A cukor íze senkinek sem ismeretlen, mint ahogy az sem, hogy az emberek általában szeretik. Magától értetődőnek tűnik, hogy miért van ez így: a cukor édes íze önmagában elég kellemes ahhoz, hogy az ember újra és újra felkeresse. Az idegtudósok azonban már kimutatták, hogy többről van szó, hiszen a kísérleti állatok a mesterséges édesítőkkel szemben is preferálják a cukrot, még akkor is, ha azok egyébként nagyobb mértékben aktiválják az édes ízek érzéséért felelős receptoraikat. Egy új kutatás fényt derített a jelenség okára.
Hogyan érzékeljük a cukor ízét?
A cukor ízének érzékelését az ízérző rendszer teszi lehetővé az emberek, és más emlősök számára. Amikor cukortartalmú eledelt juttatunk a szájüregünkbe, a nyelven, a szájpadon és a garatban elhelyezkedő ízlelőbimbókban lévő receptorsejtek hamarosan jelet képeznek. 2001-ben derült ki, hogy a T1R2 és T1R3 nevű fehérjék képesek az édes ízt keltő vegyületek megkötésére, és a gusztducin nevű fehérje aktiválása révén végül az ízlelőbimbóban lévő receptorsejt depolarizációját idézik elő. Az ezeket a receptorokat kifejező sejteket a nyelv-garat ideg (IX. agyideg) és az arcideg (VII. agyideg) egy ága idegzi be, ezek szállítják a tőlük származó információt az agyba. Az agyidegek által az információ egy agytörzsi magba, a magányos magba (nucleus solitarius vagy nucleus tractus solitarii) jut. Innen a talamuszon keresztül továbbítódik az ízérző kéregbe, ami részben a homloklebeny alulsó részén, részben pedig a homloklebeny és a halántéklebeny közötti oldalsó árok mögött elhelyezkedő inzuláris kéregben található.
Számos különböző vegyületet érzünk édesnek, ilyen például a szacharóz vagy étkezési cukor is, ami egy glükózból és egy fruktózból álló diszacharid, és amit az édesség referenciájaként szokás használni. Ehhez képest a tiszta glükóz valamivel kevésbé édes, a tiszta fruktóz viszont édesebb. Az édesítőszerként használatos vegyületek, például a Stevia-ban található glikozidok kb. 170-szer édesebbek, míg a szacharin nagyjából 500-szor édesebb, mint a szacharóz. Ha a vegyületek valóban csak édes ízük miatt tetszenének az embernek, vagy más állatoknak, akkor azt várhatnánk, hogy az édesebb, a szájüregi receptorokat nagyobb valószínűséggel aktiváló vegyületek a favoritok. Az emberek fogyasztására vonatkozó adatok, és a kísérleti eredmények szerint azonban ez nincs így, az emberek egyre nagyobb mennyiségű cukrot fogyasztanak, a kísérleti állatok pedig jellemzően a cukros vizet preferálják más mesterséges édesítőkkel szemben. A cukros víz iránti vonzalom ráadásul akkor is megmarad, ha az édes ízek érzékelését lehetővé tévő fehérjék kifejeződését génmanipuláció révén akadályozzák meg. Ezek a megfigyelések azt sugallják, hogy az anyagcsere folyamatokban is hasznosítható cukrok előnyben részesítése nem múlhat csak az ízérzékelésen.
Mitől kellemesebb a cukor, mint az édesítőszer?
Egy amerikai kutatócsoport arra vállalkozott, hogy a cukor vonzerejének hátterében álló idegrendszeri folyamatokat próbálja meg feltárni. A korábbi vizsgálatokból nem csak az volt ismert, hogy a cukrot az édesítőkkel szemben preferálják a kísérleti állatok, hanem az is, hogy ez nem köthető a cukor energiatartalmához, hiszen abban az esetben is kimutatható a kísérleti állatok elfogultsága, amikor egy le nem bontható glükóz analógot van lehetőségük fogyasztani.
A kutatók először megvizsgálták mely agyterületek aktiválódnak egereknél, amikor azok cukrot és édesítőszert fogyasztanak. Ehhez az állatokat három csoportra osztották, az egyik desztillált vizet, a másik cukoroldatot, a harmadik pedig édesítőszeres oldatot kapott, majd az állatok agyából szövettani metszeteket készítettek. A metszeteken ezután immunfestéssel jelölték a c-Fos nevű fehérjét, ami jellemzően akkor fejeződik ki az idegsejtekben, mikor azok aktiválódnak. Az eredmények szerint a magányos mag farki részén lévő idegsejtek csak azoknál az egereknél aktiválódtak, melyek cukoroldatot ittak. Mivel a korábbi eredmények arra utaltak, hogy a cukor hatása az elfogyasztása után órákkal érvényesül, a kutatók egerek egy újabb csoportján azt is megvizsgálták, mi történik az agyban, ha közvetlenül a gyomorba juttatják a cukoroldatot. A magányos mag farki részén ekkor is nagy mennyiségben jelent meg a c-Fos, ami tehát szintén arra utalt, hogy ez a jelenség az ízérzékeléstől független.
