Take a look at the Recent articles

Abstract

Background: Przeprowadzono wiele badań pokazujących, że podawanie glukozy poprawia pamięć i inne funkcje mózgu. Praktycznie nie przeprowadzono żadnego badania dotyczącego wpływu podawania sacharozy na funkcje mózgu u ludzi.

Metody: Studentkom college’u podano 500 mL roztworów zawierających po 50 g glukozy, sacharozy, fruktozy lub wody. Krew pobierano w 0,15,30,60,i 120 min. później. Testy Uchida-Kraepelina wykonywano przed i 30 min. po spożyciu napojów.

Wyniki: Indeks glikemiczny sacharozy wynosił 88% w stosunku do podanej glukozy. Stwierdzono istotny wzrost zdolności do pracy mierzonej testem Uchida-Kraepelina po podaniu sacharozy. Istniała tendencja do wzrostu zdolności do pracy po podaniu sacharozy, glukozy lub fruktozy, ale nie była ona istotna statystycznie.

Wnioski: Podawanie sacharozy poprawiło zdolność do pracy młodych kobiet prawdopodobnie nie tylko poprzez transport glukozy do mózgu, ale także zwiększenie aktywności miejsc hedonicznych w mózgu poprzez stymulację receptorów słodkich, T1R 23.

Słowa kluczowe

glukoza, sacharoza, insulina, test Uchida-Kraepelina, indeks glikemiczny, słodki receptor, T1R 23

Wprowadzenie

W badaniach na zwierzętach wykazano, że zwiększony poziom glukozy we krwi wiąże się z poprawą pamięci i uwagi. Poprzednie badania wykazały, że pamięć u ludzi jest ułatwiona przez podawanie glukozy .

Występowała znacząca korelacja pomiędzy wartościami glukozy we krwi a liczbą przypominanych słów. Osoby, u których poziom glukozy we krwi wzrastał, pamiętały znacznie więcej słów niż osoby, u których poziom glukozy we krwi spadał .

Extensive evidence indicates that relatively modest increases in circulating glucose concentrations enhance learning and memory processes in rodents and humans . U szczurów systemowe wstrzyknięcia glukozy poprawiają uczenie się i pamięć w wielu warunkach. Chociaż sacharoza jest degradowana do glukozy w jelicie, a glukoza jest transportowana do krwi, nie przeprowadzono systematycznych badań dotyczących wpływu sacharozy na funkcjonowanie mózgu .

Wykazaliśmy ostatnio, stosując eksperymenty w labiryncie Morrisa, że sacharoza poprawiała pamięć szczurów w sposób bardziej znaczący niż glukoza, chociaż glukoza miała tendencję do poprawiania pamięci. Chcieliśmy sprawdzić wpływ spożycia glukozy lub sacharozy na zdolność do pracy przy użyciu testów Uchida-Kraepelina, za pomocą których mogliśmy zmierzyć zdolność do pracy uczestników.

Etyka

Praca ta została zatwierdzona przez komisje etyczne Showa Women’s University i NPO „International projects on food and health” i została przeprowadzona zgodnie z Kodeksem Etycznym Światowego Stowarzyszenia Medycznego (Deklaracja Helsińska) dla eksperymentów.

Metody

Zaprosiliśmy studentki do udziału w eksperymentach. Były one rekrutowane, jeśli nie było problemów zdrowotnych, takich jak cukrzyca, nadciśnienie lub nie poważnych chorób doświadczonych w przeszłości. Nie palili w przeszłości. Wykluczono również osoby, które przyjmowały leki na dyslipidemię, hiperglikemię lub nadciśnienie. Pochodzenie uczestników badania przedstawiono w tabeli 1.

Tabela 1. Podłoże uczestników(n=35)

Wiek	21±1
Wzrost(cm)	157.3±6.1
Waga (kg)	50.3±5,5
BMI (kg/m2)	20,3±1.5
Zużycie energii (kcal)	1823±358
Zużycie białka (g)	65.9±17.1
Zużycie lipidów (g)	63.1±16.2
Zużycie węglowodanów (g)	236.1±42.9

Pobieraliśmy próbki krwi wcześnie rano. Uczestników poproszono, aby nie jedli nic po 23.00 poprzedniego wieczoru. Uzyskaliśmy świadomą zgodę przed przeprowadzeniem protokołu, który został zatwierdzony przez Komisję Etyczną Showa Women’s University.

Zdrowi uczestnicy otrzymali samoadministrowane kwestionariusze częstotliwości jedzenia w historii diety oparte na grupach żywnościowych przez wspomnienie diet, które podjęli. Na podstawie tych kwestionariuszy obliczono spożycie energii, węglowodanów, tłuszczów i białek.

Poziom glukozy we krwi mierzono za pomocą patyczka higienicznego (zestaw TERUMO).

