Obezita a závislost: Neurobiologické překryvy. (2012) Nora Volkow

Obes Rev. 2012 Sep 27. doi: 10.1111 / j.1467-789X.2012.01031.x.

Volkow ND, Wang GJ, Tomasi D, Baler RD.

Klíčová slova:

  • Závislost;
  • dopamin;
  • obezita;
  • prefrontální kůra

Shrnutí

Zdá se, že drogová závislost a obezita sdílejí několik vlastností. Obojí lze definovat jako poruchy, u nichž se význam konkrétního druhu odměny (jídlo nebo droga) v porovnání s ostatními odměnami zvýší. Léky i jídlo mají silné posilující účinky, které jsou částečně zprostředkovány náhlým zvýšením dopaminu v centrech odměňování mozku. Náhlé zvýšení dopaminu u zranitelných jedinců může potlačit homeostatické kontrolní mechanismy mozku. Tyto paralely vyvolaly zájem o porozumění sdíleným zranitelnostem mezi závislostí a obezitou.

Předvídatelně také vyvolaly vzrušenou debatu. Konkrétně studie zobrazování mozku začínají odhalovat společné rysy mezi těmito dvěma podmínkami a vymezují některé z překrývajících se mozkových obvodů, jejichž dysfunkce mohou být základem pozorovaných deficitů.

Kombinované výsledky naznačují, že obézní i drogově závislí jedinci trpí poruchami dopaminergních cest, které regulují neuronální systémy spojené nejen s citlivostí na odměnu a motivační motivací, ale také s kondicionováním, sebekontrolou, stresovou reaktivitou a interoceptivním uvědoměním.

Souběžně s tím studie také vymezují rozdíly mezi nimi, které se zaměřují na klíčovou roli, kterou periferní signály spojené s homeostatickou kontrolou uplatňují na příjem potravy. Zde se zaměřujeme na sdílené neurobiologické substráty obezity a závislosti.

Zkratky 

  • D2R
  • dopaminový 2 receptor
  • DA
  • dopamin
  • NAc
  • nucleus accumbens

Pozadí

Drogy zneužívání pronikají do neuronálních mechanismů, které modulují motivaci ke konzumaci potravy, a proto není překvapivé, že dochází k překrývání neuronálních mechanismů, které se podílí na ztrátě kontroly a nadměrné konzumaci potravy při obezitě a kompulzivním příjmu. drog viděných ve závislosti.

Ústředním bodem těchto dvou patologií je narušení mozkových dopaminových (DA) drah, které modulují behaviorální reakce na stimulaci prostředíi. Neurony dopaminu sídlí ve středních mozkových jádrech (ventrální tegmentální oblast nebo VTA a substantia nigra pars compacta nebo SN), které se promítají do striatalu (nucleus accumbens nebo NAc a dorsal striatum), limbických (amygdala a hippocampus) a kortikální oblasti (prefrontální kůra, cingulate gyrus, temporal pól) a modulovat motivaci a udržitelnost úsilí nezbytného k dosažení chování potřebného k přežití. To dosáhnout svých funkcí, DA neurony dostávají projekce z mozkových oblastí zapojených do autonomních odpovědí (tj. hypothalamus, brainstem), paměť (hippocampus), emoční reaktivitu (amygdala), vzrušení (thalamus) a kognitivní kontrolu (prefrontální kůra a cingulate) prostřednictvím obrovské řada neurotransmiterů a peptidů.

Není tedy překvapivé, že neurotransmitery zapojené do chování při hledání drog jsou také zapojeny do příjmu potravy a naopak, peptidy, které regulují příjem potravy, také ovlivňují posilující účinky léků (Tabulky 1 a 2). Avšak v pozoruhodném kontrastu s léky, jejichž působení je vyvoláno jejich přímými farmakologickými účinky na dráhu DA odměnou za mozek (NAc a ventral pallidum), je regulace stravovacího chování, a tedy i reakce na jídlo, modulována řadou periferních a centrálních mechanismů, které přímo nebo nepřímo přenášet informace do mozkové dráhy odměňování DA se zvláštní prominentní rolí hypotalamu (obr. 1).

přijít    

Obrázek 1. Schematické znázornění vysoce propojeného systému, který ovlivňuje příjem potravy a drog. Zahrnuje peptidy a hormony reagující na potraviny, homeostatické struktury energie v hypotalamu, jádro dopaminového reaktivního systému ve ventrální tegmentální oblasti a striatu a různé kortikální oblasti odpovědné za zpracování afektivních, motorických a kognitivních informací. Na rozdíl od léků, jejichž účinky jsou vyvíjeny přímo na úrovni dopaminové dráhy odměny mozku, ovlivňuje jídlo nejprve několik periferních a centrálních mechanismů, které přímo a nepřímo přenášejí informace do cesty odměny DA v mozku. Hypotalamus hraje v tomto ohledu obzvláště významnou roli, i když je také silně zapojen do odměny za užívání drog [225].

Tabulka 1. Peptidy, které regulují příjem potravy, mohou také ovlivnit zesilující účinky zneužívaných drog
Endokrinní hormonyPůvodNonhyphhalamický mechanismusSpojení léků a odměn
Orexigenic
ghrelinŽaludekAmygdala, OFC, přední insula, striatum [161]. Prostřednictvím GHS-receptoru 1a ovlivňuje ghrelin také paměť, učení a neuroprotekci [162].Centrální ghrelin je vyžadován za odměnu za alkohol [163]
OrexinBoční hypotalamusUsnadňuje dlouhodobou potenciaci závislou na glutamátu v neuronech VTA DA [164]Úloha při opětovném navození vyvolaného kokainem [165] a v místě podmíněném morfinem [166]
MelanocortinhypothalamusMC4R je koexprimován s dopaminovým 1 receptorem (D1R) ve ventrálním striatu [167].Varianty receptoru melanocortinu typu 2 byly spojeny s ochranným účinkem před závislostí na heroinu u hispánců [168]
Neuropeptid Y (NPY)hypothalamusReceptory NPY (Y1, Y2, Y4 a Y5) byly nalezeny v různých limbických strukturách, což odpovídá jeho zapojení do obezity a regulaci emočních stavů [169, 170].Hraje roli v pití alkoholu, odvykání a závislosti NPY moduluje závislost na alkoholu [163, 171].
Anorexigenní
LeptinTuk

Hypotalamické projekce na VTA.

Také v ostrovní kůře [172], NAc [173], laterální septální jádro, střední předoptická oblast a rostrální lineární jádro [38, 174].

Alkohol [175]

Zdá se, že leptin hraje rozhodující roli v signalizaci mesoaccumbens DA, což přispívá k integraci motivovaných chování bez výživy. [176]. Chronická infuze leptinu ICV v podle libosti krmené krysy reverzibilně zesilují prospěšné účinky d-AMP [177].

