En ny studie av forskare vid UCLA avslöjar att gener i hjärnan kan skadas av fruktos, vilket leder till sjukdomar som diabetes, hjärt-kärlsjukdomar, Alzheimers sjukdom och hyperaktivitetsstörning med uppmärksamhetsbrist.
En rad sjukdomar - från diabetes till hjärt- och kärlsjukdomar och från Alzheimers sjukdom till hyperaktivitetsstörning med uppmärksamhetsbrist - är kopplade till förändringar i gener i hjärnan. Ny forskning från UCLA life har funnit att hundratals av dessa gener kan skadas av fruktos, ett socker som är vanligt i den västerländska kosten, på ett sätt som kan leda till dessa sjukdomar.
Men forskarna upptäckte också goda nyheter:En omega-3-fettsyra känd som docosahexaensyra, eller DHA, verkar vända på de skadliga förändringarna som produceras av fruktos.
"DHA förändrar inte bara en eller två gener; det verkar driva tillbaka hela genmönstret till det normala, vilket är anmärkningsvärt”, säger Xia Yang, en senior författare till studien och biträdande professor i integrativ biologi och fysiologi vid UCLA. "Och vi kan se varför det har en så kraftfull effekt."
DHA förekommer naturligt i membranen i våra hjärnceller, men inte i tillräckligt stor mängd för att hjälpa till att bekämpa sjukdomar.
"Hjärnan och kroppen har brist på maskineriet för att göra DHA; det måste komma genom vår kost, säger Fernando Gomez-Pinilla, en UCLA-professor i neurokirurgi och integrativ biologi och fysiologi, och medförfattare till tidningen.
DHA stärker synapser i hjärnan och förbättrar inlärning och minne. Det finns rikligt i vild lax (men inte i odlad lax) och, i mindre utsträckning, i annan fisk och fiskolja, såväl som valnötter, linfrö och frukt och grönsaker, säger Gomez-Pinilla, som också är medlem i UCLA:s hjärnskadeforskningscenter.
Amerikaner får det mesta av sin fruktos i mat som är sötad med majssirap med hög fruktoshalt, ett billigt flytande sötningsmedel gjord av majsstärkelse och från sötade drycker, sirap, honung och desserter. Jordbruksdepartementet uppskattar att amerikanerna konsumerade i genomsnitt cirka 27 pund majssirap med hög fruktoshalt under 2014. Fruktos finns också i de flesta barnmat och i frukt, även om fibern i frukt avsevärt bromsar kroppens absorption av sockret — och frukt innehåller andra hälsosamma komponenter som skyddar hjärnan och kroppen, sa Yang.
För att testa effekterna av fruktos och DHA tränade forskarna råttor att fly från en labyrint och delade sedan upp djuren slumpmässigt i tre grupper. Under de kommande sex veckorna drack en grupp råttor vatten med en mängd fruktos som ungefär skulle motsvara en person som drack en liter läsk per dag. Den andra gruppen fick fruktosvatten och en kost rik på DHA. Den tredje fick vatten utan fruktos och ingen DHA.
Efter de sex veckorna fördes råttorna genom labyrinten igen. Djuren som bara hade fått fruktos navigerade i labyrinten ungefär hälften så snabbt än råttorna som bara drack vatten - vilket tyder på att fruktosdieten hade försämrat deras minne. Råttorna som hade fått fruktos och DHA visade dock mycket liknande resultat som de som bara drack vatten - vilket starkt tyder på att DHA eliminerade fruktosens skadliga effekter.
Andra tester på råttorna visade mer stora skillnader:Råttorna som fick en kost med hög fruktos hade mycket högre blodsocker, triglycerider och insulinnivåer än de andra två grupperna. Dessa resultat är betydande eftersom förhöjda glukos, triglycerider och insulin hos människor är kopplade till fetma, diabetes och många andra sjukdomar.
Forskargruppen sekvenserade mer än 20 000 gener i råttornas hjärnor och identifierade mer än 700 gener i hypotalamus (hjärnans största metaboliska kontrollcenter) och mer än 200 gener i hippocampus (som hjälper till att reglera inlärning och minne) som förändrades av fruktosen. De förändrade gener de identifierade, varav de allra flesta är jämförbara med gener hos människor, är bland de som interagerar för att reglera metabolism, cellkommunikation och inflammation. Bland de tillstånd som kan orsakas av förändringar av dessa gener är Parkinsons sjukdom, depression, bipolär sjukdom och andra hjärnsjukdomar, säger Yang, som också är medlem av UCLA:s Institute for Quantitative and Computational Biosciences.
Av de 900 gener som de identifierade fann forskarna att i synnerhet två, kallade Bgn och Fmod, verkar vara bland de första generna i hjärnan som påverkas av fruktos. När dessa gener väl har förändrats kan de sätta igång en kaskadeffekt som så småningom förändrar hundratals andra, sa Yang.
Det kan innebära att Bgn och Fmod skulle vara potentiella mål för nya läkemedel för att behandla sjukdomar som orsakas av förändrade gener i hjärnan, tillade hon.
Forskningen avslöjade också nya detaljer om mekanismen fruktos använder för att störa gener. Forskarna fann att fruktos tar bort eller lägger till en biokemisk grupp till cytosin, en av de fyra nukleotiderna som utgör DNA. (De andra är adenin, tymin och guanin.) Denna typ av modifiering spelar en avgörande roll när det gäller att slå på eller "av" gener.
Forskningen publiceras online i EBioMedicine, en tidskrift som publiceras gemensamt av Cell och The Lancet. Det är den första genomiska studien av alla gener, vägar och gennätverk som påverkas av fruktoskonsumtion i de regioner av hjärnan som styr metabolism och hjärnfunktion.
Tidigare forskning ledd av Gomez-Pinilla fann att fruktos skadar kommunikationen mellan hjärnceller och ökar giftiga molekyler i hjärnan; och att en långsiktig kost med hög fruktos minskar hjärnans förmåga att lära sig och komma ihåg information.
"Mat är som en farmaceutisk förening som påverkar hjärnan", säger Gomez-Pinilla. Han rekommenderar att du undviker sockerhaltiga läskedrycker, drar ner på desserter och i allmänhet konsumerar mindre socker och mättat fett.
Även om DHA verkar vara ganska fördelaktigt, sa Yang att det inte är en magisk kula för att bota sjukdomar. Ytterligare forskning kommer att behövas för att fastställa omfattningen av dess förmåga att vända skada på mänskliga gener.
Uppsatsens huvudförfattare är Qingying Meng, en postdoktor vid Yangs laboratorium. Andra medförfattare är Zhe Ying, en personalforskare vid Gomez-Pinillas laboratorium, och kollegor från UCLA, National Institutes of Health och Icahn School of Medicine vid Mount Sinai i New York.
Yangs forskning stöds av National Institutes of Health (bidrag R01DK104363), liksom Gomez-Pinillas (R01DK104363 och R01NS050465).
Publikation :Qingying Meng, et al., "Systems Nutrigenomics Reveals Brain Gene Networks Linking Metabolic and Brain Disorders," EBioMedicine, 2016;
doi:10.1016/j.ebiom.2016.04.008
