J Nutr. 2009 март; 139(3): 623-628. Дой: 10.3945 / jn.108.097584
- Никол М. Авена 1 , 2 ,
- Педро Рада 1 , и
- Бартли Г. Хобел 1 , *
+ Присъединяване към автора
- *На кого трябва да бъде адресирана кореспонденцията. Електронна поща: [имейл защитен].
абстрактен
Поглъщането на различни хранителни вещества, като мазнини и захари, обикновено произвежда различни ефекти върху физиологията, мозъка и поведението. Те обаче споделят определени невронни пътища за засилване на поведението, включително мезолимбичната допамин (DA) система. Когато тези хранителни вещества се консумират под формата на бинги, това може да освободи прекомерно DA, което причинява компенсаторни промени, които са сравними с ефектите на злоупотребата с наркотици.
В тази статия ние преглеждаме данни, получени с животински модели на мазнини и захарни напитки. Понятието „пристрастеност към храни“ е описано и преразгледано от клинична и лабораторна гледна точка на животните. Поведенческите прояви на пристрастяващо поведение и съпътстващите промени в DA и опиоидните системи се сравняват за захар и мазнини. И накрая, във връзка с хранителните разстройства и затлъстяването, ние обсъждаме как мазнините могат да бъдат макронутриентите, които водят до наднормено телесно тегло, а сладкият вкус при липса на мазнини може да бъде до голяма степен отговорен за създаването на пристрастяващо поведение, което включва синдром на отнемане.
Въведение
Въпреки че поведението на ядене на хапване традиционно се свързва с хранителни разстройства, то става все по-разпространено в Съединените щати чрез появата му в различни клинични и неклинични популации. Храненето с гуляй е свързано със затлъстяването, което понастоящем засяга 33% от възрастното население в САЩ (1,2) и може да бъде предиктор за увеличаване на телесните мазнини сред децата (3). Храненето с гуляй също е свързано с повишена честота на колебание на телесното тегло, депресия, тревожност и злоупотреба с вещества (4-6). Наличието на похапване при няколко различни хранителни разстройства, както и при неклинични популации, направи важно изследването от гледна точка на общественото здраве.
- Диагностичния и статистически наръчник на психичните разстройства (ed. 4) дефинира хапването като серия от повтарящи се епизоди на запой, при които всеки епизод е определен като яде по-голямо количество храна от нормалното за кратък период от време (обикновено в рамките на период 2-h) (7). Епизодите за ядене на хапване са свързани с 3 или повече от следните: 1) хранене, докато не се почувствате некомфортно пълни, 2) яденето на големи количества храна, когато не сте гладни физически, 3) яде много по-бързо от нормалното, 4) да се храни сам, защото човек се смущава от това колко яде, 5) чувство на отвращение, депресия или вина след преяждане, или 6) изразени дистрес или тревожност по отношение на яденето на хапване.
Освен диагностицирани пациенти, има и далеч по-голяма популация от индивиди, които често хапят от храна, но може би не е достатъчно редовно, за да налагат клинична диагноза. Не винаги е ясно къде човек изчертава границата между просто яденето на голямо ядене и патологичното хапване. Въпреки това, физиологичните последици от хапването на хапване може да са сходни, независимо дали се занимавате естествено поради глад, небрежно поради социални или хедонични причини или редовно достатъчно, за да наложите диагнозата.
Какви са често срещаните храни за хапване?
Казано по-просто, хората обикновено хапят по силно вкусна храна, богата на енергия. Тези храни обикновено са с високо съдържание на мазнини, захари или често и двете (8,9). Епизодите на хапване често включват консумация на хляб или тестени изделия, последвани по честота от сладкиши, мазни храни или солени закуски (10). Хората с предпочитание да пият сладки храни са склонни да пият по-често.
Защо хората не пият от броколи? Трябва да има някакво свойство на вкусни „десертни“ и „закуски“ храни, богати на захар и / или мазнини, които насърчават яденето на хапване. Известно е, че захарите и мазнините имат различни ефекти върху физиологията и химията на мозъка (11), които могат да бъдат свързани с различните им ефекти върху поведението. За да разберем поведенческата и неврохимичната основа на консумацията на хапчета на специфични макронутриенти, се обръщаме към лабораторни животински модели на хранене с гуляй.
