Chroniczne spożywanie słodzonych napojów trwale zakłóca funkcje kognitywne i działanie układu nagrody u myszy

21 września 2021

W czasopiśmie “Cerebral Cortex” ukazał się artykuł naukowców z Francji, USA i Polski – z Instytutu Biologii Doświadczalnej im. Marcelego Nenckiego PAN oraz Interdyscyplinarnego Centrum Modelowania Matematycznego i Komputerowego UW – dotyczący neurobiologicznych efektów długotrwałego spożywania substancji słodzących.

 

Do badania wykorzystano myszy, które przez dłuższy czas miały dostęp do wody słodzonej sacharozą (cukrem spożywczym) lub słodzikami (sacharyną i sukralozą), co symuluje schemat konsumpcji tych substancji przez ludzi.

Zachowania zwierząt były następnie badane, m. in. w tzw. “mysim kasynie” wzorowanym na stosowanym w psychologii Iowa Gambling Task. Mysz ma w nim do wyboru cztery ramiona o różnym stopniu ryzyka; w bardziej ryzykownych mogą znaleźć więcej chrupek, ale jest też większa szansa że część z nich będzie nieprzyjemnie gorzka; w bezpiecznych ramionach chrupek jest mniej, za to szansa, że są one niejadalne jest dużo mniejsza.

Badanie wykazało, że słodziki powodują usztywnienie decyzji podejmowanych przez zwierzęta, które bardzo szybko i stabilnie wybierają konkretne ramiona, słabo zważając na opłacalność swojego wyboru. Wyniki sugerują również, że istnieją osobnicze różnice w podatności na efekty wywołane przez badane substancje.

Obserwacje behawioralne znalazły też potwierdzenie w analizach neurobiochemii mózgu, które wykazały zmiany w strukturach związanych z układem nagrody, przy braku istotnych zmian w ogólnym metabolizmie zwierząt.

„Układ nagrody to podsystem mózgu odpowiadający za motywację – dla przykładu, bez niego zapewne odbijalibyśmy się w nieskończoność po zamkniętym pokoju niczym zombie, nie będąc w stanie ani zniechęcić się naszą sytuacją ani zainteresować się klamką u drzwi. Jednym z bodźców silnie oddziałujących na ten układ jest słodki smak, co związane jest z tym że dla większości ssaków znalezienie czegoś słodkiego to sygnał, że znalazły się u nadzwyczaj obfitego źródła energii, które warto w pierwszej kolejności wyeksploatować.

W naszym eksperymencie chcieliśmy sprawdzić co się dzieje, gdy układ nagrody jest aktywowany na okrągło przez ciągły dostęp do słodyczy. I faktycznie, zaobserwowaliśmy zachowania konsystentne z upośledzeniem jego funkcji, takie jak usztywnienie zachowania czy rezygnacja z eksploracji. Co ciekawe, słodziki podnosiły sztywność wyboru i szybkość jego podejmowania znacznie mocniej niż cukier spożywczy.

Przy tym stwierdziliśmy także znaczącą zmienność między różnymi osobnikami – pewne myszy reagowały mocniej, a pewne wydawały się odporne. Można tłumaczyć to tym, że z ewolucyjnego punktu widzenia sytuacja ciągłej obfitości wysoko-kalorycznego jedzenia jest bardzo rzadka i nie ma presji selekcyjnej na wykształcenie jednolitej odpowiedzi.

Analizy molekularne pokazały też różnice w mechanizmie działania sacharozy i słodzików. Wszystkie badane substancje zaburzały obrót dopaminy w korze przedczołowej, przy czym sacharoza wydaje się powodować ten stan poprzez przesterowanie ciała migdałowatego, podczas gdy sacharyna oddziałuje przez przednią część wyspy, strukturę odpowiedzialną m. in. za unikanie negatywnych skutków podejmowanych wyborów.

Naturalnie istnieje potrzeba dalszych badań, ale nasze wyniki pokazują że nie ma słodyczy bez konsekwencji, nawet jeśli nie są one widoczne na pierwszy rzut oka” – podsumowuje dr Miron Kursa z ICM.

Artykuł: Chroniczne spożywanie słodzonych napojów trwale zakłóca funkcje kognitywne i działanie układu nagrody u myszy (ang.  Prolonged Consumption of Sweetened Beverages Lastingly Deteriorates Cognitive Functions and Reward Processing in Mice) został opublikowany na początku września 2021 r. w Cerebral Cortex, czasopiśmie wydawanym przez Oxford University Press. Publikacja jest dostępna pod adresem: doi.org/10.1093/cercor/bhab274.

 

W badaniach wziął udział międzynarodowy zespół naukowców z następujących ośrodków:

  • Université Paris-Saclay, CNRS, Institut des Neurosciences Paris-Saclay, France (Héloïse Hamelin, Ghislaine Poizat, Mohammed Taouis, Sylvie Granon);
  • Research Center on Animal Cognition (CRCA), Center for Integrative Biology, Toulouse, France (Cédrick Florian, Claire Rampon);
  • Interdisciplinary Centre for Mathematical and Computational Modelling, University of Warsaw (Miron Bartosz Kursa)
  • Stanford University, Heller Laboratory, USA (Elsa Pittaras);
  • Service of Biochemistry and Molecular Biology, Hospital Lariboisière, Paris, France (Jacques Callebert);
  • Laboratory of Spatial Memory, Nencki Institute of Experimental Biology, Polish Academy of Sciences (Adam Hamed)