Harmonogramy badań

O 9 rano od uczestników będących na czczo pobierano krew. Wykonywali oni testy Uchida-Kraepelina i wypijali 500 mL roztworów zawierających 50 g sacharozy, glukozy lub fruktozy albo 500 mL wody. Po 15 min. od wypicia napojów wykonywano testy Uchida-Kraepelina, a następnie po 30, 60, 120 min. od ich wypicia pobierano krew.

Rysunek 1 przedstawia schematy eksperymentu. Krew pobierano w 0 minucie i mierzono poziom glukozy we krwi. Uczestnicy byli zaangażowani w test Uchida-Kraepelina i przyjmowali 500 mL roztworu zawierającego 50 g glukozy, fruktozy lub sacharozy. Jako kontrolę przyjmowali 500 mL wody.

Rysunek 1. Schemat eksperymentów

Test Uchida-Kraepelina

Wyłożone są liczby o cyfrze. Dwie cyfry wyłożone razem są dodawane. Opisywana jest liczba wyższej cyfry. Procedura ta jest powtarzana przez 1 minutę. Następnie wykonuje się dodawanie liczb z drugiego rzędu. i powtarza przez 15 min. Oblicza się sumę dodanych liczb. i porównuje przed i po eksperymencie.

Obowiązek roboczy 1 min. powtarzano 15 razy następnie pobierano napoje. Po pomiarze krwi w 30 min. testy były powtarzane.

Wyniki

Rycina 2 przedstawia zdolność do pracy uczestników po przyjęciu glukozy, fruktozy, sacharozy lub wody mierzoną. Przyjmowanie glukozy lub fruktozy miało tendencję do zwiększania zdolności do pracy, ale przyjmowanie sacharozy powodowało znaczący wzrost zdolności do pracy.

Figura 2. Zdolność do pracy po każdym napoju (Zdolność do pracy po każdym napoju badano testem Uchida-Kraepelina. C: Kontrola; G: Podawanie glukozy; S: Podawanie sacharozy; F: Podawanie fruktozy)

Uczestnicy obliczali liczby w ciągu 15 min. Liczba obliczeń była sumowana. Różnicę w liczbie obliczeń przed i po spożyciu napojów uznawano za zdolność do pracy.

Rycina 3 przedstawia zmiany w poziomie glukozy we krwi po spożyciu cukru. Poziom glukozy we krwi znacząco wzrastał po spożyciu glukozy lub sacharozy. Poziom glukozy we krwi nie wzrósł po spożyciu fruktozy. Chociaż sacharoza zawiera 50% glukozy w cząsteczce, poziom glukozy we krwi wzrósł o ponad 50%. Kiedy obliczono indeks glikemiczny dla sacharozy, wynosił on 88% glukozy. Rycina 4 przedstawia zależność pomiędzy zdolnością do pracy a poziomem glukozy we krwi.

Rycina 3. Przebiegi czasowe poziomu glukozy we krwi po przyjęciu każdego napoju (C: Kontrola; G: Podawanie glukozy; S: Podawanie sacharozy; F: Podawanie fruktozy; c: G, S vs. C, f: G, S vs. F)

Figura 4. Wykres wykresu pomiędzy stężeniem glukozy we krwi a zdolnością do pracy (współczynniki korelacji: stężenie glukozy w osoczu vs. zdolność do pracy dla wszystkich uczestników=0,53. G vs. zdolność do pracy=0,22, F vs. zdolność do pracy=0,19, S vs, zdolność do pracy=0,37. Żaden z nich nie jest istotny statystycznie)

Porównaliśmy zdolność do pracy i poziom glukozy we krwi wszystkich uczestników w 30 minucie po podaniu cukrów lub wody.

Skuteczność pracy uczestników miała tendencję do zwiększania się, gdy wzrastał poziom glukozy we krwi, ale nie było to istotne statystycznie. Nie stwierdzono istotnego współczynnika korelacji (=0,53) pomiędzy poziomem glukozy we krwi a zdolnością do pracy po spożyciu napojów.

W przypadku zależności pomiędzy zdolnością do pracy a poziomem glukozy we krwi po spożyciu glukozy, fruktozy, sacharozy lub wody, nie stwierdzono istotnych zależności pomiędzy zdolnością do pracy a poziomem glukozy we krwi. Nie znaleziono współczynników korelacji między zdolnością do pracy a poziomem glukozy we krwi po każdym napoju (rysunek 5).

Rysunek 5. Wykresy pomiędzy poziomem glukozy we krwi po spożyciu sacharozy, glukozy lub fruktozy a zdolnością do pracy

Dyskusja

Dobrze wiadomo, że glukoza jest głównym paliwem dla mózgu i jest transportowana przez błony komórkowe dzięki ułatwionej dyfuzji, w której pośredniczą białka transportera glukozy. Zastrzyki glukozy wykazano, aby zwiększyć pamięć w różnych zadaniach . Sacharoza składa się z glukozy i fruktozy i jest degradowana do swoich składników w jelicie, a glukoza jest wchłaniana do krwi.