InzulínSlinivka břišníHypotalamické projekce na VTA. Kognitivní regulace v hippocampu [178].Stimulanty zvýšily hladiny inzulínu v modelu schizofrenie vyvolané PCP [179]
Glukagonový peptid-1 (GLP-1) [180]

Tenké střevo

Orální chuťové pohárky

Zdá se, že některé anorexické účinky jsou uplatňovány na úrovni mezolimbického systému odměn [181]Exendin, agonista receptoru GLP-1, moduluje behaviorální aktivaci amfetaminem [182]
Cholecystokinin (CCK)Tenké střevo (duodenální a ilální buňky).Distribuce CCK receptoru se zřejmě výrazně překrývá s distribucí opioidů [183] a dopamin [184] systémy v limbickém systému.Interakce DA - CCK v Nucleus accumbens přispívají k psychostimulačnímu chování souvisejícímu s odměnami [185, 186] [184]. Dospělé krysy OLETF (CCK-1 KO) vykazují pozměněnou signalizaci D2R (skořápka NAc) podobnou senzibilizaci vyvolané léky, což naznačuje souvislost s jejich aviditou pro sacharózu a abnormální touhu po chuti [187].
Peptid YY (PYY)Endokrinní buňky ilea a tlustého střevaCaudolaterální OFC, ACC a ventrální striatum. Vysoký plazmatický PYY napodobuje stav krmení: změny nervové aktivity v caudolaterálním OFC předpovídají chování při krmení nezávisle na senzorických zážitcích souvisejících s jídlem. Při nízkém PYY předpovídá hypotalamická aktivace příjem potravy. Po jídle PPY přepne regulaci příjmu potravy z homeostatického na hedonický [188],(Nebyly nalezeny)
Galanin (GAL)CNS

Antinociceptivní účinky galaninu v jádru accumbens [189] Amygdala [190].

Silný modulátor neurotransmise serotoninu v mozku [191].

Alkohol, nikotin [192]. GAL zvyšuje spotřebu tuku nebo alkoholu, který stimuluje expresi GAL, což vede k nadměrné spotřebě [193].
Přepis regulovaný kokainem a amfetaminem (CART) [194]Široce vyjádřený v centrálním nervovém systémuNAc shell. akumbální projekce na laterální hypotalamus [195]Modulace obvodů opioid-mesolimbic-dopamin a / nebo odezvy na kokain a amfetamin [196]
Hormon uvolňující kortikotropin (CRH)Paraventrikulární jádro (PVN)Exprese Amygdalaru CRH u potkanů ​​je modulována akutním stresem [197] a závislost na konopí [198].Receptory CRF a relapsem vyvolaný stres způsobený kokainem [199] a alkoholu [200].
OxytocinParaventrikulární jádro (PVN)Oxytocin může modulovat vývoj a objem amygdalaru [201]Oxytocin moduluje CPP indukovaný metamfetaminem: dolů (během vymírání) nebo nahoru (během opětovného zavedení) [202].
 
Tabulka 2. Neurotransmitery zapojené do chování při hledání drog, u nichž bylo také zjištěno, že ovlivňují příjem potravy
neurotransmiteryPůvodMechanismusDrogy a jídlo
DopaminVTA, SN, hypothalamusZvyšuje motivační význam, kondicionování

Všechny drogy

Zvýšená prevalence DRD2 TaqAlely 1A A1 u obézních pacientů s jinými drogovými závislostmi ve srovnání s neagresivními obézními pacienty [203]

OpioidyV celém mozku

Hedonické reakce, modulace bolesti.

Interaguje s ghrelinem a NPY1em pro modulaci odměny za jídlo [204]

Všechny drogy jsou nejvýznamnějšími heroinovými a opiátovými analgetiky

Endogenní opioidy usnadňují příjem sladkých a tukových ochutnávek [205]. V cílené studii závislosti na jídle byl funkční polymorfismus A118G genu mu-opioidního receptoru spojen s poruchami příjmu potravy [206]

kanabinoidyV celém mozkuOdměna a homeostatická regulace, krátkodobá a dlouhodobá synaptická plasticita v mozku [207]

Všechny drogy nejvýznamnější marihuany

Endocannabinoidy interagují s periferními signály, jako je leptin, inzulín, ghrelin a hormony nasycení ovlivňující energetickou rovnováhu a adipozitu [208]

serotoninRaphe jádraŘízení behaviorálních, percepčních (např. Čichů) a regulačních systémů, včetně nálady, hladu, tělesné teploty. Sexuální chování, kontrola svalů a smyslové vnímání. Hypotalamická kontrola příjmu potravy [209]

Extáze, halucinogeny (LSD, meskalin, psilocybin)

Léky 5-HT snižují příjem potravy u hlodavců způsobem konzistentním se zvýšením sytosti [210].

HistaminTuberomamilární jádro (TMN) zadního hypotalamuRegulace cyklu spánku a bdění, chuti k jídlu, endokrinní homeostázy, tělesné teploty, vnímání bolesti, učení, paměti a emocí [211].

Alkohol a nikotin [212, 213] [214].

Trvalá histaminergní blokáda u potkanů ​​je spojena se sníženou tělesnou hmotností [215].

Cholinergní [216]Nikotinové receptory ve VTA a hypotalamu

Reguluje aktivitu v DA neuronech a v MCH neuronech.

Podávání nikotinu do laterálního hypotalamu významně snižuje příjem potravy [217]

Nikotin.

Hyperfagie: hlavní odstrašující prostředek pro odvykání kouření [218]

GlutamátV celém mozkuVnímání bolesti, reakce na životní prostředí a paměť. Injekce glutamátu do laterálního hypotalamu vyvolává intenzivní krmení saturovaných krys [219]

Všechny léky nejvýznamnější PCP a ketamin

Selektivní stimulace AMPAR v LH je dostatečná k vyvolání potravy [220].

GABAV celém mozkuModuluje striatální signalizaci z neuronů exprimujících D1R a D2R a moduluje reaktivitu DA neuronů v midbrainu

Alkohol, opiáty, inhalanty, benzodiazepiny [171].

Po uvolnění z neuronů inhibovaných leptinem může GABA podporovat přírůstek hmotnosti [221].

NorepinefrinuLocus coeruleusNE (jako NPY a AGRP) uvádějí, že modulují obvody konzumních požitých reakcí prostřednictvím svých účinků na hypotalamických i zadních mozkových stránkách [222].

Paměť na drogy [223]

Vzpomínky na vlastnosti potravin [224]

 

Periferní signály zahrnují peptidy a hormony (např. Leptin, inzulín, cholecystokinin nebo CCK, tumor nekrotizující faktor-a), ale také živiny (např. Cukry a lipidy), které jsou transportovány přes aferenty nervu vagus do jádra solitérního traktu a přímo prostřednictvím receptorů umístěných v hypotalamu a dalších autonomních a limbických oblastech mozku. Tyto vícenásobné signální dráhy zajišťují, že jídlo je konzumováno v případě potřeby, i když některý z těchto nadbytečných mechanismů selže. Avšak s opakovaným přístupem k vysoce chutnému jídlu mohou někteří jedinci (jak lidé, tak laboratorní zvířata) nakonec potlačit inhibiční procesy, které signalizují sytost, a začnou nutkavě konzumovat velká množství jídla, a to i přes přetížení výživy a dokonce odpuzování při tomto chování případ lidí. Tato ztráta kontroly a kompulzivního vzorce příjmu potravy připomíná vzorce příjmu drog pozorované u závislosti a vedla k popisu obezity jako formy „závislosti na potravě“ [1].

