Veröffentlicht in endgültig bearbeiteter Form als:
- Biol Psychiatrie. 2013 kann 1; 73 (9): 827 – 835.
- Veröffentlicht online 2013 Mar 26. doi: 10.1016 / j.biopsych.2013.01.032
PMCID: PMC3658316
NIHMSID: NIHMS461257
Rajita Sinha, PhD
1,2,3 und Ania M. Jastreboff, MD, PhD4,5
Die endgültig bearbeitete Version dieses Artikels des Herausgebers finden Sie unter Biol Psychiatry
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Abstrakt
Stress ist mit Fettleibigkeit verbunden, und die Neurobiologie von Stress überschneidet sich signifikant mit der von Appetit und Energieregulation. In diesem Aufsatz werden Stress, Allostase, die Neurobiologie von Stress und seine Überlappung mit der neuronalen Regulation des Appetits und der Energiehomöostase diskutiert. Stress ist ein wesentlicher Risikofaktor bei der Entwicklung von Sucht und beim Rückfall von Sucht. Starke Mengen an Stress verändern das Essverhalten und erhöhen den Konsum von hoch schmackhaften (HP) Lebensmitteln, was wiederum die Anreizgewöhnlichkeit von HP Lebensmitteln und die allostatische Belastung erhöht. Die neurobiologischen Mechanismen, durch die Stress die Belohnungspfade beeinflusst, um die Motivation und den Konsum von HP-Lebensmitteln sowie von Suchtmitteln zu verstärken, werden diskutiert. Mit verbessertem Anreiz für HP-Lebensmittel und übermäßigem Konsum dieser Lebensmittel gibt es Anpassungen in Stress- und Belohnungskreisläufen, die die stress- und HP-Lebensmittelmotivation sowie gleichzeitige metabolische Anpassungen, einschließlich Veränderungen des Glukosestoffwechsels, Insulinsensitivität, fördern. und andere Hormone im Zusammenhang mit der Energie-Homöostase. Diese Stoffwechselveränderungen können sich auch auf die dopaminerge Aktivität auswirken, um die Motivation und die Aufnahme von HP Lebensmitteln zu beeinflussen. Es wird ein integratives heuristisches Modell vorgeschlagen, bei dem wiederholtes starkes Stressniveau die Biologie der Stress- und Appetit- / Energieregulation verändert, wobei beide Komponenten die neuronalen Mechanismen direkt beeinflussen, was zur stressinduzierten und durch Lebensmittelmarkierung induzierten HP-Lebensmittelmotivation und zum Überessen solcher Nahrungsmittel beiträgt um das Risiko der Gewichtszunahme und der Fettleibigkeit zu erhöhen. Zukünftige Forschungsrichtungen werden ermittelt, um das Verständnis der Mechanismen zu verbessern, durch die Stress das Risiko für Gewichtszunahme und Fettleibigkeit erhöhen kann.
Fettleibigkeit und Sucht: die integrale Rolle von Stress
Die Sucht nach Alkohol und Drogen ist nach wie vor ein bedeutendes Problem der öffentlichen Gesundheit mit verheerenden medizinischen, sozialen und gesellschaftlichen Folgen (1). Stress ist ein kritischer Risikofaktor, der sowohl die Entwicklung von Suchtkrankheiten als auch den Rückfall in Abhängigkeit von Suchtverhalten beeinflusst, wodurch der Verlauf und die Erholung von diesen Erkrankungen gefährdet werden (2) .Obesity ist eine globale Epidemie, und die Vereinigten Staaten stehen an der Spitze der Pandemie. Zwei Drittel ihrer Bevölkerung werden als übergewichtig oder fettleibig eingestuft (BMI> 25 kg / m)2) (3). Die Entwicklung von Fettleibigkeit und Sucht beinhaltet genetische, ökologische und individuelle Lebensstilmerkmale, die alle zu dieser Pandemie beitragen (4); (5). Während in früheren Reviews diese Faktoren im Mittelpunkt standen, wird in diesem Artikel die Rolle von Stress, Lebensmittelhinweisen und Motivation der Nahrungsmittel für Überessen bei Übergewicht untersucht.
