Bekijk de Recente artikelen

Abstract

Achtergronden: Er zijn talrijke studies geweest waaruit blijkt dat de toediening van glucose het geheugen en andere hersenfuncties verbetert. Er is vrijwel geen studie gerapporteerd over het effect van sucrose-toediening op hersenfuncties bij mensen.

Methoden: Vrouwelijke studenten kregen 500 ml oplossingen met elk 50 g glucose, sucrose, fructose of water. Bloed werd afgenomen om 0.15.30.60.en 120 min. later. Uchida-Kraepelin tests werden toegediend voor en 30 min. na inname van de drankjes.

Resultaten: Glycemische index van sucrose was 88% van glucose toediening. Er was een significante toename in het werkvermogen gemeten door Uchida-Kraepelin test na de toediening van sucrose. Er was een tendens voor toename van het werkvermogen na toediening van sucrose, glucose of fructose, maar niet statistisch significant.

Conclusie: Toediening van sucrose verbeterde het werkvermogen van jonge vrouwen mogelijk niet alleen door transport van glucose in de hersenen, maar door de verhoogde activiteit van de hedonische plaatsen in de hersenen door de stimulatie van zoete receptoren, T1R 23.

Key words

glucose, sucrose, insuline, Uchida-Kraepelin test, glycemische index, zoete receptor, T1R 23

Inleiding

Uit dierstudies is gebleken dat een verhoogde bloedglucosespiegel samenhangt met een beter geheugen en aandacht. Eerdere studies hebben aangetoond dat het menselijk geheugen wordt bevorderd door de toediening van glucose.

Er was een significante correlatie tussen bloedglucosewaarden en het aantal woorden dat werd herinnerd. Degenen bij wie de bloedglucosewaarden stegen, herinnerden zich significant meer woorden dan degenen bij wie de bloedglucosewaarden daalden.

Er zijn uitgebreide aanwijzingen dat relatief bescheiden verhogingen van de circulerende glucoseconcentraties de leer- en geheugenprocessen bij knaagdieren en mensen verbeteren. Bij ratten verbeteren systemische injecties van glucose het leren en het geheugen onder vele omstandigheden. Hoewel sucrose in de darm wordt afgebroken tot glucose en glucose naar het bloed wordt getransporteerd, zijn er geen systematische studies verricht naar de effecten van sucrose op de hersenfunctie

Wij hebben onlangs met behulp van Morris maze experimenten aangetoond dat sucrose het geheugen van ratten sterker verbetert dan glucose, hoewel glucose de neiging had het geheugen te verbeteren . Wij wilden de effecten van de inname van glucose of sucrose op het werkvermogen nagaan met behulp van Uchida-Kraepelin tests waarmee we het werkvermogen van de deelnemers konden meten.

Ethiek

Dit werk werd goedgekeurd door de ethische commissies van de Showa Vrouwen Universiteit en NPO “Internationale projecten over voeding en gezondheid” en werd uitgevoerd in overeenstemming met de ethische code van de World Medical Association (Verklaring van Helsinki) voor experimenten.

Methodieken

We vroegen vrouwelijke universiteitsstudenten om deel te nemen aan de experimenten. Ze werden gerekruteerd als er geen gezondheidsproblemen zoals diabetes, hypertensie of niet ernstige ziekten ervaren in het verleden. Ze rookten niet in het verleden. We sloten ook mensen uit die geneesmiddelen gebruikten voor dyslipidemie, hyperglycemie of hypertensie. De achtergronden van de deelnemers zijn weergegeven in tabel 1.

Tabel 1. Achtergrond van de deelnemers(n=35)

Leeftijd	21±1
Hoogte(cm)	157.3±6.1
Gewicht (kg)	50.3±5.5
BMI (kg/m2)	20.3±1.5
Energie-inname (kcal)	1823±358
Eiwitinname (g)	65.9±17.1
Lipideninname (g)	63.1±16.2
Koolhydraatinname (g)	236.1±42.9

We namen ’s ochtends vroeg bloedmonsters. De deelnemers werd gevraagd niets meer te eten na 23.00 uur de vorige avond. Voorafgaand aan de uitvoering van het protocol, dat was goedgekeurd door het Ethisch Comité van de Showa Women’s University, verkregen we een geïnformeerde toestemming.

