Cukr a tuky mají značné rozdíly v návykovém chování (2009)

Jaká jsou běžná jídla?

Zjednodušeně řečeno, lidé se obvykle spoléhají na vysoce chutné jídlo bohaté na energii. Tato jídla mají obvykle vysoký obsah tuků, cukrů nebo často obojí (8,9). Záchvaty epizod často zahrnují konzumaci chleba nebo těstovin, následované frekvencí sladkostí, mastných potravin nebo slaných občerstvení (10). Jednotlivci s preferencí bingeing na sladkých jídlech mají tendenci se často flákat.

Proč se lidé nesklánějí na brokolici? Musí existovat určitá vlastnost chutných „dezertů“ a „svačinek“ potravin bohatých na cukr a / nebo tuk, které podporují přejídání. O cukrech a tucích je známo, že mají různé účinky na fyziologii a chemii mozku (11), které mohou souviset s jejich různými účinky na chování. Abychom porozuměli behaviorálním a neurochemickým základům nadměrného stravování na konkrétních makronutrientech, obrátíme se na laboratorní zvířecí modely nadměrného stravování.

Zvířecí modely přejídání

Zraněné stravování je mnohostranné chování s emocionálními a kulturními složkami, které se obtížně reprodukují pomocí zvířecích modelů. Nicméně zvířecí modely konzumace alkoholu jsou základem pro pochopení fyziologického a neurochemického základu tohoto chování.

Modely bingeing cukru

Několik laboratoří použilo omezený přístup k roztokům cukru k modelování příšerného stravování (12-15). Tato zjištění naznačují, že zvířata se budou občas do jídla najíst na sladkém jídle, pokud je nabízena přerušovaně. Naše laboratoř vyvinula model cukrové bingeing (16), ve kterých jsou krysy chovány při denním potravinovém omezení 12-h, po kterém následuje přístup k roztoku 25% glukózy nebo 10% sacharózy (podobné koncentraci cukru v nealkoholickém nápoji) a nepurifikované stravě pro hlodavce. Po několika dnech podle tohoto rozvrhu tyto krysy eskalují svůj denní příjem cukru (Obr. 1 A) a začnou se hýbat, což naznačuje zvýšení jejich příjmu roztoku cukru během první hodiny přístupu. Potkani, kteří mají přístup k cukrovému roztoku a nepurifikované stravě ad libitum, konzumují celkové denní množství podobné množství, které spotřebovávají krysí krysí, ale jen zřídka se účastní diskrétních záchvatových epizod. Tělesná hmotnost a celkový denní kalorický příjem se neliší od normálního stavu u potkanů, které se potýkají s cukrem (Obr. 1 C), což naznačuje, že krysy jsou schopny regulovat svůj příjem energie a kompenzovat přebytek energie tím, že jí méně hnisavou stravu bez hlodavců (Obr. 1 B).

  

Zobrazit větší verzi:  

• Na této stránce
• V novém okně

• Stáhnout jako prezentaci aplikace PowerPoint

OBRÁZEK ​​1   

Příjem cukru a nepurifikované stravy (čau) během přístupového období 28-d u krysího modelu cukru. Krysy s přerušovaným cukrem + nepurifikovanou stravou eskalovaly svůj celkový denní příjem cukru v čase (A). Krysy s přerušovaným cukrem + nečištěná strava snědly méně nečištěnou stravu než přerušovaná nečištěná dieta a nečištěná dieta ad libitum kontrolní skupina (B); skupiny se však nelišily v celkovém denním příjmu energie (1 kcal = 4.184 kJ) (C). Hodnoty jsou střední hodnoty ± SEM, n = 9 – 10 / skupina. Reprodukováno se svolením Avena et al. (23).

Modely odvalování tuků

Zvířata se budou také potýkat s čistým tukem, což naznačuje, že konzumace bez nadsázky není výhradně sladkou chutí. Corwin a kol. (17) ukázali, že potkané krysy s přístupem ke stravě pro hlodavce ad libitum se budou libovat na rostlinném tuku (zkrácení), když jsou podávány pro 2 h každý den, a tento účinek je zvýšen, pokud je tuk nabízen pouze 3 krát týdně. Podobné zjištění bylo hlášeno se zkrácením bez obsahu tuků (18). Krysy s omezeným přístupem k rostlinnému tuku nevykazují změny v tělesné hmotnosti nebo přírůstku tělesného tuku ve srovnání s neošetřenými kontrolami krmenými dietou (17,19); vykazují však zvýšené hladiny leptinu v plazmě (19).