Stress und Allostase
Am einfachsten Der Stress ist der Prozess, durch den jedes äußerst anspruchsvolle, unkontrollierbare und überwältigende emotionale oder physiologische Ereignis oder eine Reihe von Ereignissen zu adaptiven oder schlecht adaptierten Prozessen führt, die zur Wiederherstellung der Homöostase und / oder Stabilität erforderlich sind (6), (2). Beispiele für emotionale Stressoren sind interpersonelle Konflikte, der Verlust einer sinnvollen Beziehung, Arbeitslosigkeit, der Tod eines nahen Familienmitglieds oder der Verlust eines Kindes. Zu den häufigsten physiologischen Stressoren zählen Hunger oder Nahrungsentzug, Schlaflosigkeit oder Schlafentzug, schwere Erkrankungen, extreme Hyperthermie oder Hypothermie, psychoaktive Arzneimittelwirkungen und Drogenentzugszustände. Stressbezogene Anpassung beinhaltet das Konzept von AllostaseDies ist die Fähigkeit, durch Änderung des inneren Milieus physiologische Stabilität zu erreichen und scheinbare Stabilität bei einem neuen physiologischen Sollwert beizubehalten (6); (7)). Laut McEwen und Kollegen gibt es ständige Anpassungen des inneren Milieus mit Schwankungen in der Physiologie, der Stimmung und der Aktivität, wenn der Einzelne auf Umweltanforderungen reagiert und sich an sie anpasst (7). Übermäßige Belastung des Organismus wird als vermehrt bezeichnet allostatische Belastungführt zu "Verschleiß" der adaptiven Regulationssysteme, was zu biologischen Veränderungen führt, die stressadaptive Prozesse abschwächen und die Anfälligkeit für Krankheiten erhöhen (7). Hohe unkontrollierbare Stresszustände und wiederholte und chronische Stresszustände begünstigen somit eine anhaltende allostatische Belastung, was zu fehlregulierten neuronalen, metabolischen und biologischen Verhaltenszuständen führt, die zu Fehlanpassungsverhalten und Physiologie außerhalb des homöostatischen Bereichs beitragen.
Stress, chronische Widrigkeiten und erhöhte Anfälligkeit für Fettleibigkeit
Ähnlich wie die Auswirkungen von wiederholtem und chronischem Stress auf die zunehmende Abhängigkeit von Sucht (2), belegen umfangreiche Ergebnisse aus bevölkerungsbezogenen und klinischen Studien einen signifikanten und positiven Zusammenhang zwischen hohen unkontrollierbaren Stressereignissen und chronischen Stresszuständen mit Adipositas, BMI und Gewichtszunahme (8), (9), (10), (11). Diese Beziehung scheint auch am stärksten bei übergewichtigen Personen und solchen zu sein, die binge essen (8), (9), (12). Anhand einer umfassenden Interviewbewertung von kumulativem und wiederholtem Stress in einer Stichprobe von gesunden Erwachsenen (n = 588) konnten wir feststellen, dass eine höhere Anzahl an Stressereignissen und chronischen Stressoren (siehe Tabelle 1) war im Laufe der Lebenszeit mit übermäßigem Alkoholkonsum verbunden, wobei es sich um einen Raucher und einen höheren BMI handelte, nachdem er hinsichtlich der Variablen Alter, Rasse, Geschlecht und sozioökonomischer Status (siehe Figure 1).
Da Stress die Gewichtszunahme und den BMI beeinflusst, haben wir auch die Auswirkungen auf Basalglukose, Insulin und Insulinresistenz bewertet. Das morgendliche Screening auf Nüchternplasmaglukose (FPG) und Insulin wurde in einer großen Untergruppe dieser gesunden Freiwilligen aus der Gemeinschaft bewertet, und das Homostase-Modell (HOMA-IR) wurde als Index für Insulinresistenz berechnet. Wir fanden heraus, dass kumulativer Stress mit BMI-bedingten Änderungen in höheren Glukose-, Insulin- und HOMA-IR-Spiegeln zusammenhängt (Figure 2). Diese Daten deuten auf stärkere Zusammenhänge zwischen kumulativem Gesamtstress und metabolischer Dysfunktion bei Individuen in höheren Kategorien im Vergleich zu niedrigeren BMI-Kategorien hin. Diese Ergebnisse sind vergleichbar mit früheren Untersuchungen, die auf stärkere Auswirkungen von Stress auf den erhöhten Substanzkonsum bei Personen hinweisen, die im Vergleich zu leichten oder Freizeitbenutzern regelmäßig bis schwer sind (2). Zusammengenommen legen diese Ergebnisse nahe, dass kumulativer und wiederholter Stress das Fettleibigkeitsrisiko erhöht und dass Personen mit höheren BMIs anfälliger für den stressbedingten Nahrungskonsum und die anschließende Gewichtszunahme sind.
Stress und Essverhalten
Akuter Stress verändert das Essen (13); (10); (9). Während einige Studien eine Abnahme der Nahrungsaufnahme unter akutem Stress zeigen, kann akuter Stress auch die Aufnahme erhöhen, insbesondere wenn HP und kalorienreiche Nahrungsmittel verfügbar sind (9, 13), (14), (15), (16). Zum Beispiel berichtete 42% der Schüler allein durch den Selbstbericht, dass die Nahrungsaufnahme bei wahrgenommenem Stress zunahm, und 73% der Teilnehmer berichtete über eine Zunahme der Zwischenmahlzeit während des Stresses (17). Ein Drittel bis die Hälfte der Tier- oder Humanlaborstudien zeigen eine Zunahme der Nahrungsaufnahme bei akutem Stress, während andere keine Änderung oder Verringerung der Aufnahme zeigen (18), (11). Obwohl eine erhöhte Nahrungsaufnahme mit akutem Stress nicht bei jedem auftritt, betrifft dies sicherlich viele Menschen. Darüber hinaus ist es wichtig anzumerken, dass eine Reihe experimenteller Faktoren zur Erforschung dieser unterschiedlichen Auswirkungen auf das akute stressinduzierte Essen beitragen kann (19), (20), (12). Zu diesen Faktoren gehören der spezifische Typ des Stressors, der bei der Manipulation verwendet wird, die Dauer der Stressprovokation, die Dauer der Nahrungsaufnahme und die Menge und Art der im Versuch angebotenen Nahrungsmittel sowie der Sättigungsgrad und der Hungergrad zu Beginn die Studium. Diese Faktoren können zur Variabilität der Ergebnisse der Laborexperimente beitragen, die die Auswirkungen von Stress auf die Nahrungsaufnahme modellieren.