Животински модели на хапване
Яденето на хапки е многостранно поведение, с емоционални и културни компоненти, които трудно се възпроизвеждат с животински модели. Независимо от това, животинските модели на хранене с отхапване са основни за разбирането на физиологичната и неврохимичната основа на това поведение.
Модели на захарна напитка
Няколко лаборатории са използвали ограничен достъп до разтвори на захар, за да моделират хапването на хапване (12-15). Всички открития предполагат, че животните ще участват в ядене на сладка храна, когато се предлага периодично. Нашата лаборатория е разработила модел на захарната напитка (16), при които плъховете се поддържат при ежедневно ограничаване на храна 12-h, последвано от достъп до разтвор на 25% глюкоза или 10% захароза (подобно на концентрацията на захар в безалкохолна напитка) и неочистена диета на гризачи. След няколко дни по този график, тези плъхове ескалират ежедневния си прием на захар (Фиг 1 A) и започват да пият, както е посочено от увеличаването на приема на захарния разтвор през първия час на достъп. Плъховете, които имат достъп до захарния разтвор и непречистената диета ad libitum, консумират общо дневно количество, подобно на това, консумирано от нахалстваните плъхове, но те рядко участват в дискретни епизоди на биене. Телесното тегло и общият дневен прием на калории не се различават от нормалните при плъхове, които пият от захар (Фиг 1 C), което показва, че плъховете са в състояние да регулират приема на енергия и да компенсират излишната енергия, като ядат по-малко неочистена диета от гризачи (Фиг 1 B).
Прием на захар и непречистена диета (чау) по време на периода на достъп 28-d в модел на плъхове от захарно пиене. Плъхове с периодична захар + непречистена диета ескалираха общия им дневен прием на захар във времето (A). Плъхове с периодична захар + непречистена диета изяждаха по-малко неочистена диета от прекъсващата неочистена диетична група и контролната група за непречистена диета ad libitum (B); групите обаче не се различават в общия дневен прием на енергия (1 kcal = 4.184 kJ) (C). Стойностите са средни ± SEM, n = 9 – 10 / група. Възпроизведено с разрешение от Avena et al. (23).
Модели на мазнини
Животните също ще хапят на чиста мазнина, което предполага, че яденето на хапки не е изключително за сладък вкус. Corwin et al. (17) са показали, че наситените плъхове с достъп до неочистена диета от гризачи ad libitum ще хапят растителна мазнина (скъсяваща се), когато тя се представя за 2 h всеки ден, и този ефект се засилва, когато мазнините се предлагат само 3 пъти седмично. Подобно откритие е съобщено при съкращаване, което е без мазнини (18). Плъховете с ограничен достъп до растителни мазнини не показват промени в телесното тегло или натрупването на телесни мазнини в сравнение с неочистени контроли, хранени с диета (17,19); те обаче показват повишени плазмени нива на лептин (19).
Модели на биене на сладко-мазни смеси
Комбинацията от сладко и мазнина активира множество вкусови рецептори, постингистични сигнали и невропептидни системи. Комбинациите захар-мазнини под формата на бисквитки или смеси захар-мазнини са били използвани от Boggiano и други, за да предизвикат ядене на хапване в лабораторни модели (20,21). Разработихме модел на хранене с разяждане, използвайки хранителна пълноценна диета със сладки мазнини при плъхове, които не са ограничени с храна (22). Плъхове с 2-h дневен достъп до сладко-мазни храни [Изследователски диети #12451 пелети, 45% мазнини, 20% протеин, 35% въглехидрат, 4.7 kcal / g (20 kJ / g)], разяждайки се, въпреки че те имат достъп до стандартна неочистена диета за гризачи ad libitum за останалите 22 h / d. Чрез wk 3 на достъп, поведението на bingeing е най-изразено и тези плъхове консумират средно 58% от техния дневен прием на енергия по време на 2-h периода на достъп до сладко-мастната храна (Фиг 2 A). Тези плъхове самоограничават приема на стандартна непречистена диета, подобно на ефектите, които сме отчели при захарта (23) и други са докладвали с мазнини (17,19) или богати на захар диети (14). Цикличното прехапване и ограничаването на самоналагането на храна водят до колебания в дневното телесно тегло, характеризиращо се със загуба на тегло между хапки (Фиг 2 B). Въпреки това, дори ако вземем под внимание самоограничаването на стандартната неочистена диета за гризачи между хапките, цялостно увеличение на телесното тегло се случва при плъхове, които бият на пелети със сладка мазнина в сравнение с контролни групи, които се хранят само със стандартна неочистена диета или достъп на гризачи към същите сладко-мазнини пелети ad libitum (Фиг 2 C). По този начин този модел представлява ядене на хапване, което може да доведе до повишено телесно тегло.