Modely bingeing na směsích sladkých tuků

Kombinace sladkých a tukových aktivuje více chuťových receptorů, postingestivních signálů a neuropeptidových systémů. Boggiano a další používali kombinace cukru a tuku ve formě sušenek nebo směsí cukrů a tuků k vyvolání nadýchání v laboratorních modelech (20,21). Vyvinuli jsme model příšerného stravování pomocí výživy s kompletním obsahem tuků v tucích u potkanů, které nejsou omezeny potravou (22). Krysy s 2-h denně přístupem ke sladkotučným potravinám [Research Diets # 12451 pelety, 45% tuk, 20% protein, 35% uhlohydrát, 4.7 kcal / g (20 kJ / g)] mít přístup ke standardní potrave pro hlodavce ad libitum pro ostatní 22 h / d. V týdnu přístupu 3 je bingeing chování nejvýraznější a tyto krysy spotřebovávají v průměru 58% svého denního příjmu energie během 2-h periody přístupu ke sladkotučným potravinám (Obr. 2 A). Tyto krysy samy omezují svůj příjem standardní nečištěné stravy, podobně jako účinky, které jsme zaznamenali u cukru (23) a další uvedli s obsahem tuku (17,19) nebo stravy bohaté na cukr (14). Cyklické bingeing a self-uložené omezení potravin mají za následek výkyvy v denní tělesné hmotnosti charakterizované úbytkem hmotnosti mezi binges (Obr. 2 B). I když však vezmeme v úvahu samoregulaci standardní nepurifikované stravy pro hlodavce mezi bingy, dojde k celkovému zvýšení tělesné hmotnosti u krys, které se potkávají na peletách se sladkým tukem, ve srovnání s kontrolními skupinami, které jsou krmeny pouze standardní stravou nebo přístupem pro hlodavce na stejné sladké tuky pelety ad libitum (Obr. 2 C). Tento model tedy představuje nadužívání, které může vést ke zvýšení tělesné hmotnosti.

  

Zobrazit větší verzi:  

• Na této stránce
• V novém okně

• Stáhnout jako prezentaci aplikace PowerPoint

OBRÁZEK ​​2   

Změny příjmu energie a tělesné hmotnosti u krysího modelu tukového bingeingu. Celkový denní příjem energie během týdne 3 přístupu vyjádřený jako energie odvozená od standardní nečištěné stravy (chow) (bílý) versus sladké tuky nepurifikované stravy (černý) (A). 2hodinová denní skupina sladkých tuků a skupina, která dostávala 2hodinovou dietu sladkých tuků pouze v pondělí, středu a v pátek (2hodinová sladká tukovina), konzumují> 50% své denní energie ze sladké -tukovou dietu, pokud je k dispozici. U skupiny se sladkými tuky denně 2 hodiny se objevuje pilovitý vzorec, ve kterém každý den snižují hmotnost a zvyšují hmotnost po narození (B). Navzdory tomuto kolísání tělesné hmotnosti v průběhu dne však krysy s denním sladkým tukem 2-h získaly výrazně vyšší celkovou tělesnou hmotnost než krysy krmené standardní nečištěnou dietou ad libitum (1 kcal = 4.184 kJ) (C). Hodnoty jsou střední hodnoty ± SEM, n = 10 / skupina. * Na rozdíl od standardní skupiny chow ad libitum, P <0.05. Upraveno se svolením Berner et al. (22).

Závislost na jídle

Mnoho vědců spekulovalo, že obezita a poruchy příjmu potravy, jako je bulimie a anorexie, mohou mít vlastnosti „závislosti“ (24-30). Kromě toho bylo na téma „závislost na cukru“ napsáno několik populárních svépomocných knih (31-34, abychom jmenovali jen několik). Klinické a laboratorní studie na zvířatech odhalují podobnosti mezi přejídáním a drogovou závislostí.

Klinická podpora teorie závislosti na jídle

Nedávná klinická studie naznačuje, že uhlohydráty mohou mít zneužití pro „uhlohydrátové cravery“ (35). Stejně tak byly pomocí technik zobrazování mozku identifikovány změny související s chutí, které souvisejí s chutností, a tyto změny jsou podobné změnám, které byly pozorovány během touhy po drogách (36,37). Dopamin (DA)⁴ bylo navrženo, aby mělo společnou roli při zneužívání drog a obezitě (28). Snímky pozitronové emisní tomografie ukazují, že obézní jedinci vykazují snížení striatálního D₂ dostupnost receptoru, která koreluje s tělesnou hmotností subjektu (38) a podobné velikosti jako snížení hlášené u subjektů závislých na drogách (39). Klinické studie se zaměřily také na opioidy (25). Poruchy chuti k jídlu ve formě přejídání nebo hladovění mohou ovlivnit endogenní opioidní aktivitu (40). Souhrnně tyto klinické studie podporují názor, že přejídání může ovlivnit chování a mozkové systémy způsobem, který se podobá aspektům závislosti.