Podawaliśmy sacharozę lub glukozę młodym i starszym mężczyznom i stwierdziliśmy, że indeks glikemiczny w odpowiedzi na sacharozę wynosił 82,8% w porównaniu do glukozy u młodszych mężczyzn i 73,5% u starszych mężczyzn. Wyniki te oznaczają, że podawanie sacharozy znacznie podnosi poziom glukozy we krwi. Wyniki te uzyskano podając sacharozę lub glukozę młodym i starszym kobietom .

Do tej pory nie przeprowadzono badań nad wpływem podawania sacharozy na aktywność umysłową.

Jak już wcześniej zaznaczono, za pomocą eksperymentów w labiryncie Morrisa wykazaliśmy, że podawanie sacharozy, ale nie glukozy, poprawiło pamięć u szczurów .

Zastosowaliśmy test Uchida-Kraepelina, aby poznać zdolność do pracy i stwierdziliśmy, że podawanie sacharozy spowodowało znaczący wzrost zdolności do pracy u młodych kobiet. Mimo, że istniała tendencja do wzrostu zdolności do pracy po podaniu glukozy lub fruktozy, ale wykazano istotność statystyczną.

Ponieważ istniała tendencja do wzrostu zdolności do pracy po podaniu fruktozy, mimo że zaobserwowano niewielki wzrost poziomu glukozy, uznaliśmy, że słodki smak może przyczyniać się do wzrostu zdolności do pracy.

Wykazano, że stymulacja słodkiego smaku spowodowała wzrost uwalniania dopaminy w N. Accumbens i wywołała reakcje hedoniczne. Receptory fruktozy na języku to T1R 2 3, które są takie same jak receptory sacharozy.

Sprawdziliśmy jak poziom glukozy we krwi wpłynął na zdolność do pracy po podaniu cukrów. Ryciny 3 i 4 pokazują, że chociaż istniała tendencja do wzrostu zdolności do pracy po podaniu cukrów, nie uzyskano istotności statystycznej w zakresie korelacji między nimi.

Wyniki te sugerują, że chociaż glukoza zwiększa zdolność do pracy, nie można ignorować roli smaku słodkiego w tej zdolności.

Statystyki

Wyniki przedstawiono jako średnie ±SD. Istotność statystyczną różnic między grupami obliczono na podstawie jednoczynnikowej analizy wariancji (ANOVA). Gdy ANOVA wskazywała na istotną różnicę (P<0.05), średnie wartości leczenia porównywano przy użyciu testu najmniejszej istotnej różnicy Tukeya przy P<0.05. Testy korelacji Spearmana zostały użyte do zbadania istotności statystycznej.

Podziękowania

Doświadczenia zostały zaprojektowane i wykonane przez wszystkich autorów. AT napisała manuskrypt. Analizy statystyczne zostały wykonane przez MO. Wszyscy autorzy przeczytali manuskrypt i zatwierdzili jego ostateczną wersję. Wszyscy autorzy byli odpowiedzialni za ostateczną treść pracy. No conflicts of interest for any author.

Wsparcie finansowe

To badanie było wspierane przez Ito Memorial Foundation?NPO „International Projects on Food and Health.” oraz grant 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) Rola glukozy w regulacji mózgu i poznania. Am J Clin Nutr 61: 987S-995S.
4. van der Zwaluw NL, van de Rest O, Kessels RP, de Groot LC (2014) Short-term effects of glucose and sucrose on cognitive performance and mood in elderly people. J Clin Exp Neuropsychol 36: 517-527.
5. Shinohara K, Hata T, Ishii Y, Takao T, Ogawa M, et al. (2015) Effects of glucose and sucrose administration on memory function. Informacje o skrobi i sacharozie. 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) How the brain utilizes glucose? Antiaging Medicine 13: 96-103.
7. Sugimoto K, Kanai A, Shoji N (2009) The effectiveness of the Uchida-Kraepelin test for psychological stress: an analysis of plasma and salivary stress substances. 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) Memory improvement by glucose, fructose and two glucose analogs: a possible effect on peripheral glucose transport. Behav Neural Biol 48: 104-127.
10. Messier C, Destrade C (1988) Improvement of memory for an operant response by post-training glucose in mice. 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 of post training injections of glucose on acquisition of two appetitive learning tasks. 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 modulates recently reactivated memories. Psychobiol 21: 93-100.
15. Ahlers ST, Shurtleff D, Schrot J, Thomas JR, Paul-Emile F (1993) Glucose attenuates cold-induced impairment of delayed matching-to-sample performance in rats. 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) Different glycemic responses to sucrose and glucose in old and young male adults. J Nutr Food Sci 6: 460.
18. Takada A, Ishii Y, Shimizu F, Ogawa M, Takao T (2016) Gender and age differences of glycemic index in Japanese old men, young men and women. 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.

.