A kutatók ezeket az eredményeket genetikailag kódolt kalcium-indikátor segítségével is megerősítették. A kutatók jelentős fluoreszcenciát regisztráltak a magányos mag farki részéről, amikor a bélbe glükózt juttattak. Mivel a belek és az agy közötti információcserét a bolygóideg (X. agyideg) bonyolítja, a kutatók azt gyanították, hogy ebben az esetben is a bolygóideg „értesítette az agyat” a glükóz jelenlétéről. A bolygóideg kétoldali átmetszésével nyert eredmények támogatták ezt az elképzelést, a bélbe adott glükóz így nem váltott ki választ a magányos magban. A kutatók ezután egy új módszer segítségével célozták a glükóz által aktivált sejteket. Olyan transzgénikus egereket használtak, melyekben a c-Fos kifejeződése mellett egy mesterséges vegyület (tamoxifen) is szükséges ahhoz, hogy egy olyan enzim fejeződjön ki a sejtekben, ami aztán a vágyott hatású fehérje előállítását is lehetővé teszi. A kutatók tehát a tamoxifen és a cukoroldat közel egyidejű beadásával pontosan azokban a sejtekben tudtak különböző fehérjéket kifejeztetni, amelyek a cukoroldat hatására aktiválódtak a magányos magban. Amikor a sejtekben tetanusz toxint fejeztettek ki, vagyis elpusztították őket, akkor az állatok továbbra is előnyben részesítették az édes oldatokat a tiszta vízzel szemben, azonban a cukoroldatot nem kedvelték jobban, mint az édesítőszeres oldatot, vagyis pusztán az íz alapján alakították ki preferenciájukat.
Emellett a korábbi eredmények szerint a glükózra érzékeny receptorok hiányában is kialakulhat a cukorpreferencia a kísérleti állatoknál, így a kutatók azt feltételezték, hogy egy másik fehérje révén aktiválódik a magányos mag. Az első gyanúsított a nátrium-glükóz transzporter volt, ami a glükóz felszívásáért felelős a vékonybélben. Ez a transzporter teszi lehetővé a galaktóz felvételét is, ezért feltehető volt, hogy a galaktóz bélbe fecskendezése is aktiválja a magányos mag sejtjeit, és ezt egy vizsgálattal alá is támasztották a kutatók. A transzportert blokkoló vegyület (florizin) beadása megakadályozta a glükóz által normálisan kiváltott agyi aktiváció megjelenését, tehát valószínűleg a nátrium-glükóz transzporter működésén múlik a magányos mag sejtjeinek aktivációja.
A kutatók végül a magányos mag sejtjeinek mesterséges aktiválásával erősítették meg az ok-okozati kapcsolat meglétét a sejtek aktivációja, és a viselkedéses preferencia kialakulása között. Ehhez egy adatbázisra támaszkodva derítették ki, hogy egy bizonyos gén segítségével nagy pontossággal célozhatják a kérdéses sejteket. A sejtekbe olyan receptort juttattak, amely egy testidegen vegyület (klozapin) hatására aktiválja a sejteket. Az állatok híg és tömény édesítőszeres oldat közül választhattak. Normálisan a töményebb oldatot preferálták, ám amint a hígabb oldatba klozapint adagoltak, az állatok már azt részesítették előnyben.
Ezek alapján egyértelműnek tűnik, hogy az egereknél a bélbe jutott glükóz a nátrium-glükóz transzporter révén a bolygóidegen keresztül aktiválja a magányos mag farki részének sejtjeit, amik egyelőre nem tisztázott módon biztosítják, hogy az állat máskor is a glükóz tartalmú oldatot válassza. Ez magyarázat lehet arra, hogy a mesterséges édesítők miért nem tudtak számottevő hatást kifejteni az emberiség cukorfogyasztására. Az eredmény továbbá útmutatást ad olyan édesítők kifejlesztésére is, melyek nem csak ízükben édesek, hanem ezen útvonal aktiválása révén tökéletesen utánozzák a cukor idegrendszerre gyakorolt hatásait, az egészségügyi fenyegetések nélkül.
Ez a cikkem az Élet és Tudomány 2020/26. számában jelent meg.