Obvody odměňování mozku DA, které modulují reakce na životní prostředí, zvyšují pravděpodobnost, že se chování, které jej aktivuje (konzumace potravin nebo příjem drog), bude opakovat, když narazí na stejný posilovač (konkrétní jídlo nebo droga). Narušení okruhu odměn DA bylo spojeno se ztrátou kontroly nad závislostí i obezitou [2], ačkoli fyziologické mechanismy, které narušují funkci DA striatálních obvodů, včetně mechanismů zapojených do odměny (ventrální striatum) a formování návyků (dorzální striatum), vykazují jasné rozdíly [3]. Kromě toho k sebekontrolě a nutkavému příjmu (ať už jde o jídlo nebo léky) dochází v rozměrovém kontinuu, silně ovlivněném kontextem, který může jít od úplné kontroly k žádné kontrole. Skutečnost, že tentýž jedinec může za určitých okolností vykonávat lepší kontrolu než v jiných, naznačuje, že se jedná o dynamické a flexibilní procesy v mozku. Až se tyto vzorce (ztráta kontroly a nutkavý příjem) stanou rigidními a diktují chování a volby jednotlivce, navzdory jejich nepříznivým důsledkům, lze vyvolat patologický stav podobný konceptu závislosti. Avšak stejně jako většina jedinců, kteří konzumují drogy, není závislá, většina jedinců, kteří jedí příliš, si v některých případech nadměrně udržuje kontrolu nad příjmem potravy, ale v jiných ne.

Debata o tom, zda obezita odráží „závislost na potravě“, však nezohledňuje rozměrovou povahu těchto dvou poruch.

Byly také předloženy návrhy modelovat drogovou závislost jako infekční nemoc [4, 5], které jsou užitečné pro analýzu jeho sociálních, epidemiologických a ekonomických složek [4, 6] ale vedou k názoru, že drogy jsou jako infekční agens a že závislost lze vyřešit eradikací drog. Důsledkem je přesvědčení, že zbavení chutných potravin by vyřešilo „závislost na jídle“. Tento koncepční rámec zaměřený na agenty však letí tváří v tvář našemu současnému porozumění drogám (a jiným vzorcům chování, včetně neuspořádaného stravování) jako součást obrovské a heterogenní rodiny „spouštěčů“ se schopností vystavit se pod vhodným ( environmentální) okolnosti, základní (biologická) zranitelnost.

Konečně, této debatě dále brání samotné slovo „závislost“, které vyvolává stigmu spojenou s vadou charakteru, což ztěžuje překonání negativních konotací. Zde navrhujeme pozici, která uznává skutečnost, že tyto dvě nemoci sdílejí neurobiologické procesy, které, když jsou narušeny, mohou vést k nutkavé spotřebě a ztrátě kontroly v dimenzionálním kontinuu a zároveň zahrnovat jedinečné neurobiologické procesy (obr. 2). Předkládáme klíčový důkaz sdílených neurobiologických substrátů na různých fenomenologických úrovních.  

 

Obrázek 2. Obezita a závislost jsou komplexní poruchy biologického chování, které existují v různých etiologických, patologických a fyziologických dimenzích, z nichž všechny pravděpodobně vykazují určité podobnosti i rozdíly.

Drtivá touha hledat a konzumovat drogy je jedním z charakteristických znaků závislosti. Multidisciplinární výzkum spojil tak silnou touhu s adaptacemi v mozkových obvodech, které jsou zodpovědné za předvídání a hodnocení odměn a učení podmíněných asociací, které řídí návyky a automatické chování [7]. Paralelně se vyskytují poruchy v obvodech souvisejících se sebekontrolou a rozhodováním, interocepcí a regulací nálady a stresu [8]. Tento funkční model závislosti lze také použít k pochopení proč nějaký obézním jedincům je tak obtížné správně regulovat svůj kalorický příjem a udržovat homeostázi energie. Je důležité zmínit, že v zájmu jednoduchosti používáme „obezitu“, pro tuto dimenzionální analýzu také patří neobézní jedinci trpící jinými poruchami příjmu potravy (např. Porucha příjmu potravy [BED]) a anorexie nervosa) [9, 10], které pravděpodobně také zapříčiní nerovnováhu v odměňovacích a samokontrolních obvodech.

Vývoj stravovacích návyků byl poháněn potřebou dosáhnout energetické homeostázy potřebné pro přežití a formovány složitými regulačními mechanismy, které zahrnují centrální (např. Hypotalamus) a periferní (např. Žaludek, gastrointestinální trakt, tukové tkáně) struktury. Většina rozdílů mezi patofyziologiemi závislosti a obezity vyplývá z dysfunkcí na této úrovni regulace, jmenovitě energetické homeostázy. Chování při krmení je však také ovlivněno další vrstvou regulace, která zahrnuje zpracování odměn prostřednictvím signalizace DA a jeho schopnost podmínit podněty spojené s jídlem, které pak vyvolá touhu po přidruženém jídle. Výzkum odhaluje vysokou úroveň komunikace mezi těmito dvěma regulačními procesy, takže linie mezi homeostatickou a hedonickou kontrolou chování při krmení se stále více rozmazává (Tabulky 1 a 2). Dobrým příkladem je nový genetický, farmakologický a neuroimagingový důkaz ukazující přímé vlivy určitých peptidových hormonů (např. Peptid YY [PYY], ghrelin a leptin) na DA-modulované oblasti, včetně těch, které se podílejí na odměně (VTA, NAc a ventrální pallidum), sebekontrola (prefrontální kortice), interocepce (cingulate, insula), emoce (amygdala), návyky a rutiny (dorzální striatum) a paměť učení (hippocampus) [11].

Dopamin ve středu mozkových sítí zprostředkující reaktivitu na podněty prostředí

Prakticky každý složitý systém spoléhá na vysoce organizovanou síť, která zprostředkovává efektivní kompromisy mezi efektivitou, robustností a vývojem. Bylo zjištěno, že studium předvídatelných zranitelností takových sítí nabízí některé z nejlepších způsobů pochopení patogeneze nemocí. [12]. Ve většině případů jsou tyto sítě uspořádány ve vrstvené architektuře, která je často označována jako „motýlek“ [12], přičemž zužující se trychtýř mnoha potenciálních vstupů konverguje do relativně malého počtu procesů, než se znovu rozjede do rozmanitosti výstupů. Stravovací chování je skvělým příkladem této architektury, kde hypotalamus zaslouží „uzel“ metabolického motýlka (obr. 3a) a DA cesty si zaslouží „uzel“ pro reaktivitu na hlavní vnější podněty (včetně léků a potravin) a vnitřní signály (včetně hypotalamické signalizace a hormonů, jako je leptin a inzulín; obr. 3b). Vzhledem k tomu, že neurony midbrain DA (jak VTA, tak SN) organizují vhodné behaviorální reakce na nesčetné množství vnějších a vnitřních podnětů, představují kritický „uzel“, jehož křehkosti jsou vázány na základ dysfunkčních odpovědí na širokou škálu vstupů, včetně drog a odměna za jídlo.

přijít    

Obrázek 3. Architektury vnořených motýlků složitých systémů umožňují vstup široké škály prvků, ať už jde o živiny (a) nebo odměňující podněty (b), a produkují širokou škálu produktů / makromolekul (a) nebo cílená chování ( b) použití relativně malého počtu běžných společných měn. V tomto případě jsou společnými měnami, které tvoří „uzel“ motýlek, různé orexigenní / anorexigenní signály (a) a dopamin (b) [12] (mírně upraveno se svolením z původní prezentace Dr. John Doyle).