Důkaz behaviorální závislosti na cukru u laboratorních zvířat

Mnoho z chování a neurochemických změn, které jsou charakteristické pro zneužívání drog, jsou také patrné v našem zvířecím modelu bingeingu cukru popsaného výše a shrnutého v Tabulka 1. Tento model je přezkoumáván a souvisí s literaturou o zneužívání návykových látek podrobněji jinde (16).

Stručně řečeno, krysy, kterým je denně poskytován intermitentní přístup k roztoku cukru a nepurifikované stravě, zvyšují svůj příjem cukru a zvyšují svůj příjem během první hodiny denního přístupu, který definujeme jako „binge“ (15). Krysy, které se potýkají s cukrem, vykazují známky opiátového stažení, když se podávají relativně vysoké dávky opioidního antagonisty naloxonu (3 mg / kg, subkutánně). Jsou pozorovány somatické známky stažení, jako jsou chvění zubů, chvění předních tlap a chvění hlavy, jakož i projevy úzkosti v chování (41). Podobné příznaky opiátového stažení se objevují spontánně bez použití opioidního antagonisty, když je veškerá potrava odstraněna pro 24 h (23,41). Krysy potrhané cukrem tlačí na 23% více cukru v testu po 2 týdně bez cukru, než kdy předtím (42), což naznačuje změnu motivačního dopadu cukru, který přetrvává a zvyšuje se po celou dobu abstinence. Ukázali jsme také, že u krys, které se potýkají s cukrem, se vyvíjí lokomotorická zkřížená senzibilizace na nízkou dávku provokační dávky amfetaminu (0.5 mg / kg, intraperitoneálně), která má malý nebo žádný účinek na naivní krysy (43). Když krysy flákají cukr a poté jsou nuceny zdržet se, následně vykazují zvýšený příjem alkoholu 9% (44), což naznačuje, že přerušovaný přístup k cukru může být bránou k alkoholu.

Jiní vědci získali podpůrné behaviorální poznatky pomocí podobných modelů flákání cukru. U potkanů ​​byly hlášeny známky úzkosti s omezeným přístupem ke stravě s vysokým obsahem sacharózy (14). Bylo zaznamenáno, že pouhé odstranění cukru snižuje tělesnou teplotu (45). Také agresivní chování bylo pozorováno během odstraňování stravy, která zahrnuje přerušovaný přístup k cukru (46). Grimm et al. (47) zjistili, že u potkanů, kteří měli přerušovaný přístup k cukru, se zvyšuje hladina sacharózy během měsíce abstinence cukru. Přerušovaný přístup ke sacharóze zkříženě senzibilizuje nejen amfetaminem (43), ale také s kokainem (48) a usnadňuje senzibilizaci na DA agonisty chinpirolu (49). Tyto výsledky podporují teorii, že systém DA je senzitizován přerušovaným přístupem k cukru; to je důležité, protože zvýšená mezolimbická dopaminergní neurotransmise hraje roli v behaviorálních účincích senzibilizace i křížové senzibilizace (50) a mohou přispívat k závislosti (51,52).

Neurochemický důkaz závislosti na cukru

Výše popsané důkazy naznačují, že bingeing cukru může vyvolat chování, která jsou podobná chování pozorovaným u potkanů ​​závislých na drogách. Doprovodné neurochemické změny mohou mít za následek toto chování. Tyto příznaky jsou rovněž shrnuty v Tabulka 1 a jsou podrobněji vysvětleny v předchozím článku (16).

Zjistili jsme změny v DA, acetylcholinu (ACh) a opioidních systémech u potkanů, kteří čelí cukru, které jsou podobné těm, které byly pozorovány u některých drog zneužívaných. Autoradiografie odhaluje zvýšené D₁ vazba receptoru v nucleus accumbens (NAc) a snížená D₂ vazba na receptor ve striatu ve srovnání s nepurifikovanými dietami krmenými potkany (15). Potkani s přerušovaným cukrem a nečištěným dietním přístupem také snížili D₂ receptorová mRNA v NAc a zvýšená D₃ receptorová mRNA v NAc a dorzálním striatu ve srovnání s neurifikovanými dietami napájenými kontrolami (53). U potkanů ​​s buldingem cukru došlo k významnému snížení mRNA enkefalinu (53), zatímco μ- vazba na opioidní receptor je významně zvýšena ve skořápce NAc, cingulátu, hippocampu a lokusu coeruleus (15).

