Dana M. Kiçik, Alexandra G. DiFeliceantonio
Elm 25 Jan 2019:
Cild 363, Sayı 6425, s. 346-347
DOI: 10.1126 / elm.aav0556
Bağırsaq bağırsağından beyinə qidalanma məlumatlarını çatdıran siqnallar qida möhkəmləndirilməsini və qida seçimini tənzimləyir (1-4). Xüsusilə, mərkəzi sinir hesablamaları seçim edilsə də, bağırsaq sinir sistemi qida dəyərlərinin təqdimatı yenilənə bilməsi üçün seçimlərin qidalanma nəticələri haqqında məlumatları beyinə ötürür. Burada, bağırsaq-beyin siqnalının etibarlılığını və nəticədə qida dəyərinin təmsil olunmasının emal olunmuş qidalar tərəfindən pozulduğunu bildirən son tapıntıları müzakirə edirik (3, 4). Bu oxu anlamaq emal olunan qidalar və piylənmə ilə əlaqəli qidalanma davranışı barədə məlumat verə bilər.
1947-də gəmiricilərin qidalanma həcmində dəyişən izocalorik pəhrizlər göstərməsi, gəmiricilərin günlər ərzində daimi kalorili qidalanma təmin etmək üçün istehlak olunan qidanın miqdarını dəqiq şəkildə titrləndirdiyini və bunun "siçovulların kalori üçün yediyini" göstərir (5). Bu, qidalanmanın enerjili dəyərini beyinə suqəbuledici yönəltmək üçün bir siqnal verilməsinin lazım olduğunu ifadə edir. Daha sonra digərləri, bu "postestestive" siqnalların heyvanların istehlak edilən kalorili ləzzətlərə üstünlük verə biləcəyini və ləzzət verən qidalandırıcı kondisioner (FNC) adlandırdıqları öyrənmə formasını gücləndirə biləcəyini təsdiqlədi.6). Vacibdir ki, FNC, əsas gücləndirici kimi qəbuledici sonrakı siqnalları təcrid edən müşayiətedici ağrı hissi stimullaşdırılması olmadıqda da baş verir (7). Məsələn, şirin dadı yaymaq üçün neyrobioloji texnikaya sahib olmayan heyvanlar, su ilə müqayisədə saxaroza ehtiva edən suya üstünlük verirlər və bu davranış, motivasiya və öyrənmə üçün lazım olan bir beyin bölgəsində striatumda hüceyrədaxili dopamin artması ilə müşayiət olunur. Ancaq tənqidi olaraq, hüceyrələrin qlükozanı yanacaq olaraq istifadə etmə qabiliyyətini maneə törədən antimetabolik agent 2-deoksiglukozanın infuziyası, hüceyrədənkənar dopamin və üstünlük təşkilini artırır (1). Bu siqnallar, ehtimal ki, endokrin (yəni hormonal) deyil, sinirdir, çünki hüceyrədaxili dopamin artması qlükoza intragastrik infuziyadan sonra sürətlənir (8). Bundan əlavə, portal damarda qlükoza, lakin qeyri-metaboliz olunmayan qlükoza infuziyası hüceyrədaxili dopamin artırır (8). Birlikdə bu, heyvanlarda şəkər (karbohidrat) möhkəmləndirməsinə səbəb olan şərtsiz stimulun, hüceyrələrin yanacaq üçün qlükoza istifadə edərkən meydana gələn metabolik bir siqnal olduğunu göstərir; sonra bu siqnal portal damarda bir mexanizm ilə hiss olunur və daha sonra dopamin siqnalını tənzimləmək üçün beyinə ötürülür (şəkilə bax). Metabolik siqnalın dəqiq təbiəti, sensoru və beynə necə ötürüldüyü bilinmir.