Role dopaminu v akutní odměně za drogy a jídlo

Drogy zneužívání působí na odměny a pomocné okruhy prostřednictvím různých mechanismů; všichni však vedou k prudkému nárůstu DA v NAc. Je zajímavé, že se hromadí důkazy, že srovnatelné dopaminergní reakce jsou spojeny s odměnou za jídlo a že tyto mechanismy pravděpodobně budou hrát roli při nadměrné konzumaci potravin a obezitě. Je dobře známo, že určité potraviny, zejména ty, které jsou bohaté na cukry a tuky, jsou velmi prospěšné [13] au laboratorních zvířat může vyvolat návyková chování [14, 15]. Reakce na potraviny u lidí je však mnohem složitější a je ovlivněna nejen její chutností, ale také dostupnostíty (vzorce omezení plus přejídání, označované jako topografie stravování) [16]), jeho vizuální přitažlivost, ekonomika a pobídky (tj. „super dimenzující“ nabídky, soda kombá), sociální rutiny při jídle, alternativní posílení a reklamy [17].

Potraviny s vysokým obsahem kalorií mohou podporovat nadměrné stravování (tj. Jídlo, které není spojeno s energetickými potřebami) a mohou vyvolat naučené souvislosti mezi podnětem a odměnou (kondice). In evoluční pojmy, tato vlastnost chutných potravin bývala výhodná v prostředích, kde zdroje potravy byly vzácné a / nebo nespolehlivé, protože zajišťovaly, že jídlo bylo snězeno, když bylo k dispozici, což umožňuje, aby byla energie uložena v těle (jako tuk) pro budoucí použití. Avšak ve společnostech, jako je naše, kde je jídlo hojné a všudypřítomné, se tato adaptace stala nebezpečnou odpovědností.

Několik neurotransmiterů, včetně DA, kanabinoidů, opioidů, kyseliny gama-aminomáselné (GABA) a serotoninu, stejně jako hormonů a neuropeptidů zapojených do homeostatické regulace příjmu potravy, jako je inzulín, orexin, leptin, ghrelin, PYY, peptid podobný glukagonu -1 (GLP-1) se podílejí na prospěšných účincích potravin a drog (tabulky 1 a 2) [18-21]. Z nich byl DA nejdůkladněji prozkoumán a nejlépe charakterizován. Pokusy na hlodavcích ukázaly, že při prvním vystavení potravinové odměně se zvyšuje vypalování DA neuronů ve VTA s výsledným zvýšením uvolňování DA v NAc [22]. Tzde je také rozsáhlý důkaz, že periferní signály, které modulují příjem potravy, vykonávají svou činnost částečně hypotalamickou signalizací na VTA, ale také svým přímým účinkem na VTA DA meso-accumbens a mezo-limbické dráhy. Orexigenní peptidy / hormony zvyšují aktivitu VTA DA buněk a zvyšují uvolňování DA v NAc (hlavní cíl neuronů VTA DA), když jsou vystaveny potravinovým stimulům, zatímco anorexigenní inhibují odpálení DA a snižují uvolňování DA [23]. Navíc neurony ve VTA a / nebo NAc exprimují GLP-1 [24, 25], ghrelin [26, 27], leptin [28, 29], inzulín [30], orexin [31] a receptory melanokortinu [32]. Není tedy překvapením, že stále více studií uvádí, že tyto hormony / peptidy mohou modulovat prospěšné účinky zneužívaných drog (tabulka 1), což je také v souladu s nálezy oslabených odpovědí na odměny za léky u zvířecích modelů obezity [33, 34]. JáU lidí byly hlášeny inverzní vztahy mezi indexem tělesné hmotnosti (BMI) a nedávným nezákonným užíváním drog [35] a souvislosti mezi obezitou a nižším rizikem poruch užívání návykových látek [36]. Obézní jedinci skutečně vykazují nižší obsah nikotinu [37] a zneužívání marihuany [38] než neobézní jednotlivci. Kromě toho juxtaposované intervence, které snižují BMI a snižují plazmatické hladiny inzulínu a leptinu, zvyšují citlivost na psychostimulační drogy [39]. To je v souladu s předklinickými [40] a klinické [41] studie ukazující dynamické souvislosti mezi změnami neuroendokrinních hormonů (např. inzulín, leptin, ghrelin) vyvolané omezením potravy a signalizací DA v mozku a studiemi nedávných zpráv o vztahu mezi návykovou osobností a maladaptivním stravovacím chováním po bariatrické chirurgii [42, 43]. Dohromady tyto výsledky silně naznačují možnost, že jídlo a drogy mohou soutěžit o překrývající se mechanismy odměňování.

Studie zobrazování mozku začínají poskytovat důležitá vodítka o takových překrývajících se funkčních obvodech. Například u zdravých osob s normální hmotností uvolňuje požití chutného jídla DA ve striatu v poměru k hodnocení příjemnosti jídla [44], zatímco potravinové stimuly aktivují mozkové oblasti, které jsou součástí systému odměňování mozku [45]. Nedávno bylo také hlášeno, že zdravé lidské dobrovolníky vykazují robustní striatální aktivaci po obdržení koktejlu mléka, a častá konzumace zmrzliny otupuje striatální reakce [46]. Jiné zobrazovací studie také ukázaly, že v souladu se zjištěními na laboratorních zvířatech, anorexigenní peptidy (např. Inzulín, leptin, PYY) snižují citlivost systému odměňování mozku na odměnu za jídlo, zatímco orexigenní (např. Ghrelin) jej zvyšují (viz přehled) [47]).

Nicméně, stejně jako v případě drog a závislosti, zvýšení potravy vyvolané samotným striatálním DA nemůže vysvětlit rozdíl mezi normálním příjmem potravy a nadměrným nutkavým příjmem potravy, protože tyto reakce se vyskytují u zdravých jedinců, kteří příliš nekonzumují.. Následné adaptace budou pravděpodobně zapojeny do ztráty kontroly nad příjmem potravy, stejně jako v případě příjmu léčiv.

Přechod na nutkavou spotřebu

Role dopaminu v posilování je složitější než pouhé kódování hedonického potěšení. Konkrétně stimuly, které způsobují rychlé a velké zvýšení DA, vyvolávají podmíněné reakce a vyvolávají motivační motivaci k jejich získání [48]. To je důležité, protože díky kondicionování neutrální podněty, které jsou spojeny s posilovačem (ať už přírodním nebo drogovým zesilovačem), získávají schopnost samy zvýšit DA ve striatu (včetně NAc) v očekávání odměny, čímž vyvolává silnou motivaci k provádění a udržování chování potřebného k vyhledání drogy nebo k hledání potravy [48]. Jakmile dojde k úpravě, tak signály DA fungují jako prediktor odměny [49], motivaci zvířete k chování, které povede ke konzumaci očekávané odměny (droga nebo jídlo). Z předklinických studií je také patrný pozvolný posun DA vzestupu od NAc k dorzálnímu striatu, ke kterému dochází jak u jídla, tak u drog. Konkrétně zatímco inherentně odměňující nové podněty zapojují ventrální oblasti striata (NAc), s opakovanou expozicí, narážky spojené s odměnou pak vyvolávají DA zvýšení v hřbetních oblastech striata [50]. Tento přechod je v souladu s počátečním zapojením VTA a rostoucím zapojením SN a přidružené dorso-striatální-kortikální sítě, s konsolidovanými odpověďmi a rutinami.

