时候,你会选择几分糖?生活经验告诉我们,经常吃甜食的人通常更加“重口味”,会选择更甜的食物。一项最新研究为解释这个现象提供了启发:果蝇实验表明,高糖饮食会影响它们感知甜味的味觉细胞的基因表达,造成持续的影响,这可能促使它们维持这种不健康的高糖饮食模式


2020 年 11 月 11 日,美国密歇根大学的 Monica Dus 等人在 Science 子刊 Science Advances 杂志发表了题为:Persistent epigenetic reprogramming of sweet taste by diet 的研究论文,同时该论文还被选为当期封面论文。


该研究显示,高糖饮食可将果蝇的味觉细胞重新编程,完全重塑果蝇的味觉细胞,使其对糖的敏感度减退,进而在它们的舌头上留下“分子记忆”,这种“分子记忆”可持续存在,甚至当果蝇恢复健康饮食后仍挥之不去,或能将动物持续困在一种不健康的饮食行为模式中。



沉迷甜食:表观遗传惹的祸


“当我们进食时,只需咀嚼几口,食物便从口中消失。我们没想过它会给我们的大脑带来这样的持久影响,” 文章通讯作者,密歇根大学分子、细胞及发育生物学教授 Monica Dus 说道,“但是当动物被转移到一个不同的食物环境中,比如健康饮食,它们的细胞中仍保有高糖饮食的分子记忆。这表明过去的食物环境可能影响动物未来的行为。”

具体而言,研究者发现高糖饮食对果蝇口器中感知甜味的细胞进行重编程,导致它们功能衰退。这个重编程过程涉及一个称为多梳抑制复合体 2.1(Polycomb Repressive Complex 2.1)的表观遗传调控因子,简称 PRC2。表观遗传调控因子是一组酶,能通过重塑染色质影响基因是否表达和表达的程度。染色质是构成染色体的遗传物质,存在于从植物到人类的各种生物中。


这个案例中,研究团队发现了当果蝇处于高糖饮食期间,在其负责感知甜味的神经元中 PRC2 在染色质上的分布方式发生了变化。他们发现这种改变可使某些基因激活,使另一些基因沉默 —— 特别是与检测甜度相关的基因。


对甜味麻木:沉默的甜味基因


“因此,通过这条具体的通路,高糖饮食可沉默感知甜味所需的基因”,Monica Dus 实验室的博士生、领导了这项研究的 Anoumid Vaziri 说道,“更有趣的是,基因沉默带来的影响是持续的,即便动物们摆脱了高糖饮食,与味觉相关的基因(表达情况)仍保持在变化之后的状态,动物们依旧会经历甜味感知缺陷。”


果蝇的口器中只含有约 60 个感知甜味的味觉细胞。研究者将果蝇分为对照组和高糖饮食组,经过一周的喂养后,从两组果蝇中纯化出这些味觉细胞,然后利用两种技术来识别沉默的基因。一种技术涉及从这 60 多个细胞中分离核糖体(可与 RNA 结合合成蛋白质的细胞器),之后对其结合的信使RNA(mRNA)进行测序,来判断某个基因是否被沉默。mRNA 是 RNA 的一种形式,将来自 DNA 的遗传信息运送到核糖体上。


到高糖饮食的第 7 天,超过 80% 的甜味基因被沉默了。这是因为 PRC2 改变了它与 DNA 的结合情况,从而开启了味觉细胞运行的“程序”。新“程序”让味觉细胞对甜味的响应能力下降,几乎对它们负责感知甜味的味觉细胞身份完全进行了重编程。


日益发福:早期高糖饮食的影响


“我们需要不仅把食物当成我们吃下去的东西,还要把它视为能影响我们未来行为和食物选择的体验。这就如同长大成人后,人生早期的创伤依然会在大脑中产生持续的影响。”Anoumid Vaziri  说。


为了确认 PRC2 是基因沉默的原因,研究人员构建了该复合物的突变体,以探究它能否恢复相关基因在细胞中的正常表达。使该复合物发生突变后,他们发现果蝇感知甜味的能力并未下降。


有趣的是,仍能尝出甜味的果蝇也能保持苗条。而那些甜味感知能力下降的果蝇则变得肥胖了。其中的原因要在之前的研究中寻找答案,那项研究分析了糖如何干涉饱足信号。当果蝇对糖的感知能力衰退后,它们会摄入越来越多的糖以达到相同水平的饱足感。而当它们对糖的感知能力未减弱时,它们会更早结束摄食。


“这就好比它们不会吃光一大包饼干,而是吃两块就够了,”Monica Dus 解释道,“这的确强化了这样一种观念:味觉的这些改变对我们控制食品选择和食物摄入量的能力很重要。”


论文链接:
https://advances.sciencemag.org/content/6/46/eabc8492

参考资料:
https://eurekalert.org/pub_releases/2020-11/uom-swu110920.php
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关键词:
遗传物质,甜食,味觉,细胞,重塑,基因,饮食

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