Bənzər bir mexanizmin insanlarda işlədiyinə dair bir dəlil var. Neuroimaging tədqiqatları, kalorili proqnozlaşdıran yemək qüsurlarının insanlarda striatumu aktivləşdirdiyini və bu cavabların miqyasının metabolik siqnallarla tənzimləndiyini müəyyənləşdirdi (9). Xüsusilə, bir karbohidrat tərkibli içki istehlak etdikdən sonra qan plazmasında qlükozanın artması, içkinin görmə qabiliyyətinə və ləzzətinə şərtlənmiş striatal reaksiya dərəcəsini proqnozlaşdırır. Yanacaq olaraq istifadə edilmək üçün qlükoza olması lazım olduğundan, bu, insanlarda, heyvanlarda olduğu kimi, karbohidratın möhkəmləndirilməsinin qlükoza olması ilə əlaqəli metabolik siqnaldan asılı olduğunu göstərir. Bundan əlavə, insanlarda aparılan müşahidələr, maddələr mübadiləsi siqnallarının beyinlə təmsil olunmasının, qidanı bəyənmə kimi şüurlu qavrayışlardan asılı olduğunu göstərir. Plazma qlükoza dəyişikliklərinə bu qədər sıx bağlı olan kalorili proqnozlaşdıran ləzzət istiliyinə eyni striatal cavablar, iştirakçıların içkiləri qiymətləndirilən bəyənmə ilə əlaqəli deyildi. Bu, əlavə enerji neyroimaging tədqiqatlarına uyğundur ki, hesab olunan enerji sıxlığı və ya qida şəkillərinə görə qiymətləndirmə deyil, qidalar və striatal mükafat dövrə cavablarını ödəməyə hazır olduğunu proqnozlaşdırır (3, 10). Bu müşahidələr, bu gücləndirici qidalandırıcı siqnalların neyron təmsilçiliyinin qida ilə bağlı şüurlu qavrayışlardan asılı olduğunu göstərir. Maraqlı bir ehtimal, metabolik siqnalların stimullaşdırıcı qabiliyyətin əhəmiyyətli bir yaradıcısı olması (istəklər necə motivasiyalı olur) və bu siqnalların başlatdığı fərqli yolların qida istədiyi sinir sxemlərinə qarşı qida istəkləri ilə əlaqələndirilməsidir (11).
Lipidlər, karbohidratlardan fərqli şəkildə metabolizə olunan başqa bir vacib enerji mənbəyidir. Buna görə, yağın enerjili dəyərinin beynə çatdırılma yolu fərqlənir. Yağların bloklanması oksidləşməsi yağ iştahını artırır və qlükoza oksidləşməsinin qarşısını almaq şəkər iştahını artırır. Ancaq siçanlarda olan vagotomiya (vagus sinirini kəsmək üçün edilən əməliyyat) yalnız yağda artan iştahı pozaraq qlükoza iştahasını təsirsiz qoyur (12). Ardıcıl olaraq, qlükoza kimi, lipidlərin bağırsağa birbaşa infuziyası hüceyrədənkənar striatal dopamin dərhal artmasına səbəb olur. Lakin, bu peroksisomlu proliferator-aktivləşdirilmiş reseptor α (PPARα) - xüsusi mexanizm vasitəsilə baş verir (2). PPARα, bağırsaqdakı duodenal və jejunal enterositlər və hələ bilinməyən mexanizmlər vasitəsilə vagus sinirinə siqnallarla ifadə edilir. Striatal dopamin qlükoza ilə sərbəst buraxılması kimi, dopamin artması da sürətlidir, bu endokrin siqnaldan daha çox sinir ilə uyğundur. Bundan əlavə, sağ bağırsaqdakı bağırsaq, hindbrain, substantia nigra və dorsal striatuma istiqamət verən bu bağırsaq duyar neyronların aktivləşdirilməsi mükafat öyrənməsini dəstəkləmək və yerlərdə siçanlarda striatal dopamin buraxmaq üçün kifayətdir (13). İnsanlarda bu yolun olub-olmadığı məlum deyil və bu cür metabolik sinir afferent (MNA) yollarının digər lipidlər və qida maddələri üçün olub olmadığı araşdırılır.