Rozsáhlé glutamatergické aferenty na DA neurony z oblastí zapojených do zpracování senzorických (ostrovní nebo primární chuťová kůra), homeostatických (hypothalamus), odměn (NAc a ventrální pallidum), emocionálních (amygdala a hippocampus) a multimodálních (orbitofrontální kůra [OFC]) pro připsání výtečných informací) modulovat jejich aktivitu v reakci na odměny a podmíněné podněty [51]. Podobně jsou glutamatergické projekce do hypotalamu zapojeny do neuroplastických změn, které následují po půstu a které usnadňují krmení [52]. Pro síť odměn jsou projekce z amygdaly a OFC na DA neurony a NAc zapojeny do podmíněných odpovědí na jídlo [53] a léky [54, 55]. JáNdeed, zobrazovací studie ukázaly, že když byli neobézní mužští jedinci požádáni, aby potlačili svou touhu po jídle, když byli vystaveni potravinovým narážkám, projevili sníženou metabolickou aktivitu v amygdale a OFC (stejně jako v hippocampu), insulach a striatu a že poklesy OFC byly spojeny se snížením touhy po jídle [56]. Podobná inhibice metabolické aktivity v OFC (a také v NAc) byla pozorována u uživatelů kokainu, když byli požádáni, aby inhibovali svou touhu po vystavení účinkům kokainu [57].

V této souvislosti je třeba zmínit, že ve srovnání s potravinovými narážkami jsou drogové narážky silnější spouštěče chování zaměřeného na posilování po období abstinence, alespoň u zvířat, která nebyla zbavena potravy. [58]. Také jakmile zhasnou, chování zesílené léky je mnohem více náchylné k opětovnému navození vyvolanému stresem než chování posílená jídlem [58].

Rozdíl se však zdá být spíše stupněm než principem. Ve skutečnosti stres není spojen pouze se zvýšenou spotřebou chutných potravin a přírůstkem hmotnosti, ale akutní stres také odhaluje silnou korelaci mezi BMI a zesílenou aktivací v reakci na spotřebu mléčných koktejlů v OFC [59], oblast mozku, která přispívá k kódování význačnosti a motivace. Závislost reakcí na podněty na stavu výživy [60, 61] zdůrazňuje roli homeostatické sítě v řízení sítě odměn, která je zase ovlivněna také neuronálními cestami, které zpracovávají stres.

Dopad dysfunkce na sebeovládání

Vznik cue-podmíněných chutí by nebyl tak škodlivý, kdyby nebyly spojeny s rostoucími deficity ve schopnosti mozku potlačovat maladaptivní chování. Schopnost potlačovat potencionální reakce a vykonávat sebeovládání ve skutečnosti přispěje k schopnosti jednotlivce vyhnout se nadměrnému chování, jako je užívání drog nebo konzumace jídla za hranicí sytosti, a tím zvýšit jeho zranitelnost vůči závislosti ( nebo obezita) [62, 63].

Studie pozitronové emisní tomografie (PET) odhalily významné snížení dostupnosti dopaminového 2 receptoru (D2R) ve striatu závislých osob, které přetrvávají měsíce po protahované detoxikaci (přezkoumáno v [64]). Podobně předklinické studie na hlodavcích a nehumánních primátech ukázaly, že opakované expozice léčivům jsou spojeny se snížením hladin striatálních D2R a signalizací D2R [65-67]. Ve striatu zprostředkovávají D2R signalizaci ve striatální nepřímé dráze, která moduluje frontální kortikální oblasti; a jejich down-regulace zvyšuje senzibilizaci na účinky léků ve zvířecích modelech [68], zatímco jejich regulace zvyšuje spotřebu drog [69, 70]. Kromě toho inhibice striatálního D2R nebo aktivace striatálních neuronů exprimujících D1R (které zprostředkovávají signalizaci v přímé striatální dráze) zvyšují citlivost na prospěšné účinky léků [71-73]. Je však třeba prozkoumat, do jaké míry existují podobné opačné regulační procesy pro přímé a nepřímé cesty v chování při jídle.

IU lidí závislých na drogách je snížení striatálního D2R spojeno se sníženou aktivitou prefrontálních oblastí, OFC, předního cingulate gyrus (ACC) a dorsolaterálního prefrontálního kortexu (DLPFC) [67, 74, 75]. Pokud se OFC, ACC a DLPFC podílejí na přisuzování významů, inhibiční regulaci / regulaci emocí a rozhodování, předpokládá se, že jejich nesprávná regulace pomocí D2R zprostředkované DA signalizace u závislých subjektů by mohla být základem zvýšené motivační hodnoty drog v jejich chování a ztráty kontroly nad příjmem drog [62]. Kromě toho, protože poruchy v OFC a ACC jsou spojeny s nutkavým chováním a impulzivitou, je pravděpodobné, že narušená modulace těchto oblastí DA přispěje k nutkavému a impulzivnímu příjmu léku pozorovanému u závislosti [76].

Opačný scénář by závisel na existující zranitelnosti pro užívání drog v prefrontálních regionech, možná se zhoršuje dalším poklesem striatálního D2R vyvolaného opakovaným užíváním drog. Studie provedená u jedinců, kteří navzdory vysokému riziku alkoholismu (pozitivní alkoholismus v rodinné anamnéze) nebyli alkoholici, odhalila vyšší než normální striatální dostupnost D2R, která byla spojena s normálním metabolismem v OFC, ACC a DLPFC. [77]. To naznačuje, že u těchto subjektů ohrožených alkoholismem byla normální prefrontální funkce spojena se zvýšenou striatální signalizací D2R, což je zase mohlo ochránit před zneužíváním alkoholu. Je zajímavé, že nedávná studie o sourozencích nesouhlasí s jejich závislostí na stimulačních drogách [78] vykazovaly mozkové rozdíly v morfologii OFC, které byly podstatně menší u závislých sourozenců než u kontrol, zatímco u narkomanů se OFC nelišil od kontrol u kontrol [79].

Důkaz dysregulované D2R striatální signalizace byl také detekován u obézních jedinců. Jak předklinické, tak klinické studie prokázaly pokles striatálního D2R, který je prostřednictvím NAc spojen s odměnou a prostřednictvím dorzálního striatu se zavedením návyků a rutin obezity [80-82]. Doposud jedna studie, která nezjistila statisticky významné snížení striatálního D2R mezi obézními jedinci a neobézními kontrolami [83], může být omezena nízkou statistickou silou (n  = 5 / skupina). Je důležité zdůraznit, že i když tyto studie nemohou řešit otázku, zda vznikající souvislost mezi nízkým D2R a vysokým BMI ukazuje na příčinnou souvislost, snížená striatální dostupnost D2R byla spojena s nutkavým příjmem potravy u obézních hlodavců [84] a se sníženou metabolickou aktivitou u OFC a ACC u obézních lidí [63]. Vzhledem k tomu, že dysfunkce v OFC a ACC má za následek nutkavost (viz přehled [85]), mohlo by to být součástí mechanismu, kterým nízko-striatální D2R signalizace usnadňuje hyperfágii [86, 87]. Kromě toho, protože snížená striatální signalizace související s D2R pravděpodobně také sníží citlivost na jiné přirozené výhody, může tento deficit u obézních jedinců také přispět k kompenzačnímu přejídání [88]. Je vhodné zmínit, že relativní nerovnováha mezi odměnou mozku a inhibičními okruhy se liší mezi pacienty trpícími Prader-Williho syndromem (charakterizovanými hyperfagií a hyperghrelinémií) a jednoduše obézními pacienty [87], což zdůrazňuje komplexní dimenzi těchto poruch a jejich rozmanitost.

