Откриване на мазнини и калории
Затлъстяването е толкова проблематично, тъй като представлява сериозна заплаха за личното здраве и благосъстояние, но гени, които променят възприятието за мазнини, което ни прави дебели?
Въпреки че последиците от затлъстяването са ясни, произходът му е слабо разбран. Тъй като генетичният ни състав не се е променил значително през последните 30 години, промените в хранителната среда са определени като причиняващи голяма част от драматичното нарастване на нивата на затлъстяване, започнало през 80-те години. Околната среда на нашата храна често се описва като „токсична, "което означава, че постоянното ни излагане на вкусни храни с високо съдържание на мазнини и високо съдържание на мазнини енергийна плътност, в съчетание със заседнал начин на живот, това вероятно ни прави дебели. Въпреки това, въпреки достъпа до едни и същи храни, не всеки затлъстява. И така, генетичните вариации също трябва да играят роля, като правят някои хора по-уязвими от излишните калории и водят до редица различни телесни тегла. Идентифицирането на гените, които правят тези хора по-податливи на наддаване на тегло, е от съществено значение за разбирането на основата на затлъстяването, както и разработването на стратегии за борба с болестта.
Постигнат е голям напредък в идентифицирането на гени, които могат да допринесат за затлъстяването. Според последните оценки гени от 135 различни кандидати са свързани със затлъстяването и свързаните с тях хранителни навици. Много от гените, участващи в затлъстяването, променят начина, по който се използва енергията, как се метаболизират и съхраняват мазнините и как се разпределят хранителните вещества. Особено липсващи в списъка на гените за затлъстяване са гените, участващи във вкуса. Според потребителите „вкусът“ (тук свободно дефиниран като комбинация от вкус, мирис и текстура на храната) е един от трите водещи фактора, които ръководят избора на храна, заедно с разходите/възможностите и хранителното съдържание. По време на човешката история хемосензорните сигнали са помагали да се ориентирате в несигурността на естествената среда, където много от наличните възможности за храна може да са били „токсични“.
Историята започва с тиоуреите с горчив вкус, които са много добре проучени. Тиоуреи и техните родителски съединения, глюкозинолати, често се срещат в растения от семейство Brassica, което включва броколи, зеле и зеле. Много молекули с горчив вкус са вредни и тиокарбамидите не са изключение от това правило. Тиокарбамидите като PROP и PTC действат като гойтрогени, като пречат на свързването с йод и по този начин на нормалното функциониране на щитовидната жлеза. Според класическата теория горчивият вкус на тиокарбамида служи за обезсърчаване на хората да консумират прекомерно тези съединения, а хората, които са по-чувствителни, се ползват с адаптивно предимство пред останалите, които усещат малко или никакъв горчив вкус при поглъщането им.
Използвайки съвременни методи на поведение, хората могат да бъдат разделени на три групи: не-дегустатори, средни дегустатори и дегустатори. Супер дегустаторите възприемат PROP и PTC като изключително горчиви и най-често отхвърлят кръстоцветните зеленчуци като броколи, брюкселско зеле и зеле. Сред кавказците приблизително 30% са дегустатори, 40-50% са средни дегустатори, а останалите 30% са дегустатори. Тези проценти варират при различните популации по света. Молекулярната генетика на дегустацията на PROP е приписана на гена TAS2R38, който кодира рецептор за горчив вкус, който свързва част от молекулата на тиокарбамида. Три единични нуклеотидни промени или полиморфизми в гена TAS2R38 водят до два често срещани генотипа: PAV (чувствителната форма) и AVI (нечувствителната форма). Алелните комбинации AVI/AVI, PAV/AVI и PAV/PAV корелират съответно с не-дегустатори, средни дегустатори и дегустатори, въпреки че има някои сплайсинг между последните две групи.
Връзката между гена TAS2R38 и възприемането на други орални усещания, особено мазнини, обаче не е очевидна. От известно време е известно, че супер-дегустаторите се различават анатомично от дегустаторите. Например дегустаторите имат повече вкусови рецептори в предната част на езика си и няма косвени доказателства, че небцето им също има повече нервни окончания, които носят соматосензорна информация за дразнене и текстура. Тези характеристики изглежда обясняват защо супер дегустаторите са по-чувствителни към други основни вкусове, като сладост, а също така са по-чувствителни към топлината на чилито, както и към структурата на мазнините: с повече вкусови пъпки и нервни окончания, те просто имат по-вкусова функционална анатомия.
Доскоро връзката между PROP супер вкуса и увеличената плътност на вкусовите пъпки се разглеждаше като възможност за асоцииране, тъй като няма известна генетична или физиологична връзка между тези две променливи. Въпреки това лабораторията на Iole Barbarroja в Университета на Каляри, Италия, през 2010 г. демонстрира, че супер ароматът е свързан с полиморфизъм в гена на густин, който обикновено контролира производството на слюнчения ензим карбоанхидраза VI (CA6). СА6 е металоензим, който действа на основата на цинк, който се краде от слюнката. Този ензим играе критична роля във вкусовата функция и насърчава образуването на вкусови пъпки по време на развитието. Резултатите на Barbarossa показаха, че супер дегустаторите са по-склонни да имат полиморфизъм в rs2274333 локуса на густина. Този полиморфизъм се свързва с пълната функционалност на протеина СА6, както и с нормалните нива на цинк в слюнката.
