Сахар в «безопасных» количествах токсичен для мышей

Ученые из Университета Юты (University of Utah) показали, что, когда мыши ежедневно получали диету, 25% калорий которой составлял дополнительный сахар, это вдвое повышало смертность среди самок и на четверть снижало способность самцов удерживать территорию и воспроизводить потомство. Диета с подобным токсическим эффектом соответствует нормальной диете человека с добавлением трех банок сладких газированных напитков ежедневно.

«Наши результаты доказывают, что потребление сахара в концентрациях, в настоящее время считающихся безопасными, приводит к драматичным необратимым последствиям для здоровья млекопитающих», - пишут исследователи в работе, опубликованной в журнале Nature Communications.

«Эксперимент демонстрирует необратимое влияние повышенных концентраций сахара на уровне, сопоставимом с человеческим», - говорит профессор биологии из Университета Юты Уэйн Поттс (Wayne Potts), главный автор исследования.

По его словам, в предыдущих исследованиях использовались другие тесты, в ходе которых мыши получали количество сахара, непропорциональное его среднему потреблению человеком, учитывая сладкие напитки, выпечку и конфеты.

В новом эксперименте мыши контрольной группы получали питание из смеси пшеницы, кукурузы и соевых бобов с витаминами и минералами. В экспериментальной группе 25% калорий корма составляли глюкоза и фруктоза, что эквивалентно диете человека, выпивающего ежедневно три банки сладких газированных напитков в дополнение к абсолютно здоровой диете без добавления сахара. В контрольной группе вместо добавочного сахара использовался кукурузный крахмал.

Как отмечает профессор, новый тест показал, что диета, 25% калорий которой составляет дополнительный сахар (12,5% глюкозы и 12,5% фруктозы), оказалась столь же вредна для здоровья мышей, как и близкородственное скрещивание с кузенами.

«Несмотря на то, что мыши не страдали ожирением, и симптомы метаболических нарушений проявлялись редко, тест на чувствительность показал тенденцию к более высокой смертности и снижению численности потомства, - рассказывает Джеймс Рафф (James Ruff), первый автор публикации, - Мы показали, что уровень сахара, который люди обычно потребляют, и который считается безопасным контролирующими организациями, ухудшает здоровье мышей».

В ходе нового теста на токсичность ученые поместили животных в обширные вольеры с гнездовой структурой, напоминающие естественное окружение. Такие условия гораздо больше подходили для образования пар и мечения территории, позволяя, таким образом, незначительным токсическим эффектам отразиться на поведении.

Аналогичный тест ученые использовали для определения влияния близкородственного скрещивания на здоровье мышей. По мнению ученых, данный тест может быть использован не только для изучения влияния компонентов пищи, но и действия фармацевтических препаратов в ходе доклинических испытаний.

Подобная диета мышей соответствует диете четверти американцев

Как отмечает Поттс, по рекомендациям Национального Исследовательского Консилиума (National Research Council), диета человека должна не более чем на 25% состоять из калорий, полученных от дополнительного сахара. Этот процент не включает в себя естественное содержание углеводов в овощах, фруктах и других неприготовленных продуктах. Установленная норма соответствует потреблению лишь 13-25 % американцев.

Как отмечает Рафф, потребление сахара в диете американцев возросло с 1970-х гг. на 50%, сопровождаясь значительным ростом числа заболеваний метаболизма, таких как диабет, ожирение, сердечно-сосудистые заболевания и ожирение печени.

Домашние мыши ведут себя естественным образом

Мыши, используемые обычно в экспериментах, происходят от линий, в течение десятков лет обитающих в неволе. По сравнению с дикими мышами, они ограничены в территории. Поэтому в исследовании участвовали животные, полученные от диких домашних мышей, которых скрещивали для предотвращения близкородственного скрещивания, характерного для лабораторных мышей.

«Эти животные сильно конкурируют за пищу, места гнездования и территорию, - рассказывает Поттс, - Конкуренция требует высокой активности от организма, поэтому, если существует нарушение в какой-либо физиологической системе, животные отстают в условиях высокой конкуренции».

Поэтому в новом эксперименте мыши находились «в более естественном экологическом окружении», позволяющем обнаружить токсические эффекты любых факторов.

Ход эксперимента

В эксперименте участвовало 156 мышей-основателей из колонии Поттса, которых помещали либо на экспериментальную диету с добавочным сахаром, либо на контрольную диету; на каждой диете находилась половина самок и половина самцов. В течение первых 26 недель мыши содержались с сиблингами того же пола, находясь на одной из диет. Затем их помещали в вольеры, где животные конкурировали друг с другом и спаривались в течение 32 недель. В вольерах все животные находились на одинаковой диете с добавленным сахаром, потому в данном исследовании выявлялись различия, вызванные разными диетами в ходе первых 26 недель эксперимента.

Результаты: дополнительный сахар ухудшает здоровье и репродукцию

- После 32 недель в вольерах погибло 35% самок, содержавшихся на экспериментальной диете, по сравнению с 17% самок из контрольной группы. Разницы в смертности самцов из экспериментальной и контрольной групп не отмечено (в обоих группах она составила 55%). По словам Раффа, смертность самцов в естественных условиях гораздо выше, чем самок, поскольку они конкурируют за территорию, но связи с потреблением сахара нет.

- Самцы, находившиеся на диете с дополнительным сахаром, занимали и удерживали территории, меньшие на 26%, чем самцы контрольной группы.

- Самцы, находившиеся на диете с дополнительным сахаром, произвели на 25% меньше потомства, чем самцы контрольной группы, что было установлено генетическим анализом потомства. Самки из экспериментальной группы изначально имели более высокую скорость воспроизведения, вероятно, потому что сахар давал им дополнительную энергию для вынашивания беременности, но в ходе исследования их скорость репродукции снижалась, отчасти, потому что их смертность была выше из-за сахара.

Кроме того, в другой группе мышей исследователи изучили метаболические нарушения. Разница была минимальна: у животных из экспериментальной группы был повышен уровень холестерина, а среди самок из группы, находящейся на диете с дополнительным сахаром, отмечена худшая способность усваивать сахар из крови. Исследование не выявило различий в уровне инсулина, глюкозы и триглицеридов натощак между мышами, находящимися на разных диетах.

«Наше исследование показало неблагоприятные последствия диеты с дополнительным сахаром, которые не могли быть выявлены традиционными тестами», - говорит Поттс.

Исследование профинансировано Национальными Институтами Здоровья (National Institutes of Health) и Национальным Научным Фондом (National Science Foundation).

Работа проведена научной группой Университета Юты в сотрудничестве с исследователями из Детского Госпиталя при Исследовательском Институте Окланд (Children's Hospital Oakland Research Institute) в Калифорнии (США).

Профессор биологии Университета Юты Уэйн Поттс (справа) и бывший аспирант Джеймс Рафф устанавливают один из вольеров для мышей, используемых в тесте для определения токсичности. Голубые коробки предпочтительны для животных для укрытия на территории. Удлиненные зеленые лотки менее предпочитаемы, поскольку гнездо открыто. (фото: Lee J. Siegel, University of Utah)

По материалам University of Utah

Оригинальная статья:
James S. Ruff, Amanda K. Suchy, Sara A. Hugentobler, Mirtha M. Sosa, Bradley L. Schwartz, Linda C. Morrison, Sin H. Gieng, Mark K. Shigenaga, Wayne K. Potts. Human-relevant levels of added sugar consumption increase female mortality and lower male fitness in mice. Nature Communications, 2013; 4 DOI: 10.1038/ncomms3245