Hypotéza kompenzačního přejídání je v souladu s předklinickými důkazy, které ukazují, že snížená aktivita DA ve VTA vede k dramatickému zvýšení spotřeby potravin s vysokým obsahem tuků. [89]. Podobně, v porovnání s jedinci s normální hmotností, obézní jedinci, kteří byli prezentováni na obrázcích potravin s vysokou kalorickou hodnotou (podněty, jimž jsou podmiňováni), vykazovali zvýšenou nervovou aktivaci v regionech, které jsou součástí odměňovacích a motivačních obvodů (NAc, dorzální striatum, OFC , ACC, amygdala, hippocampus a insula) [90]. Naopak u kontrol s normální hmotností bylo zjištěno, že aktivace ACC a OFC (regiony zapojené do přiřazování výběžků, které se promítají do NAc) během prezentace vysoce kalorických potravin, byla negativně korelována s jejich BMI [91]. To naznačuje dynamickou interakci mezi množstvím konzumovaného jídla (částečně se odráží v BMI) a reaktivitou odměňovaných regionů na vysoce kalorické jídlo (odráží se v aktivaci OFC a ACC) u jedinců s normální hmotností, které však nebylo pozorováno u obézních jedinců.

Překvapivě obézní jedinci projevili menší aktivaci odměnových obvodů od skutečné spotřeby potravin (konzumní potravinová odměna) než štíhlí jednotlivci, zatímco vykazovali větší aktivaci somatosenzorických kortikálních oblastí, které zpracovávají chutnost, když očekávali spotřebu [91]. Druhé pozorování odpovídalo regionům, kde předchozí studie odhalila zvýšenou aktivitu u obézních subjektů testovaných bez stimulace [92]. Zvýšená aktivita v mozkových oblastech, které zpracovávají chutnost, by mohla obézní subjekty upřednostňovat jídlo před jinými přírodními posilovači, zatímco snížená aktivace dopaminergních cílů skutečnou spotřebou potravin by mohla vést k nadměrné spotřebě jako prostředku k kompenzaci slabé signalizace zprostředkované D2R. [93]. Tato otupená reakce na konzumaci potravy v systému odměňování obézních jedinců připomíná snížené zvýšení DA vyvolané konzumací drog u závislých jedinců ve srovnání s narkomany. [94]. Jak je vidět ve závislosti, je také možné, že některé poruchy příjmu potravy mohou ve skutečnosti vyplývat z přecitlivělosti na kondicionované potravinové podněty. Ve skutečnosti u neobézních jedinců s BED jsme dokumentovali vyšší než normální uvolňování DA v dorzálním striatu (caudate), když byli vystaveni narážkám na jídlo, a toto zvýšení předpovídalo závažnost chování při přejídání [95].

Prefrontální kůra (PFC) hraje klíčovou roli ve výkonné funkci, včetně sebeovládání. Tyto procesy jsou modulovány pomocí D1R a D2R (pravděpodobně také D4R), a proto snížená aktivita v PFC, jak ve závislosti, tak v obezitě, pravděpodobně přispěje ke špatné sebeovládání, impulzivitě a vysoké kompulzivitě. Nižší než běžná dostupnost D2R ve striatu obézních jedinců, což je spojeno se sníženou aktivitou v PFC a ACC [63] proto pravděpodobně přispěje k jejich nedostatečné kontrole příjmu potravy. Ve skutečnosti byla u obézních hlášena negativní korelace mezi BMI a striatálním D2R [81] a s nadváhou [96] jedinců, jakož i korelace mezi BMI a sníženým průtokem krve v prefrontálních oblastech zdravých jedinců [97, 98] a snížený prefrontální metabolismus u obézních jedinců [63] podpořte to. Lepší porozumění mechanismům, které vedou k poškození funkce PFC u obezity (nebo závislosti), by mohlo usnadnit vývoj strategií ke zmírnění nebo dokonce zvrácení specifických poruch v klíčových kognitivních doménách. Například diskontování zpoždění, což je tendence znehodnocovat odměnu v závislosti na časovém zpoždění jejího doručení, je jednou z nejrozsáhlejších kognitivních operací ve vztahu k poruchám spojeným s impulzivitou a nutkavostí. Zpoždění diskontování bylo vyčerpávajícím způsobem vyšetřováno u uživatelů drog, kteří projevují přehnanou preferenci malých, ale okamžitých výhod oproti velkým, ale opožděným odměnám. [99]. Studie provedené u obézních jedinců však začaly odhalovat důkazy preferencí vysokých okamžitých odměn, navzdory zvýšené šanci utrpět vyšší budoucí ztráty. [100, 101]. Nedávná studie výkonné funkce zobrazování funkční magnetické rezonance (fMRI) u obézních žen například identifikovala regionální rozdíly v aktivaci mozku během zpožděných diskontních úkolů, které predikovaly budoucí přírůstek hmotnosti [102]. Další studie však našla pozitivní korelaci mezi BMI a hyperbolický diskontování, přičemž budoucnost negativní výplaty jsou diskontovány méně než budoucí pozitivní výplaty [103]. Zajímavé je, že diskontní diskontování závisí na funkci ventrálního striata [104] a PFC, včetně OFC [105] a jeho spojení s NAc [106], a je citlivý na manipulace DA [107].

Překrývající se dysfunkce v motivačních obvodech

Dopaminergní signalizace také moduluje motivaci. Behaviorální rysy, jako je vitalita, vytrvalost a investice do neustálého úsilí o dosažení cíle, jsou předmětem modulace prostřednictvím DA působícího v několika cílových regionech, včetně NAc, ACC, OFC, DLPFC, amygdaly, dorzálního striata a ventrálního pallidum. [108]. Dysregulovaná signalizace DA je spojena se zvýšenou motivací kupovat drogy, což je charakteristický znak závislosti, a proto se jednotlivci závislí na drogách často účastní extrémního chování při získávání drog, i když mají známé závažné a nepříznivé důsledky a mohou vyžadovat trvalé a komplexní chování získat je [109]. Protože užívání drog se stává hlavním motivačním motivem drogové závislosti [110], závislí lidé jsou vzrušení a motivováni procesem získávání drogy, ale mají tendenci být staženi a apatičtí, když jsou vystaveni aktivitám nesúvisejícím s drogami. Tento posun byl studován porovnáním vzorců aktivace mozku, ke kterým dochází při vystavení kondicionovaným narážkám, s těmi, které se vyskytují v nepřítomnosti takových narážek. Na rozdíl od snížení prefrontální aktivity hlášené u detoxikovaných uživatelů kokainu, když nejsou stimulováni drogami nebo narážkami na drogy (viz přehled) [64]), tyto prefrontální oblasti se aktivují, když jsou osoby, které zneužívají kokain, vystaveny touhám vyvolávajícím touhu (drogy nebo narážky) [111-113]. Navíc, když jsou reakce na iv methylfenidát porovnávány mezi jedinci závislými na kokainu a narkomany, první z nich reagoval zvýšeným metabolismem ve ventrálním ACC a mediálním OFC (účinek spojený s touhou), zatímco u těchto regionů došlo ke snížení metabolismu v těchto oblastech. [114]. To naznačuje, že aktivace těchto prefrontálních oblastí expozicí léčivu může být specifická pro závislost a spojená se zvýšenou touhou po léčivu. Kromě toho studie, která přiměla subjekty závislé na kokainu, aby cíleně inhibovaly touhu po expozici drogovým narážkám, ukázala, že ti jedinci, kteří byli úspěšní při potlačování touhy, vykazovali snížený metabolismus v mediálním OFC (který zpracovává motivační hodnotu posilovače) a NAc (což předpovídá odměnu) [57]. Tato zjištění dále potvrzují zapojení OFC, ACC a striatum do zvýšené motivace k získání drogy viděné ve závislosti.

