爱吃甜食可能影响遗传物质,让你越来越“重口味”

作者:王千玥(翻译)来源:密歇根大学发布时间:2020-11-20

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。	

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。


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图片来源:Pixabay


一项来自美国密歇根大学的研究显示,高糖饮食可将果蝇的味觉细胞重新编程,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”。


研究者 Monica Dus、Anoumid Vaziri 以及合作者发现,高糖饮食会完全重塑果蝇的味觉细胞;它留下的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。对之前饮食的分子记忆或能将动物困在一种不健康的饮食行为模式中。他们的研究成果发表在《科学进展》(Science Advances)上。


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 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”,Dus 实验室的博士生、领导了这项研究的 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,Vaziri 发现超过 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。”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 Dus 实验室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,”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。”


相关论文:

Vaziri, A., Khabiri, M., Genaw, B., May, C., Freddolino, P. and Dus, M., 2020. Persistent epigenetic reprogramming of sweet taste by diet. Science Advances, 6(46), p.eabc8492.

https://advances.sciencemag.org/content/6/46/eabc8492


参考来源:

https://eurekalert.org/pub_releases/2020-11/uom-swu110920.php

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