Jedním z nejsilnějších neurochemických společných rysů mezi cukrením a zneužíváním drog je jejich účinek na extracelulární DA. Charakteristickým znakem zneužívaných léčiv je opakované zvýšení extracelulárního DA, zatímco během normálního krmení se DA reakce opakuje po opakovaném vystavení potravě (54). Když se krysy potýkají s cukrem, uvolňování DA se opakuje, což může způsobit, že se mozek přizpůsobí stejně jako zneužívání drog. Krysy, které se potýkají s cukrem, zřejmě uvolňují DA každý den, měřeno na d 1, 2 a 21 přístupu (55). U kontrolních potkanů ​​krmených cukrem nebo nepurifikovanou stravou ad libitum, u potkanů ​​s přerušovaným přístupem k právě nepurifikované stravě nebo u potkanů, které chutnají cukr pouze 2 krát, se vyvine otupená odpověď DA, která je typická pro jídlo, které ztrácí svou novost.

Stažení z drog, jako je morfin, nikotin a alkohol, je často doprovázeno změnami v DA / ACh rovnováze v NAc: konkrétně DA klesá, zatímco ACh roste (56-58). Krysy, které se potýkají s cukrem, také ukazují tuto neurochemickou nerovnováhu v DA / ACh během stažení. K tomuto výsledku dochází, když jsou krysám podány naloxon k vysazení opiátu podobného stažení (41) nebo po 36 h nedostatku potravin (23).

Jiní uvedli podpůrná zjištění. D je pokles₂ vazba receptoru v NAc u potkanů ​​s přerušovaným přístupem k sacharóze a nepurifikované stravě ve srovnání s potkany krmenými intermitentní nepurifikovanou stravou59) a dochází ke změnám v obratu DA a vazbě DA transportéru u potkanů ​​udržovaných podle přerušovaného rozpisu cukru (12,60).

Existují důkazy závislosti na kombinaci tuků nebo tuků?

Literatura naznačuje, že podobně jako u cukru se může s tukem objevit podobný návykový stav. Le Magnen (29) poznamenali, že naloxon by mohl urychlit stažení u potkanů ​​krmených dietní stravou ad libitum, která obsahuje různé potraviny bohaté na tuky a cukry (např. sýr, sušenky, čokoládové lupínky). Více nedávno, Teegarden a Bale (61) ukazují, že myši dostaly přístup ke stravě s vysokým obsahem tuku nebo sacharidů ad libitum pro 4 wk a poté byly nuceny zdržet se averzivního prostředí, aby získaly přístup ke svému preferovanému jídlu. Došli k závěru, že stažení takové stravy zvyšuje stresový stav, což přispívá k relapsu stravy. Corwin a jeho kolegové také prokázali zvýšení progresivního poměru u potkanů, kteří se potýkají s tukem (62).

Pokud jde o neurochemii, zdá se, že nadměrné stravování tuku má účinky na accumbens DA a enkefalinové systémy, které jsou podobné těm, které byly pozorovány při bingeing cukru. Omezená expozice tuku (kukuřičný olej) bude opakovaně uvolňovat DA v NAc a tento účinek je způsoben chutí oleje (63). Krysy s omezeným denním přístupem ke stravě se sladkým tukem vykazují významné snížení mRNA enkefalinu v NAc (64), podobné nálezu uvedenému výše u cukru (53). Role opioidů v paraventrikulárním jádru hypotalamu byla studována pomocí modelu binge (65) a zjištění to naznačují d-Ala², NMe-Phe⁴, Gly-ol⁵-enkefalin zvyšuje příjem tuku u potkanů ​​preferujících tuk, ale u potkanů ​​preferujících sacharózu nemá žádný účinek. Tyto výsledky ukazují na komplexní roli paraventrikulárních nukleárních opioidů v příjmu potravy, přičemž preference a typ živin ovlivňují schopnost těchto sloučenin změnit chování.