Qidalanma gücləndirilməsini dəstəkləyən şərtsiz stimulun heç olmasa bəzən sensasiya zövqündən asılı olmayan bir MNA siqnalının tapılması təəccüblüdür. Bununla birlikdə, daha dərin əks etmə bu həllin zərifliyini ortaya qoyur. Bütün orqanizmlər yaşamaq üçün enerji almalıdırlar və əksəriyyətində şüuru dəstəkləyən yüksək səviyyəli beyin funksiyaları yoxdur. Beləliklə, mexanizm, ehtimal ki, qidanın qidalandırıcı xüsusiyyətlərini şüurdan asılı olmayaraq qidalanmanı tənzimləyən beyndəki mərkəzi dövranlara ötürmək üçün hazırlanmış bir konservasiya sistemini əks etdirir ki, bu da qidanın faydalı bir enerji mənbəyi olduğu qədər möhkəmlənsin. Buna görə, qidalanma məlumatlarının bağırsaqdan beyinə yüksək dərəcədə ötürülməsi dəyərin düzgün qiymətləndirilməsi üçün vacibdir.
Müasir qida mühitinin piylənmə və diabet xəstəliyini təbliğ etdiyi aydın olsa da, mübahisələr bunun baş verdiyi dəqiq mexanizmləri əhatə edir. Müasir emal olunan qidalar enerji sıx olmağa meyllidirlər, mümkün qədər qarşısıalınmazdırlar və əvvəllər rast gəlinməmiş dozalarda və birləşmələrdə qidalandırıcı maddələr verirlər. Enerji siqnalları gücləndirməyə səbəb olduğundan, artan dozalar möhkəmləndirici və buna görə emal olunan qidaların "asılılıq" potensialını artıra bilər. Ancaq bunlar diabet və piylənmənin artmasına səbəb olan tək amillər olmaya bilər.
Dadlılığı artırmaq üçün qidalandırıcı olmayan tatlandırıcılar (kalorili tərkibi olmayan maddələr) tez-tez qidalı şəkər və nişastaları ehtiva edən qidalara və içkilərə əlavə olunur. Məsələn, şəkərli şirniyyat içkisində qidalı şəkər qlükoza və fruktoza, habelə qidalandırıcı olmayan şirinləşdiricilər sucralose və acesulfame K. Yogurts çox vaxt qidalandırıcı şəkərlər və stevia yarpaq ekstraktı kimi qidalandırıcı olmayan tatlandırıcıları ehtiva edirlər. Bir baqqal mağazasında qida etiketlərinin qısa bir araşdırılması, həm qidalı şəkər, həm də qidalandırıcı olmayan tatlandırıcıları ehtiva edən bir çox yemək və içki nümunəsini aşkar edəcəkdir. Bunun əksinə olaraq, işlənməmiş qidalarda şirinlik qidanın şəkər və buna görə kalorifik (enerji) tərkibinə mütənasibdir. Son sübutlar, qidalandırıcı şəkər və qidalı olmayan tatlandırıcıların birləşməsini ehtiva edən məhsulların təəccüblü metabolik və gücləndirici effektlər verdiyini göstərir. Məsələn, bir 115-kkal içki istehlak etmək, şirinliyin çox şirin və ya kifayət qədər şirin deyilsə, kalorili yükə "uyğunlaşdığı" təqdirdə daha yüksək termojenik təsirə səbəb olacaqdır (4). Pəhrizdə fəaliyyət göstərən termogenez (DIT), qida maddələr mübadiləsi və metabolik reaksiya sürücüsünün MNA vasitəsilə möhkəmləndirilməsinin bir markası olduğundan, aşağı kalorili “uyğun” içki daha yüksək kalorili “uyğunlaşmamış” içki ilə müqayisədə daha çox xoş və striatal cavab verə bilər (4). Vacibdir ki, bu təsir plazma qlükoza yüksəlməsinə baxmayaraq baş verir. Bu, insanlarda, heyvanlarda olduğu kimi, bağırsaqdakı qida maddəsinin və ya möhkəmlənməyə səbəb olan qanın