Промяна на приема на енергия и телесно тегло в модел на плъхове на мазнини. Общ дневен прием на енергия по време на wk 3 на достъп, изразен като енергия, получена от стандартната неочистена диета (chow) (бял) срещу непречистена диета със сладки мазнини (черно) (A). Двучасовата дневно сладко-мазна група и група, които са получавали 2 часа сладко-мазнинна диета само в понеделник, сряда и петък (2-часови MWF сладки мазнини) консумират> 2% от дневната си енергия от сладки -маслена диета, когато е налична. Появява се модел на трион за 50-часовата дневна сладко-маслена група, при която те намаляват теглото и увеличават теглото си след денB). Въпреки това, въпреки това колебание на телесното тегло през целия ден, плъховете с 2-h дневна сладка мазнина натрупват значително повече общо телесно тегло от плъховете, хранени със стандартна непречистена диета ad libitum (1 kcal = 4.184 kJ) (C). Стойностите са средни ± SEM, n = 10 / група. * Различна от стандартната група за chow ad libitum, P <0.05. Адаптиран с разрешение от Berner et al. (22).
Хранителна зависимост
Много учени спекулират, че затлъстяването и хранителните разстройства, като булимия и анорексия, могат да имат свойства на „пристрастяване“ (24-30). Освен това са написани няколко популярни книги за самопомощ по темата „захарната зависимост“ (31-34, да назовем само няколко). Клиничните и лабораторни изследвания върху животни разкриват прилики между преяждането и наркоманията.
Клинична подкрепа за теорията за пристрастяването към храните
Неотдавнашно клинично проучване предполага, че въглехидратите могат да имат потенциал за злоупотреба с „въглехидратни кравери“ (35). По същия начин промените, свързани с копнежа в отговор на вкусни храни, са идентифицирани с помощта на техники за изобразяване на мозъка и тези промени са подобни на тези, наблюдавани по време на жадуване на наркотици (36,37). Допамин (DA)4 се предполага, че има обща роля при злоупотребата с наркотици и затлъстяването (28). Позитронните емисионни томографски томографии показват, че пациентите със затлъстяване показват намаляване на стрийтал D2 наличност на рецептори, която е свързана с телесното тегло на субекта (38) и сходни по величина с намаленията, докладвани при лица, зависими от наркотици (39). Опиоидите също са били в центъра на клиничните проучвания (25). Апетитните дисфункции под формата на хапване или самоогладняване могат да повлияят на ендогенната опиоидна активност (40). Колективно тези клинични проучвания подкрепят мнението, че преяждането може да повлияе на поведението и мозъчните системи по начин, който наподобява аспекти на зависимост.
Поведенчески данни за зависимост от захар при лабораторни животни
Много от поведенията и неврохимичните промени, които са характерни за злоупотребата с наркотици, също са очевидни в нашия животински модел на захарно напиване, описан по-горе и обобщен в Таблица 1, Този модел е преразгледан и свързан с литературата за злоупотреба с наркотици по-подробно другаде другаде (16).