Na základě této neurochemie a výše popsaného chování se zdá logické, že tukové bingeing může také vytvářet návykové chování. Data však nejsou jasná. Přestože bylo hlášeno, že tuk nabízený ad libitum způsobuje návykové chování (29,61), bingeing může tyto účinky zlepšit. Zkoumali jsme, zda se projevují behaviorální příznaky závislosti, když se zvířata potulují pomocí různých různých tuků a kombinací tuků a tuků. Testovali jsme krysy s omezeným (12-h nebo 2-h) přístupem ke stravě se sladkým tukem (Research Diets #12451, 45% tuk, 20% protein, 35% uhlohydrát), 12-h přístup ke sladkému tuku směs (35.7% rostlinný tuk, 64.3% sacharóza), nebo 12-h přístup k rostlinnému tuku (100% Crisco rostlinný tuk), to vše s nečištěnou stravou současně k dispozici. Kontrolní skupiny byly krmeny těmito dietami ad libitum nebo jim byla podávána standardní nečištěná dieta ad libitum. Po jídle 21 – 25 d na potkanech byl potkanům podán 3 mg / kg subkutánního naloxonu a poté byly pozorovány somatické známky úzkosti a úzkosti ve zvýšené plus bludiště. U žádné z těchto stravovacích možností bohatých na tuky nebyl nalezen žádný významný důkaz abstinenčních příznaků opiátů, a to ani u skupin, které jsou závislé na tuku, ani u skupin, kterým byla podávána potrava ad libitum.41). V jiných studiích jsme se pokusili vyvolat příznaky spontánního opiátového stažení potravou, která potkany chovala na stravě bohaté na tuk po dobu 24 – 36 h. Opět, i když hlásíme příznaky úzkosti a somatických známek úzkosti po hladovění u potkanů, kteří čelí cukru (23), nebylo to pozorováno u potkanů, kteří byli ve stravě falešní zdrojem s vysokým obsahem tuku.

Přestože jsme nezaznamenali známky opiátového stažení u tukových konkrementů, neznamená to, že nadměrný příjem tuku nemůže vyvolat návykové chování. Stažení není nezbytným kritériem pro touhu po drogách, stejně jako nedostatek potravin není pro touhu po potravinách nutný (37). Kromě toho různé třídy léčiv (např. DA agonisté, opiáty) vedou ke specifickým projevům chování a fyziologické abstinenční příznaky. Může se tedy stát, že různé makronutrienty mohou také produkovat různé známky stažení. Ještě musí být určeno, zda může blápnout po tuku vyvolat jiná návyková chování, včetně zkřížené senzibilizace a abnormální motivace způsobené abstinencí.

Proč se u cukru objevují příznaky opiátu podobné abstinence?

Relativní nedostatek opiátových abstinenčních příznaků po odbourávání tuků podtrhuje význam opioidních systémů pro diferenciaci cukrů a tuků a jejich následné účinky na chování. Neuropeptid galanin (GAL) a jeho vazebná místa jsou exprimovány v mozkových oblastech důležitých pro odměnu za léčivo i jídlo (11). GAL je považován za tukem stimulovaný peptid, protože jeho exprese je zvýšena v těchto oblastech mozku v reakci na jídlo s vysokým obsahem tuku (66). Kromě toho, hypothalamická injekce GAL podporuje příjem tuku přednostně před uhlohydráty v některých situacích (67,68). Je zajímavé, že periferní injekce galnonu, syntetického agonisty GAL, snižuje známky abstinenčních příznaků opiátů u myší závislých na morfinu (69). Jediná systémová injekce galónu u GAL-knockout myší je dostatečná pro zvrácení některých biochemických změn způsobených podáváním morfinu (70). GAL tedy může být endogenním negativním regulátorem odměny za opiáty oslabením některých behaviorálních a neurochemických účinků opiátů. Na základě těchto údajů je možné, že nedostatek opiátových abstinenčních příznaků u tukem potkaních krys může být způsoben tukem indukovanou endogenní GAL aktivací, která může inhibovat relevantní opioidní účinky.

Důsledky pro poruchy příjmu potravy a obezitu

Tento článek jsme zahájili diskusí o nadměrném stravování obezitou. Zjištěná zjištění na zvířecích modelech skutečně naznačují, že nadměrné stravování cukru a možná i tuku může mít některé návykové vlastnosti. Avšak cukrovka nemá vliv na tělesnou hmotnost, ale kombinace sladkých a tuků vede ke zvýšení tělesné hmotnosti (22). Tuk tedy může být makronutrient, který vede k nadměrné tělesné hmotnosti, a sladká chuť může být z velké části zodpovědná za vytváření návykových chování, která zahrnují abstinenční syndrom.

Další články v tomto dodatku obsahují odkazy (73-75).