olmaması, əksinə qida kritik bir yanacaq olaraq istifadə edildikdə bir MNA meydana gəlməsi olduğunu göstərir. İnsanlarda bu "uyğunsuzluq" təsirinin səbəbi bilinmir və daha da öyrənməyə zəmanət verilir. Xüsusilə, tənzimlənməmiş qlükozanın taleyini başa düşmək və diabet və piylənmə üçün təsirlərin olub olmadığını müəyyən etmək gələcəkdə vacib bir istiqamətdir. Açıq olan budur ki, qidalandırıcı şəkərlər və qidalandırıcı olmayan tatlandırıcılar olan içkilərin enerjili dəyəri, heç olmasa bəzi hallarda beyinə dəqiq şəkildə çatdırılmır və bu yalnız mükafatı tənzimləmək üçün deyil, səhv siqnalların yaranmasına səbəb ola bilər. enerji saxlama və qida bölməsi kimi proseslər də.
Metabolik siqnalları beyinə gücləndirmək
Metabolik sinir afferent (MNA) siqnallarını gücləndirmək üçün təklif olunan bu modeldə, yağ üçün siqnal, sağ nodoz ganglionu, hindbrain, substantia nigra və dorsal striatumu inkişaf etdirən vagal sensor afferentlərin PPARα vasitəçiliyindən asılıdır. Karbohidrat üçün siqnal qlükoza oksidləşməsi zamanı meydana gəlir və naməlum portal damar sensörünü aktivləşdirir, bu da striatuma yönəlmiş midbrain dopamin neyronlarını aktivləşdirən bir siqnal verir. Müstəqil bir kortikal şəbəkə şüurlu dəyəri olan MNA siqnallarını birləşdirir.
Qrafik: A. KITTERMAN /ELM
Bağırsaq-beyin siqnalının pozulmuş sədaqətinin ikinci nümunəsi, əsasən yağ, əsasən karbohidrat və ya həm yağ, həm də karbohidrat olan qidaların möhkəmləndirmə dəyərinin müqayisə edildiyi bir tədqiqatdan irəli gəlir.3). Həm yağda, həm də karbohidratda olan qidalar emal olunmayan qidalarda asanlıqla tapılmır, lakin çox vaxt qida istəklərinə (məsələn, şokolad və donuts) əsas verir. Tədqiqat, eyni dərəcədə kalorili və bəyənilən qidaların seçilməsindən insanlar yalnız yağ və ya karbohidratı olan qidalardan daha çox yağ və karbohidratı olan qidaları istədiklərini və bunun supra-additive striatal reaksiyalarında əks olunduğunu göstərdi (3). Bu, bəzi qidaların başqalarına nisbətən meylli və ya daha dözülməz olmasına səbəb ola bilər və buna görə də həddindən artıq yeməkdə rol oynayır.
Bu ortaya çıxan tapıntılar, qida seçimini idarə edən iki ayrı sistemə işarə edir. Bir sistem qidaların qidalanma dəyərini birbaşa əks etdirir və beyinə (MNA) çatan metabolik siqnallara güvənir. Bu qida həssas sisteminin striatal dopamin tənzimləməsində, qidaların dəyərini təyin etməsində və qida seçimini idarə etməsində çox əhəmiyyətli bir rol oynadığı görünür. İkinci sistemdə ləzzət və qidaların kaloriya məzmunu, dəyəri və sağlamlığı haqqında inanclar kimi şüurlu təsəvvürlər də qida seçiminin vacib amilləridir (14, 15). Şüurlu töhfəçilərlə əlaqəli sinir hesablamaları, MNA-ların qidalandırıcı gücləndirici siqnalları ilə əlaqəli olanlardan fərqlənir və prefrontal korteks və iç korteksdəki dövrə bağlıdır (9). İki sistemin, həzm etmə davranışını və qida maddələr mübadiləsini tənzimləmək üçün necə bir-birlərinə təsir etdiyini müəyyənləşdirmək tədqiqatın vacib mövzusudur.