OFC se také podílí na přisuzování potravinové hodnoty [115, 116], pomáhá posoudit jeho očekávanou příjemnost a chutnost jako funkci jeho kontextu. Studie PET s FDG pro měření metabolismu glukózy v mozku u jedinců s normální hmotností uváděly, že expozice potravinovým narážkám zvýšila metabolickou aktivitu v OFC, což bylo spojeno s touhou po jídle [117]. Zvýšená aktivace OFC stimulací potravin pravděpodobně odráží následné dopaminergní účinky a podílí se na zapojení DA do snahy o konzumaci potravin. OFC hraje roli při učení asociací posilování stimulů a kondicionování [118, 119], podporuje podmiňované krmení [120] a pravděpodobně přispívá k přejídání bez ohledu na hladové signály [121]. Poškození OFC může mít za následek hyperfágii [122, 123].

Je zřejmé, že některé individuální rozdíly ve výkonné funkci mohou u některých jednotlivců představovat prodromální riziko pozdější obezity, jak odhalila nedávná analýza latentních tříd čtvrtých srovnávačů 997 ve školním programu prevence obezity [124]. Je zajímavé, i když předvídatelně, že průřezové zkoumání schopnosti dětí samoregulace, řešení problémů a zapojení do cíleného chování ve zdraví odhaluje, že schopnost výkonné funkce negativně korelovat nejen s užíváním návykových látek, ale také se spotřebou kalorií občerstvení a se sedavým chováním [125].

Navzdory některým nesrovnalostem mezi studiemi, zobrazovací údaje mozku také podporují představu, že strukturální a funkční změny v mozkových oblastech zapletené do výkonné funkce (včetně inhibiční kontroly) mohou být spojeny s vysokou BMI u jinak zdravých jedinců. Například studie MRI provedená u starších žen pomocí morfometrie založené na voxelu zjistila negativní korelaci mezi objemy BMI a šedou hmotou (včetně frontálních oblastí), která byla v OFC spojena s narušenou výkonnou funkcí [126]. Pomocí PET k měření metabolismu glukózy v mozku u zdravých kontrol jsme zaznamenali negativní korelaci mezi BMI a metabolickou aktivitou u DLPFC, OFC a ACC. V této studii předpovídala metabolická aktivita v prefrontálních oblastech výkonnost subjektů v testech výkonné funkce [98]. Podobně nukleární magnetická rezonanční spektroskopická studie u zdravého středního věku a starších kontrol ukázala, že BMI byl negativně spojen s hladinami N-acetyl-aspartátu (marker neuronální integrity) ve frontální kůře a ACC [98, 127].

Studie zobrazování mozku porovnávající obézní a chudé jedince také uváděly nižší hustotu šedé hmoty v frontálních oblastech (frontální operculum a střední frontální gyrus) a v post-centrálních gyrus a putamen [128]. Další studie nezjistila žádné rozdíly v objemech šedé hmoty mezi obézními a chudými subjekty; zaznamenala však pozitivní korelaci mezi objemem bílé hmoty v bazálních mozkových strukturách a poměry pasu a kyčle, což byl trend, který byl částečně zvrácen dietou [129]. Je zajímavé, že bylo zjištěno, že kortikální oblasti, jako jsou DPFC a OFC, které se podílejí na inhibiční kontrole, byly aktivovány u úspěšných dieterů v reakci na konzumaci jídla [130], naznačuje potenciální cíl pro behaviorální rekvalifikaci v léčbě obezity (a také ve závislosti).

Zapojení interoceptivních obvodů

Neuroimagingové studie odhalily, že střední ostrovní ostrov hraje rozhodující roli v chutích po jídle, kokainu a cigaretách. [131-133]. Důležitost insula byla zdůrazněna studií, která uvádí, že kuřáci s poškozením této oblasti (ale ne kuřáci, kteří utrpěli mimořádně ostrovní léze) byli schopni přestat kouřit snadno a bez toho, aby zažívali chutě nebo relapsu. [134]. Insula, zejména její více předních oblastí, je recipročně propojena s několika limbickými regiony (např. Ventromediální prefrontální kůra, amygdala a ventrální striatum) a zdá se, že má interoceptivní funkci, integrující autonomní a viscerální informace s emocemi a motivací, čímž poskytuje vědomí povědomí o těchto naléhavých požadavcích [135]. Studie mozkových lézí skutečně naznačují, že ventromediální PFC a insula jsou nezbytnými součástmi distribuovaných obvodů, které podporují emoční rozhodování [136]. V souladu s touto hypotézou, mnoho zobrazovacích studií ukazuje rozdílnou aktivaci insulátu během touhy [135]. Proto byla navržena reaktivita této mozkové oblasti jako biomarker, který pomáhá předpovídat relaps [137].

Insula je také primární chuťovou oblastí, která se podílí na mnoha aspektech stravovacího chování, jako je chuť. Kromě toho rostrální ostrov (spojený s kůrou primární chuti) poskytuje informace OFC, které ovlivňuje jeho multimodální reprezentaci příjemnosti nebo odměny hodnoty příchozích potravin [138]. Kvůli zapojení izolace do interoceptivního smyslu těla, do emocionálního vědomí [139] a v motivaci a emocích [138], příspěvek ostrovního postižení u obezity by neměl být překvapující. A opravdu, žaludeční distenze má za následek aktivaci zadní insula, v souladu s její úlohou ve vědomí tělesných stavů (v tomto případě plnosti) [140]. Kromě toho u štíhlých, ale nikoli u obézních jedinců, žaludeční distenze vyústila v aktivaci amygdaly a deaktivaci předního izolátu. [141]. Nedostatek amygdalarské reakce u obézních jedinců by mohl odrážet utlumené interoceptivní vědomí tělesných stavů spojených se sytostí (plný žaludek). I když modulace ostrovní aktivity DA byla špatně prozkoumána, je známo, že DA se účastní odpovědí na ochutnávky chutných potravin, které jsou zprostředkovány přes ostrov [142]. Lidské zobrazovací studie ukázaly, že ochutnávky chutných potravin aktivovaly oblasti ostrovů a ostrovů [143, 144]. Signalizace DA může být také nezbytná pro snímání obsahu kalorií v potravě. Například, když ženy s normální hmotou ochutnaly sladidlo s kaloriemi (sacharóza), aktivovaly se jak oblasti ostrovů, tak i dopaminergní oblasti středního mozku, zatímco ochutnávka bez obsahu kalorií (sukralóza) aktivovala pouze ostrovy [144]. Obézní jedinci vykazují při ochutnávce tekutého jídla, které sestává z cukru a tuku, větší ostrovní aktivaci než normální kontroly [143]. Na rozdíl od toho, když ochutnávka sacharózy, subjekty, které se zotavily z anorexie nervózy, vykazují méně izolovanou aktivaci a žádné spojení s pocity příjemnosti, jak je pozorováno u kontrol [145]. Kromě toho nedávná studie fMRI, která porovnávala mozkové odpovědi s opakovanými prezentacemi chutných a nevýrazných potravinových obrázků u morbidně obézních versus neobézních jedinců [146] našli funkční změny v citlivosti a propojenosti mezi klíčovými regiony okruhu odměn, které by mohly pomoci vysvětlit přecitlivělost na potravinové podněty u obézních jedinců. Pozorované změny naznačují nadměrný vstup z amygdaly a insulátu; ty by zase mohly vyvolat přehnané učení stimulační reakce a motivaci k podnětu k jídlu v dorzálním caudátovém jádru, které by se mohlo stát ohromující ve světle slabé inhibiční kontroly fronto-kortikálními regiony.