Gezonde deelnemers kregen zelf ingevulde vragenlijsten over de voedingsgeschiedenis en de voedselfrequentie op basis van de voedselgroepen door herinnering aan de diëten die ze volgden. Uit deze vragenlijsten berekenden we de inname van energie, koolhydraten, vet en eiwit.

Bloedglucosespiegels werden gemeten met behulp van een vingerprikker (TERUMO-kit).

Experimentele schema’s

Om 9 uur ’s ochtends werd bloed afgenomen bij nuchtere deelnemers. Zij ondergingen Uchida-Kraepelin tests en dronken 500 mL oplossingen met 50 g. sucrose, glucose of fructose of anders 500 mL water. 15 min. na het drinken namen zij deel aan Uchida-Kraepelin tests, waarna 30, 60, 120 min. na het drinken hun bloed werd afgenomen.

Figuur 1 toont de experimentele schema’s. We namen bloed af bij 0 min. en maten de bloedglucosespiegels. De deelnemers deden een Uchida-Kraepelin test en namen 500 mL oplossing met 50 g glucose, fructose of sucrose. Als controle namen ze 500 mL water.

Figuur 1. Het schema van de experimenten

Uchida-Kraepelin test

Er zijn getallen van een cijfer op een rij gezet. Twee cijfers die op een rij staan worden opgeteld. Het cijfer van het hoogste cijfer wordt beschreven. Deze procedure wordt gedurende 1 minuut herhaald. Dan worden de getallen van de tweede rij opgeteld. en herhaald gedurende 15 min. De totaal opgetelde getallen worden berekend. en vergeleken voor en na het experiment.

De werkwijze van 1 min. werd 15 maal herhaald, waarna drankjes werden genomen. Na bloedmetingen op 30 min. werden de testen herhaald.

Resultaten

Figuur 2 toont het werkvermogen van de deelnemers na inname van glucose, fructose, sucrose of water gemeten. De inname van glucose of fructose had de neiging om het werkvermogen te verhogen, maar de inname van sucrose resulteerde in een significante toename van het werkvermogen.

Figuur 2. Het werkvermogen na elke drank (Het werkvermogen na elke drank werd onderzocht met de Uchida-Kraepelin test. C: Controle; G: Glucose toediening; S: Sucrose toediening; F: Fructose toediening)

Deelnemers berekenden getallen in 15 min. Het aantal berekeningen werd opgeteld. Het verschil van het aantal berekeningen voor en na de inname van de drankjes werd beschouwd als een werkvermogen.

Figuur 3 toont veranderingen in de bloedglucosespiegels na suikerinnames. De bloedglucosespiegels stegen significant na glucose- of sucrose-inname. De bloedglucosespiegels stegen niet na inname van fructose. Hoewel sucrose 50% glucose in het molecuul bevat, steeg de bloedglucosespiegel met meer dan 50%. Toen de glycemische index voor sucrose werd berekend, bedroeg deze 88% van de glucose. Figuur 4 toont het verband tussen werkvermogen en bloedglucosespiegels.

Figuur 3. Tijdsverloop van bloedglucosespiegels na inname van elke drank (C: Controle; G: Glucose toediening; S: Sucrose toediening; F: Fructose toediening; c: G, S vs. C, f: G, S vs. F)

Figuur 4. Diagram tussen bloedglucosespiegels en werkvermogen (Correlatiecoëfficiënten: plasmaglucosespiegels vs. werkvermogen voor alle deelnemers=0,53. G vs. werkvermogen=0,22, F vs. werkvermogen=0,19, S vs. werkvermogen=0,37. Geen van beide is statistisch significant)

We vergeleken het werkvermogen en de bloedglucosespiegels van alle deelnemers op 30 min. na de toediening van suikers of water.