Признаци на зависимост, наблюдавани при плъхове, захапващи захар1
Накратко, плъховете, които получават ежедневен периодичен достъп до захарен разтвор и неочистена диета, ескалират приема на захар и увеличават приема им през първия час от ежедневния достъп, което определяме като „хапка“ (15). Плъховете, захаросащи захар, показват признаци на опиатоподобно отнемане, когато се прилага сравнително висока доза от опиоидния антагонист налоксон (3 mg / kg, подкожно). Наблюдават се соматични признаци на отнемане, като треперене на зъби, тремор на предните лапи и треперене на главата, както и поведенчески прояви на тревожност (41). Подобни признаци на опиатоподобно отнемане се появяват спонтанно, без да се използва опиоиден антагонист, когато цялата храна се отстранява за 24 h (23,41). Плъхове с лост за захапване на плъхове, натиснете за 23% повече захар в тест след 2 wk без захар, отколкото някога (42), което предполага промяна в мотивационното въздействие на захарта, която продължава и се увеличава през период на въздържание. Също така показахме, че плъховете, които пият от захар, развиват кръстосана сенсибилизация на локомоторите до ниска предизвикателна доза амфетамин (0.5 mg / kg, интраперитонеално), която има малък или никакъв ефект върху наивните плъхове (43). Когато плъховете пият захар и след това са принудени да се въздържат, те впоследствие показват засилен прием на 9% алкохол (44), което предполага, че периодичният достъп до захар може да бъде врата към употребата на алкохол.
Други изследователи са получили подкрепящи поведенчески находки, използвайки подобни модели на захарно напиване. При плъхове с ограничен достъп до високо захарозна диета са съобщени признаци на тревожност (14). Съобщава се, че самото премахване на захарта намалява телесната температура (45). Също така се наблюдава агресивно поведение по време на премахване на диета, която включва периодичен достъп на захар (46). Използвайки оперантно кондициониране, Grimm et al. (47) откриват, че търсенето на захароза се увеличава през месец на въздържанието от захар при плъхове, които са имали периодичен достъп на захар. Непрекъснатите кръстосани сенсибилизатори на захароза не само с амфетамин (43), но също така и с кокаин (48) и улеснява чувствителността към агониста на агониста на квинпирола (49). Тези резултати подкрепят теорията, че системата DA е чувствителна чрез периодичен достъп на захар; това е важно, защото засилената мезолимбична допаминергична невротрансмисия играе роля в поведенческите ефекти на сенсибилизация, както и на кръстосана сенсибилизация (50) и може да допринесе за пристрастяване (51,52).
Неврохимични доказателства за захарната зависимост
Описаните по-горе доказателства предполагат, че захарното захапване може да доведе до поведение, подобно на наблюдаваното при зависими от наркотици плъхове. Съпътстващите неврохимични промени могат да доведат или продължат тези поведения. Тези знаци също са обобщени в Таблица 1 и са обяснени по-подробно в по-ранна статия (16).
Открихме промени в DA, ацетилхолин (ACh) и опиоидни системи при плъхове, прегръщащи захар, които са подобни на тези, наблюдавани при някои лекарства за злоупотреба. Авторадиографията разкрива увеличен D1 свързване на рецепторите в нуклеусовите акумени (NAc) и намалено D2 свързване на рецептори в стриатума по отношение на неочистени диети, хранени с плъхове (15). Плъховете с периодична захар и непречистен достъп до диета също са намалили D2 рецепторна тРНК в NAc и повишена D3 рецепторна иРНК в NAc и дорзален стриатум в сравнение с неочистени диетични контроли (53). Плъховете, захаросащи захар, имат значително понижение на тРНК на енкефалин (53), докато μСвързването на -опиоиден рецептор е значително засилено в обвивката на NAc, цингулата, хипокампуса и локусния корулеус (15).
Една от най-силните неврохимични общности между захарните напитки и злоупотребите с наркотици е техният ефект върху извънклетъчния DA. Отличителен белег на злоупотребата с лекарства е многократното увеличаване на извънклетъчната DA, докато при нормално хранене отговорът на DA изчезва след многократно излагане на храна (54). Когато плъховете пият захар, освобождаването на DA е повтарящо се, което може да накара мозъка да се адаптира, както и към наркотици от злоупотреба. Плъховете, които пият от захар, очевидно освобождават DA всеки ден, измерено на d 1, 2 и 21 на достъп (55). Контролните плъхове, хранени със захар или неочистена диета ad libitum, плъхове с периодичен достъп до просто неочистена диета или плъхове, които вкусват захар само 2 пъти, развиват притъпен отговор на DA, който е типичен за храна, която губи своята новост.
Оттеглянето от лекарства като морфин, никотин и алкохол често е придружено от промени в DA / ACh баланса в NAc: по-специално DA намалява, докато ACh се увеличава (56-58). Плъховете, които пият от захар, също показват този неврохимичен дисбаланс в DA / ACh по време на отнемане. Този резултат се проявява и когато плъховете се дават налоксон, за да утаят опиатоподобно изтегляне (41) или след 36 h недостиг на храна (23).