Sübut, emal olunan qidaların qida maddələrinin beynə düzgün çatdırılmadığına inanır. Bu, qidaların enerji sıxlığı və ya rahatlığı xaricində qidaların necə hazırlanması və emalı, overeat və metabolik disfunksiyanı inkişaf etdirə biləcək gözlənilməz üsullarla fiziologiyaya təsir göstərmə ehtimalını artırır. İşlənmiş qidaların xüsusiyyətlərinin bağırsaq-beyin yolu ilə qarşılıqlı təsirini daha yaxşı başa düşmək, bu kimi təsirlərin doyma siqnalına, qidaların asılılıq xüsusiyyətlərinə, metabolik sağlamlığa və piylənməyə təsir etdiyini müəyyənləşdirir. Bundan əlavə, yağ və karbohidrata diqqət yetirsək də, qida seçimini istiqamətləndirmək üçün beyinə bir sıra qidalı məlumat ötürmək üçün çoxsaylı siqnal yolları mövcuddur və bu yollar da emal olunan qidalar tərəfindən təsirlənə bilər.
http://www.sciencemag.org/about/science-licenses-journal-article-reuse
Bu, şərtlərinə görə paylanmış bir məqalədir Elm Jurnalı Defolt Lisenziyası.
Referanslar və qeydlər
- â † μ
- LA Tellez et al
., J. Fiziol. 591, 5727 (2013).
- â † μ
- LA Tellez et al
., Elm 341, 800 (2013).
Abstract / FREE Tam MətnGoogle Scholar
- â † μ
- AG DiFeliceantonio et al
., Hüceyrə metab. 28, 33 (2018).
- â † μ
- MG Veldhuizen et al
., Cərəyan Biol. 27, 2476 (2017).
- â † μ
- EF Adolph
, Am. J. Fiziol. 151, 110 (1947).
- â † μ
- GL Holman
, J. Comp. Fiziol. Psixol. 69, 432 (1969).
CrossRefPubMedVeb ElmləriGoogle Scholar
- â † μ
- X. Ren et al
., J. Neurosci. 30, 8012 (2010).
Abstract / FREE Tam MətnGoogle Scholar
- â † μ
- L. Zhang et al
., Ön. İnteqrasiya edin. Nuerosci. 12, 57 (2018).
- â † μ
- IE de Araujo et al
., Cərəyan Biol. 23, 878 (2013).
- â † μ
- DW Tang et al
., Psixol. Elm. 25, 2168 (2014).
- â † μ
- KC Berridge
, Neurosci. Biobehav. Rev. 20, 1 (1996).
CrossRefPubMedVeb ElmləriGoogle Scholar
- â † μ
- S. Ritter,
- JS Taylor
, Am. J. Fiziol. 258, R1395 (1990).
- â † μ
- W. Han et al
., 175, 665 (2018) hüceyrəsi.
- â † μ
- TA Hare et al
., Elm 324, 646 (2009).
Abstract / FREE Tam MətnGoogle Scholar
- â † μ
- H. Plassmann və s
., J. Neurosci. 30, 10799 (2010).
Abstract / FREE Tam MətnGoogle Scholar
Təşəkkürlər: Perspektivimizin formalaşmasında göstərdikləri köməyə görə I. de Araujo, A. Dagher, S. La Fleur, S. Luquet, M. Schatzker və M. Tittgemeyer'e təşəkkür edirik. B. Milner-ni gizli öyrənmə sahəsində qabaqcıl fəaliyyətinə görə etiraf edirik.
;