Obvody averze a reaktivity stresu

Jak již bylo zmíněno, trénink (kondicionování) na narážce, která předpovídá odměnu, vede k odpalování dopaminergních buněk v reakci na predikci odměňování, a nikoli na odměnu samotnou. Na druhé straně a v souladu s touto logikou bylo pozorováno, že dopaminergní buňky budou střílet méně než obvykle pokud se nenaplní očekávaná odměna [147]. Souhrnné důkazy [148-151] poukazuje na habenulu jako na jednu z oblastí, která řídí poklesy odpalování dopaminergních buněk ve VTA, které mohou následovat po neúspěchu v získání očekávané odměny [152]. Zvýšená citlivost habenuly v důsledku chronických expozic léčivu by tedy mohla podnítit větší reaktivitu na narážky na léky, pokud není následována konzumací léčiva nebo když účinky léku nesplňují očekávaný výsledek odměny. Aktivace habenuly ve zvířecích modelech závislosti na kokainu byla skutečně spojena s relapsem užívání drog po expozici cue [153, 154]. V případě nikotinu se zdá, že nikotinové receptory a5 v habenule modulují averzní odpovědi na velké dávky nikotinu. [155]a a5 a a2 receptory pro modulaci odběru nikotinu [156]. Kvůli opačné reakci habenule na reakci DA neuronů s expozicí odměny (deaktivace vs. aktivace) a její aktivaci s expozicí averzivním podnětům zde odkazujeme na signalizaci z habenule jako na zprostředkování „protisměrného“ vstupu.

Zdá se, že habenula hraje podobnou roli, pokud jde o odměnu za jídlo. Vysoce chutná strava může u potkanů ​​vyvolat obezitu, přičemž vzestup hmotnosti koreluje se zvýšením vazby μ-opioidního peptidu v bazolaterální a bazomediální amygdale. Je zajímavé, že střední habenula vykazovala významně vyšší vazbu μ-opioidního peptidu (přibližně o 40%) po expozici chutnému jídlu u potkanů, kteří přibírali na váze (ti, kteří konzumovali více potravy), ale nikoli u těch, které [157]. To naznačuje, že habenula může být zapojena do nadměrného příjmu potravy, pokud je k dispozici chutné jídlo. Kromě toho neurony v rostromediálním tegmentálním jádru, které získávají hlavní vstup z laterální habenuly, vyčnívají na neurony VTA DA a jsou aktivovány po nedostatku potravy [158]. Tato zjištění jsou v souladu s rolí habenuly (mediální i laterální) při zprostředkování odpovědí na averzní podněty nebo na stavy deprivace, například během diety nebo odvykání od drog.

Zapojení habenule jako protijedoucího náboje do emocionálních sítí je v souladu s předchozími teoretickými modely závislosti, které předpokládaly, že senzitizovaná stresová reaktivita a negativní nálada (zprostředkovaná zvýšenou citlivostí amygdaly a zvýšenou signalizací, i když faktor uvolňující kortikotropiny) řídí příjem léčiva v závislosti [159]. Podobné protirezistentní reakce (včetně zvýšené reaktivity na stres, negativní nálady a nepohodlí) mohou také přispět k nadměrné konzumaci potravin při obezitě a k vysoké náchylnosti k relapsům při dietě po vystavení stresující nebo frustrující události.

V závěru

Schopnost odolat nutkání užívat lék nebo jíst přes bod sytosti vyžaduje správné fungování neuronových obvodů zapojených do kontroly shora dolů, aby se postavilo proti podmíněným reakcím, které vyvolávají touhu požit jídlo / lék. Zda určité typy obezity by měly být definovány jako závislosti na chování [160], v mozku je několik identifikovatelných obvodů [2], jehož dysfunkce odhalují skutečné a klinicky významné paralely mezi těmito dvěma poruchami. Objevuje se obrázek, že obezita je podobná drogové závislosti [226]Zdá se, že je výsledkem nevyváženého zpracování v řadě regionů zapojených do odměny / výtečnosti, motivace / řízení, reaktivity emocí / stresu, paměti / kondicionování, výkonné funkce / sebekontroly a interocepce, kromě možných nerovnováh v homeostatické regulaci příjem potravy.

Dosud nashromážděná data naznačují, že je to rozpor mezi očekáváním účinků lék / jídlo (podmíněné reakce) a zkušenostmi s odměňovanou odměnou, která udržuje chování při užívání drog / nadměrné konzumaci potravin ve snaze dosáhnout očekávané odměny. Závislí / obézní jedinci vykazují také nižší D2R ve striatu (včetně NAc), ať už jsou testováni během časných nebo dlouhotrvajících období abstinence / diety, což je spojeno se snížením základní aktivity v frontálních mozkových oblastech, které se podílejí na přiřazení výběžků (OFC) a inhibiční kontrole (ACC a DLPFC), jejichž narušení má za následek nutkavost a impulzivitu. Nakonec se také objevily důkazy o roli interoceptivních a averzivních obvodů v systémových nerovnováhách, které vedou k nutkavému příjmu léčiv nebo potravin. V důsledku sekvenčních poruch v těchto obvodech mohou jednotlivci zažít (i) zvýšenou motivační hodnotu léku / potravy (sekundární k naučeným sdružením prostřednictvím kondicionování a návyků) na úkor jiných posilovačů (sekundární ke snížené citlivosti okruhu odměn) ), (ii) narušená schopnost inhibovat úmyslné (cíleně zaměřené) akce vyvolané silnou touhou užívat lék / jídlo (sekundární až narušená výkonná funkce), které mají za následek nutkavé užívání drog / potravin a (iii) zvýšený stres a 'protirezistentní reaktivita', která vede k impulzivnímu užívání drog k úniku z averzivního stavu.

Mnoho mechanických a behaviorálních paralel identifikovaných mezi závislostí a obezitou svědčí o hodnotě mnohočetných paralelních terapeutických přístupů pro obě tyto poruchy. Tyto přístupy by se měly snažit snížit zesilující vlastnosti léků / potravin, obnovit / posílit prospěšné vlastnosti alternativních zesilovačů, inhibovat podmíněné učené asociace, zvýšit motivaci k činnostem nesúvisejícím s drogami / potravinami, snížit reaktivitu stresu, zlepšit náladu a posílit univerzální sebeovládání.

Prohlášení o konfliktu zájmů

Žádné prohlášení o střetu zájmů.

Reference