Други съобщават подкрепящи констатации. Намалява D2 свързване на рецепторите в NAc на плъхове с периодичен достъп до захароза и непречистена диета в сравнение само с плъхове, хранени само с периодична неочистена диета (59), и промените се появяват в обема на оборотите на DA и свързването на DA транспортер при плъхове, поддържани в периодичен график на хранене със захар (12,60).
Има ли доказателства за зависимост от комбинации от мазнини или сладки мазнини?
Литературата предполага, че както при захарта, подобно състояние на пристрастяване може да възникне с мазнини. Le Magnen (29) отбеляза, че налоксонът може да утаи отнемане при плъхове, хранени с диета ad libitum в стил кафене, която съдържа разнообразни храни, богати на мазнини и захар (напр. сирене, бисквитки, шоколадов чипс). Съвсем наскоро Teegarden and Bale (61) показват, че мишките получават достъп до диети с високо съдържание на мазнини или въглехидрати ad libitum за 4 wk и след това са принудени да се въздържат да издържат отвратителна среда, за да получат достъп до предпочитаната им храна. Те стигат до заключението, че отмяната на такава диета повишава състоянието на стрес, допринасяйки за диетичен рецидив. Също така, Corwin и колегите му са показали увеличение на прогресивното съотношение при реагиране при плъхове, които се разяждат с мазнини (62).
От гледна точка на неврохимията, изглежда, че консумацията на мазнини от полъх има въздействие върху акумулаторите на DA и енкефалиновите системи, които са подобни на тези, наблюдавани при захарната напитка. Ограниченото излагане на мазнини (царевично масло) многократно ще освобождава DA в NAc и този ефект се причинява от вкуса на маслото (63). Плъховете с ограничен ежедневен достъп до диета със сладки мазнини показват значително понижение на енкефалиновата иРНК в NAc (64), подобно на находката, докладвана по-горе със захарта (53). Ролята на опиоидите в паравентрикуларното ядро на хипоталамуса е изследвана с помощта на модел на изпиване (65), а констатациите предполагат това d-А2, NMe-Phe4, Гли-ол5-енкефалин увеличава приема на мазнини при предпочитани мазнини плъхове, но няма ефект при захароза, предпочитащи плъхове. Тези резултати показват сложна роля на паравентрикуларните ядрени опиоиди при приема на храна, като предпочитанието и хранителният тип влияят върху способността на тези съединения да променят поведението.
Въз основа на тази неврохимия и описаните по-горе поведения изглежда логично, че мазнините могат да предизвикат също пристрастяване. Данните обаче не са ясни. Въпреки че се съобщава, че предлаганата мазнина ad libitum поражда някои пристрастяващи поведения (29,61), bingeing може да засили тези ефекти. Изследвахме дали поведенчески признаци на зависимост се появяват, когато животните хапят, използвайки различни диети с високо съдържание на мазнини и комбинации от сладки мазнини. Тествали сме плъхове с ограничен (12-h или 2-h) достъп до диета със сладки мазнини (Изследователски диети #12451, 45% мазнини, 20% протеин, 35% въглехидрати), 12-h достъп до сладко-мазнини смес (35.7% растителна мазнина, 64.3% захароза) или 12-h достъп до растителни мазнини (100% Crisco растително скъсяване), всички с непрекъсната диета едновременно на разположение. Контролните групи бяха хранени с тези диети ad libitum или им беше дадена стандартна неочистена диета ad libitum. След 21 – 25 d на диетите, на плъхове се прилага 3 mg / kg подкожен налоксон и след това се наблюдават за соматични признаци на дистрес и тревожност в повишения плюс лабиринт. Не са открити значителни доказателства за отнемане, подобно на опиати, при която и да е от тези диетични опции, богати на мазнини, нито в групите за пиене, нито в тези, които получават храна ad libitum, въпреки че тези процедури дават положителни резултати в предишните ни доклади със захарно напиване (41). В други проучвания ние се опитахме да предизвикаме признаци на спонтанно отнемане, наподобяващо опиати, чрез храна, която лишаваше плъховете, поддържани на богати на мазнини диети за 24 – 36 h. Отново, въпреки че съобщаваме за признаци на тревожност и соматични индикации за страдание след гладуване при захарни плъхове (23), това не се наблюдава при плъхове, които в диетата са се напивали с източник на високо съдържание на мазнини.