Het werkvermogen van de deelnemers leek toe te nemen wanneer de bloedglucosespiegels stegen, maar er was geen statistische significantie. Er was geen significante correlatiecoëfficiënt (=0,53) tussen de bloedglucosespiegels en het werkvermogen na het drinken van dranken.

Bij de relatie tussen het werkvermogen en de bloedglucosespiegels na het drinken van glucose, fructose, sucrose of water waren er geen significante verbanden tussen het werkvermogen en de bloedglucosespiegels. Er werden geen correlatiecoëfficiënten gevonden tussen het werkvermogen en de bloedglucosespiegels na elke drank (figuur 5).

Figuur 5. Diagrammen tussen bloedglucosespiegels na inname van sucrose, glucose of fructose en werkvermogen

Discussie

Het is algemeen bekend dat glucose een belangrijke brandstof voor de hersenen is en over de celmembranen wordt getransporteerd door gefaciliteerde diffusie die wordt bemiddeld door glucosetransporter-eiwitten . Van glucose-injecties is aangetoond dat ze het geheugen verbeteren bij een verscheidenheid van taken. Sucrose is samengesteld uit glucose en fructose en wordt in de darm tot zijn bestanddelen afgebroken en glucose wordt in het bloed opgenomen.

We hebben sucrose of glucose toegediend aan jonge en oude mannen en ontdekten dat de glycemische index in reactie op sucrose 82,8% bedroeg vergeleken met die van glucose bij de jongere mannen en 73,5% bij de oudere mannen. Deze resultaten betekenen dat de toediening van sucrose de bloedglucosespiegel aanzienlijk verhoogt. Deze resultaten werden verkregen door de toediening van sucrose of glucose aan jonge en oude vrouwen.

Tot nu toe is er geen onderzoek gedaan naar de effecten van sucrose toediening op de mentale activiteit.

Zoals eerder aangegeven rapporteerden we met behulp van Morris doolhof experimenten dat sucrose, maar niet glucose toediening het geheugen van ratten verbeterde.

We gebruikten de Uchida-Kraepelin test om meer te weten te komen over het werkvermogen en ontdekten dat sucrose toediening resulteerde in een significante toename van het werkvermogen van jonge vrouwen. Hoewel er een tendens was voor het werkvermogen na toediening van glucose of fructose, werd er geen statistische significantie gevonden.

Omdat er een tendens was voor het werkvermogen om toe te nemen na de toediening van fructose, hoewel er een lichte toename in glucoseniveaus werd gezien, dachten we dat zoete smaak kan bijdragen aan de toename van het werkvermogen.

Het is aangetoond dat de stimulatie van zoete smaak resulteerde in een toename van dopamine-afgifte in N. Accumbens en hedonische reacties veroorzaakte. Fructose receptoren van de tong zijn T1R 2 3, wat hetzelfde is voor sucrose receptoren .

We onderzoeken hoe de bloedglucosespiegels het werkvermogen beïnvloedden na de toediening van suikers. Figuren 3 en 4 laten zien dat hoewel er een tendens was voor toename van het werkvermogen na suikertoediening, er geen statistische significantie werd verkregen over onderlinge correlaties.

Deze resultaten suggereren dat hoewel glucose het werkvermogen verhoogt, de rol van zoete smaak in dit vermogen niet mag worden genegeerd.

Statistieken

De resultaten worden gepresenteerd als gemiddelden ±SD. Statistische significantie van de verschillen tussen groepen werd berekend volgens eenrichtings ANOVA. Wanneer ANOVA een significant verschil aangaf (P<0.05), werden de gemiddelde waarden van de behandeling vergeleken met behulp van de Tukey’s least significant difference test bij P<0.05. Spearman’s correlatietests werden gebruikt om de statistische significantie te onderzoeken.

Erkenning

De experimenten werden ontworpen en uitgevoerd door alle auteurs. AT schreef het manuscript. Statistische analyses werden gedaan door MO. Alle auteurs lazen het manuscript en keurden de definitieve versie goed. Alle auteurs waren verantwoordelijk voor de uiteindelijke inhoud. Geen belangenconflicten voor een auteur.

