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。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。“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。“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。“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。”