За разлика от това, дегустаторите са по-склонни да имат различна последователност на това място, което изглежда нарушава вторичната структура на CA6 протеина, така че той вече не може да се свързва с цинк, което води до високи нива на слюнчен цинк. Предполага се, че при неизправност на CA6, дегустаторите вероятно ще произведат по-малко вкусови рецептори по време на развитието, а тези, които се появяват, могат да бъдат заобиколени от по-малко соматосензорни неврони. Следователно изглежда, че полиморфизмите в поне два гена, TAS2R38 и густин, допринасят за фенотипа на супер-дегустацията. Тези два гена заедно могат също да обяснят защо тази група хора изпитва по-голяма интензивност на други видове орални усещания.
ИМОТ И ТЕГЛО НА ТЯЛОТО: Продължаваща ПРОТИВ
Наблюдението, че не-дегустаторите на PROP са по-тежки от супер-дегустаторите, не е ново. В своята статия от 1966 г. за хранителните предпочитания, Фишер и колегите му отбелязват, че дегустаторите на PTC са склонни да бъдат слаби и ъглови, докато дегустаторите са с най-щедри пропорции на тялото. 5 Въпреки това ранно признаване на връзката между теглото и вкуса, тази идея остана латентна в продължение на няколко десетилетия.
Започнахме да забелязваме същата тази тенденция в изследванията, които започнахме в края на 90-те години относно вкусовете и предпочитанията на мазнините. Следвайки това ръководство, открихме стабилна връзка между телесно тегло и способността да се тества PROP, особено при жените. По-конкретно, жените без вкус са измерили няколко единици индекс на телесна маса (kg/m2) по-високи от жените със супер вкус. Други проучвания обаче отчитат нулеви резултати за състоянието на дегустация на PROP и телесното тегло и увереността в хипотезата за връзка между тях започва да отслабва. 7,8 Допринася за скептицизма разследването, което не показва значителни връзки между генотипите и TAS2R38 и телесното тегло. Тъй като обаче фенотипът на супер-дегустатора PROP обхваща поредица от генетични промени с анатомични разлики, като плътността на вкуса във вкусовите пъпки и соматосензорната информация, гледането само на гена TAS2R38 няма да разкрие никаква връзка с теглото. Ние вярваме, че вероятно ще се появи силна връзка между вкусовата механика и теглото, когато бъдат открити повече гени, които допринасят за фенотипа.
Въпреки тези обнадеждаващи констатации, концепцията за орален сензор за мазнини при хората не е широко приета. Един от аргументите е, че хранителните мазнини се състоят почти изключително от триглицериди, несвободни мастни киселини. Какво е значението на оралния механизъм за възприемането на мастните киселини, когато тези молекули обикновено не присъстват в свободна форма в храната, която ядем? Знаем, че при плъховете езикът освобождава големи количества липаза, ензим, който бързо хидролизира триглицеридите, за да освободи мастни киселини в устата. И въпреки че не е известно, че хората произвеждат лингвална липаза в големи количества, историческите проучвания съобщават, че те могат да произвеждат този ензим.
Всъщност присъствието на мазнини в устата стимулира отделянето на някои езикови липази, превръщането на триглицеридите в микромоларни концентрации на мастни киселини - свободни концентрации, теоретично достатъчни за деполяризация на невроните на вкуса. Освен това изследванията сега показват, че малки количества свободни мастни киселини обикновено присъстват в повечето хранителни мазнини. Тези резултати подкрепят идеята, че мазнините могат да предизвикат орален отговор при хора, както и при животни, и механизмът за вкус на човешка мастна киселина е правдоподобен.
НОВ ДЕТЕКТОР НА ГРАЗИ?
Ако приемем, че мастните киселини могат да бъдат „вкусени“, тогава търсенето на молекулярния механизъм (механизми) за тяхното откриване е очевидна цел. Един протеин, който може да бъде включен, е CD36, транслоказа на мастна киселина, която се експресира върху определен тип клетки в тялото, от мастни клетки до имунни клетки и, разбира се, вкусови рецептори. Известно е, че протеинът играе ключова роля в транспорта на мастни киселини през клетъчните мембрани, а проучванията върху животни показват, че избиването на протеина CD36 прави животните или неспособни да го открият, или да проявят предпочитание към него. верижна мастна киселина. Някои полиненаситени мастни киселини са от съществено значение в диетата на гризачите и хората. Следователно съществуването на механизъм, способен да открива този вид мазнини, би имало важно хранително значение.
С обещаващ кандидат за откриване на такива мазнини лабораторията на Keller изследва връзката между разликите в генетичната последователност на гена CD36 и предпочитанието към мастен вкус при 317 здрави възрастни: афроамерикански мъже и жени. След като 15 участници в проучването попълниха въпросници за хранителните предпочитания и приема на храна с високо и ниско съдържание на мазнини, бяха измерени телесните мазнини, след което тестваха три проби италиански превръзки за салати, които варираха от мазнини по тегло от 5 до 55%. Субектите оценяват възприятието си за съдържание на мазнини, гладкост и кремообразност по стандартна скала, използвана в тези видове експерименти. Участниците също бяха генотипизирани в пет полиморфизма в гена CD36. Предполагахме, че ако генът CD36 участва в предпочитанията за мазнини, трябва да наблюдаваме връзка между малките разлики в последователността на този ген и степента, до която участниците харесват мазнините.
(*) Бевърли Дж. Тепър е професор в катедрата по наука за храните в университета Рутгерс, където ръководи лабораторията за сензорна оценка. Катлийн Л. Келер е член на Нюйоркския център за изследване на затлъстяването и Колежа на лекарите и хирурзите от Университета Колумбия.