Въпреки че не сме забелязали признаци на опиатоподобно отнемане при плъхове, преглъщащи мазнини, това не означава, че прекомерният прием на мазнини не може да доведе до пристрастяване поведение. Оттеглянето не е необходим критерий за копнеж на наркотици, също както лишаването от храна не е необходимо за желание за храна (37). Освен това различните класове наркотици (напр. Агонисти, опиати на ДА) водят до специфични поведенчески и физиологични признаци на отнемане. По този начин може да се окаже, че различните макронутриенти също могат да произвеждат различни признаци на изтегляне. Все още не трябва да се определи дали преглъщането на мазнини може да утаи други пристрастяващи поведения, включително кръстосана сенсибилизация и необичайна мотивация, причинена от въздържанието.
Защо се появяват признаци на опиатоподобно отнемане със захар, но не и мазнини?
Относителната липса на опиатни признаци на отнемане след мазнини подчертава значението на опиоидните системи за диференциране на захари и мазнини и последващите им ефекти върху поведението. Невропептидът галанин (GAL) и неговите свързващи места се изразяват в мозъчни области, важни както за лекарството, така и за хранителната награда (11). GAL се счита за стимулиран от мазнини пептид, тъй като неговата експресия се увеличава в тези мозъчни региони в отговор на храна с високо съдържание на мазнини (66). В допълнение, хипоталамичното инжектиране на GAL насърчава приема на мазнини в предпочитани случаи на въглехидрати в някои ситуации (67,68). Интересното е, че периферното инжектиране на галено, синтетичен GAL агонист, намалява признаците на отнемане на опиати при мишки, зависими от морфин (69). Една единствена системна инжекция на галенон в GAL-нокаутни мишки е достатъчна, за да се обърнат някои от биохимичните промени, предизвикани от прилагането на морфин (70). По този начин GAL може да бъде ендогенен отрицателен регулатор на възнаграждението на опиати, като намалява някои от поведенческите и неврохимичните ефекти на опиатите. Въз основа на тези данни е възможно тази липса на опиатоподобни симптоми на отнемане при плъхове, преглъщащи мазнини, да бъде причинена от индуцирана от мастна тъкан ендогенна GAL активация, която може да инхибира съответните опиоидни ефекти.
Последици за хранителни разстройства и затлъстяване
Започнахме тази статия с дискусия, свързана с хапването на хапване и затлъстяването. В действителност, резултатите от животински модели, които бяха представени, предполагат, че яденето на захар и евентуално дори мазнини може да има някои пристрастяващи свойства. Въпреки това захарното напиване не влияе на телесното тегло, но комбинацията от сладко и мазнина води до повишено телесно тегло (22). По този начин мазнините могат да бъдат макронутриентите, които водят до наднормено телесно тегло, а сладкият вкус може да бъде до голяма степен отговорен за производството на пристрастяване, подобно на поведение, което включва синдром на отнемане.
Благодарности
Благодарим на Мириам Бокарли за съдействието й в подготовката на ръкописа.
Бележки под линия
↵1 Публикуван като допълнение към Журнал на храненето, Представен като част от симпозиума „Хранителна зависимост: факт или измислица“, даден на срещата на експерименталната биология 2008, април 8, 2008 в Сан Диего, Калифорния. Симпозиумът беше спонсориран от Американското дружество за хранене и подкрепен с образователна помощ от Националния институт за злоупотреба с наркотици, Националния институт за злоупотреба с алкохол и алкохолизъм и Националния съвет за млечни продукти. Симпозиумът беше председателстван от Ребека Л. Корвин и Патриша С. Григсън.
↵2 Подкрепено от USPHS отпуска DK-79793 (NMA) и AA-12882 (BGH).
↵3 Разкрития на автора: N. Avena, P. Rada и B. Hoebel, няма конфликт на интереси.
↵4 Използвани съкращения: ACh, ацетилхолин; DA, допамин; GAL, галанин; NAc, ядро акуменс.
;