Financiële ondersteuning

Dit onderzoek werd ondersteund door Ito Memorial Foundation?NPO “International Projects on Food and Health.” en de beurs van Showa Women’s University.

1. Benton D, Owen DS, Parker PY ((1994) Blood glucose influences memory and attention in young adults. Neuropsychologia 32: 595-607.
2. Benton D, Owens DS (1993) Blood glucose and human memory. Psychopharmacology (Berl) 113: 83-88.
3. Gold PE (1995) Rol van glucose bij de regulering van de hersenen en de cognitie. Am J Clin Nutr 61: 987S-995S.
4. van der Zwaluw NL, van de Rest O, Kessels RP, de Groot LC (2014) Kortetermijneffecten van glucose en sucrose op cognitieve prestaties en stemming bij ouderen. J Clin Exp Neuropsychol 36: 517-527.
5. Shinohara K, Hata T, Ishii Y, Takao T, Ogawa M, et al. (2015) Effecten van glucose en sucrose toediening op geheugenfunctie. Informatie over zetmeel en sucrose. Agriculture and Livestock Industries Corp. http://www.alic.go.jp/joho-s/joho07_001138.html.
6. Takada A, Ishii Y, Takao T, Ogawa M, Shimizu F, et al. (2017) Hoe de hersenen glucose gebruiken? Antiaging Medicine 13: 96-103.
7. Sugimoto K, Kanai A, Shoji N (2009) De effectiviteit van de Uchida-Kraepelin test voor psychologische stress: een analyse van plasma en speekselhoudende stressstoffen. Biopsychosoc Med 3: 3-5.
8. Duelli R, Kuschinsky W (2001) Brain glucose transporters: relationship to local energy demand. News Physiol Sci 16: 71-76.
9. Messier C, White NM (1987) Geheugenverbetering door glucose, fructose en twee glucose-analoga: een mogelijk effect op het perifere glucosetransport. Behav Neural Biol 48: 104-127.
10. Messier C, Destrade C (1988) Verbetering van het geheugen voor een operante respons door glucose na de training bij muizen. Behav Brain Res 31: 185-191.
11. Messier C, Durkin T, Mirabet O, Destrade C (1990) Memory-improving action of glucose: indirect evidence for a facilitation of hippocampal acetylcholine synthesis. Behav Brain Res 39: 135-143.
12. Packard MG, White NM (1990) Effect van post-training injecties van glucose op de verwerving van twee eetlustopwekkende leertaken. Psychobiol 18: 282-286.
13. Means LW, Fernandez TI (1992) Daily glucose injections facilitate performance of a win-stay water-escape working memory task in mice. Behav Neurosci 106: 345-350.
14. Rodriguez WA, VanAusdle LR, Dhanens K (1993) Mondragon AN. Glucose moduleert recent gereactiveerde herinneringen. Psychobiol 21: 93-100.
15. Ahlers ST, Shurtleff D, Schrot J, Thomas JR, Paul-Emile F (1993) Glucose verzwakt koude-geïnduceerde stoornis van vertraagde matching-to-sample prestatie bij ratten. Psychobiol 21: 87-92.
16. Kopf SR, Opezzo JW, Baratti CM (1993) Glucose enhancement of memory is not state-dependent. Behav Neural Biol 60: 192-195.
17. Takao T, Ogawa M, Ishii Y, Shimizu F, Takada A (2016) Verschillende glycemische responsen op sucrose en glucose bij oude en jonge mannelijke volwassenen. J Nutr Food Sci 6: 460.
18. Takada A, Ishii Y, Shimizu F, Ogawa M, Takao T (2016) Geslachts- en leeftijdsverschillen van glycemische index bij Japanse oude mannen, jonge mannen en vrouwen. Integr Food Nutr Metab 4: 438-440.S
19. Berridge KC (2000) Measuring hedonic impact in animals and infants: microstructure of affective taste reactivity patterns. Neurosci Biobehav Rev 24: 173-198.
20. Nelson G, Hoon MA, Chandrashekar J, Zhang Y, Ryba NJ, et al. (2001) Mammalian sweet taste receptors. Cell 106: 381-390.