Специальные кишечные клетки чувствуют разницу между настоящим сахаром и подсластителем, о чём и сообщают напрямую нейронам блуждающего нерва.

Обычный сахар состоит из углевода сахарозы, которая, в свою очередь, представляет собой соединённые молекулы фруктозы и глюкозы — они действуют на рецепторы сладкого вкуса. Но на свете есть ещё довольно много веществ со сладким вкусом, и некоторые из них в сотни и тысячи раз слаще сахара. Тем не менее, сахар на вкус кажется приятнее, причём как нам, так и животным, и причина тому — особые клетки в кишечнике.

Кишечный эпителий мыши; зелёным окрашены клетки нейроподы, отличающие настоящий сахар от подсластителя. (Фото: Duke University)

Несколько лет назад исследователи из Универсиета Дьюка обнаружили, что у некоторых кишечных клеток есть рецепторы, подобные тем, которые есть у вкусовых клеток во рту и у обонятельных в носу. Эти клетки, названные нейроподами, были соединены напрямую с нейронами блуждающего нерва, у которого есть несколько ветвей, идущих к различным внутренним органам, и к кишечнику в том числе. Когда кишечные клетки с рецепторами чувствовали сахарные углеводы, они выделяли нейромедиатор глутаминовую кислоту, возбуждая блуждающий нерв. Поскольку одна из функций блуждающего нерва — управление пищеварением, то своевременная реакция на сахар, вероятно, помогает настроить активность кишечника так, чтобы всосать как можно больше энергетически выгодных углеводов. В то же время мозг может скорректировать пищевое поведение в зависимости от того, какие сведения приходят из кишечника по блуждающему нерву.

Но потом исследователи решили сравнить, как те же клетки будут реагировать на подсластитель. Мышам в кишечник вводили либо сахар, либо сукралозу, одновременно измеряя активность нейронов блуждающего нерва. Оказалось, что на сахар возбуждаются в среднем 40,7% нейронов, а на подсластитель — 22,2%. В статье в Nature Neuroscience говорится, что сахар и подсластители кишечные клетки чувствуют двумя различными рецепторами. Правда, тут нужно уточнить, что если в качестве подсластителя используется аналог сахара, то нейроны так же возбуждаются от кишечных клеток, как и от настоящего сахара. 

Затем последовали эксперименты, в которых клетки-нейроподы были модифицированы оптогенетическими методами: в них ввели гены, которые делали их чувствительными к свету, и теперь с помощь света их можно было активировать или усыплять. При этом исследователям пришлось адаптировать оптогенетический подход к кишечнику: дело в том, что свет в таких экспериментах подаётся к модифицированным клеткам по специальному волокну. Когда речь идёт о мозге, проблем нет, но кишечник — гибкий орган, который всё время двигается. Нужно было придумать, как провести свет в мышиный кишечник, и сделать это так, чтобы можно было наблюдать, как ведёт себя мышь, как она реагирует на сахар и на подсластитель.

Так или иначе, проблему удалось решить, и роль клеток-нейроподов окончательно подтвердилась: если их отключали, мыши становились равнодушны к сахару — в том смысле, что они ели его так же мало, как подсластитель. Если же нейроподы дополнительно активировали, мыши начинали любить сукралозу — она становилась для них такой же заманчивой, как сахар. Соответствующие изменения происходили и у нейронов блуждающего нерва: если клетки-нейроподы становились малоактивны, то такими же становились и нейроны, если нейроподы стимулировали, нейроны начинали активничать сверх обычного.

Зачем вообще кишечнику понадобились специальные клетки с рецепторами, которые умеют отличать настоящий сахар от ненастоящего? Очевидно, для того, чтобы не тратить время и силы на всасывание подсластителя, ведь от него, в отличие от настоящих углеводов, нет никакой пищевой пользы (а сахар, как мы знаем, это источник доступных и обильных калорий). Блуждающий нерв оценивает сигналы от клеток-нейроподов, и если в сумме их активность невысока, мозг делает вывод, что лучше поискать какую-то другую еду. Правда, здесь нужно ещё раз сказать, что рецепторные клетки в кишечнике можно обмануть, если подсунуть им подсластитель, который хорошо имитирует настоящие сладкие углеводы.

Можно предположить, что похожая система есть и для жиров, и для белков с аминокислотами, что есть специальные клетки, оценивающие калорийность разных жиров и белков, и что они также влияют на наши вкусовые предпочтения, но без дополнительных исследований на эту тему лучше не фантазировать.