Es gibt signifikante Beweise, die auf mögliche schädliche Auswirkungen von Stress auf das Essverhalten (z. B. Überspringen von Mahlzeiten, Einschränkung der Einnahme, Beizen) und Nahrungsmittelpräferenz (10). Stress kann den Konsum von Fast Food erhöhen (21), Snacks (22), kalorienreiche und sehr schmackhafte Lebensmittel (23), und Stress wurde mit vermehrter Essattacken (12). Die Auswirkungen von Stress können sich bei Mager im Vergleich zu adipösen Personen unterscheiden (8, 24-26). Stressbedingtes Essen hat sich bei adipösen Frauen verschärft, wohingegen das stressbedingte Essen anscheinend einen inkonsistenten Effekt auf den Nahrungskonsum von mageren Personen hat (24). Darüber hinaus können sich Änderungen der Essgewohnheiten auf den Kohlenhydratstoffwechsel und die Insulinsensitivität beziehen (27). Bei gesunden, schlanken Frauen erhöht das Essen mit Binge die Glukose im Fasten, die Insulinreaktion und verändert das tägliche Muster der Leptinsekretion (28). Es wurde festgestellt, dass die Häufigkeit unregelmäßiger Mahlzeiten das Insulin als Reaktion auf eine Testmahlzeit nach einer Periode unregelmäßiger Essgewohnheiten erhöht (27). Zusammengenommen deuten diese Untersuchungen darauf hin, dass Stress unregelmäßige Essgewohnheiten fördern und die Ernährungspräferenz ändern kann und dass übergewichtige und adipöse Menschen anfälliger für solche Auswirkungen sind, möglicherweise durch gewichtsbezogene Anpassungen der Energieregulierung und Homöostase.
Die überlappende Neurobiologie von Stress und Energiehomöostase
Die physiologischen Reaktionen auf akuten Stress manifestieren sich durch zwei miteinander in Wechselwirkung stehende Stresswege. Die erste ist die Hypothalamus-Hypophysen-Nebennieren-Achse (HPA), bei der der Corticotropin-Releasing-Faktor (CRF) aus dem paraventrikulären Kern (PVN) des Hypothalamus freigesetzt wird, wodurch die Sekretion des Adrenocorticotrophin-Hormons (ACTH) aus dem anterioren Hypophyse stimuliert wird stimuliert anschließend die Sekretion von Glukokortikoiden (GC) (Cortisol oder Corticosteron) aus den Nebennieren. Das zweite ist das autonome Nervensystem, das durch das sympathoadrenale Medullar (SAM) und das parasympathische System koordiniert wird. Beide Komponenten dieser Stresswege beeinflussen auch die entzündlichen Zytokine und die Immunität (2); (6).
Die Freisetzung von CRF und ACTH aus dem Hypothalamus und der Hypophyse des Vorderhirns während einer Belastung führt zu einer GC-Freisetzung aus der Nebennierenrinde, die wiederum die Energiemobilisierung und die Gluconeogenese unterstützt. Eine stressbedingte sympathische Erregung erhöht den Blutdruck und die Umleitung des Blutflusses vom Gastrointestinaltrakt zu den Skelettmuskeln und zum Gehirn. Die akuten Auswirkungen von Stress auf CRF und ACTH werden durch GC-negative Rückkopplungen beendet, was die Rückkehr zur Homöostase unterstützt. Unter solchen akuten Stressbedingungen gibt es signifikante Anzeichen dafür, dass die Nahrungsaufnahme eher abnimmt als steigt (19), (9). Der Hypothalamus spricht durch negatives Feedback auf GCs an, aber auch auf Insulin, das aus dem Pankreas ausgeschieden wird und für den Glucosestoffwechsel und die Energiespeicherung entscheidend ist (29), (9) und zu anderen Hormonen wie Leptin, das den Appetit hemmt, und Ghrelin, das den Appetit fördert (5); (9); Currie, 2005). Glukokortikoide erhöhen die Plasmaspiegel von Leptin und Ghrelin, und Ghrelin steigt auch bei Stress und ist an der Regulierung von Angst und Gemütszustand beteiligt (30). Darüber hinaus spielen eine Reihe von hypothalamischen Neuropeptiden, wie CRF, Propriomelanocortin (POMC), das orexigene Neuropeptid Y (NPY) und Agouti-verwandte Peptide (AgRP) sowie die an der Regulierung der Stressreaktion beteiligten Melanocortin-Rezeptoren eine Rolle Rolle beim Füttern (31). Glukokortikoide verändern die Expression dieser Neuropeptide, die die Energieaufnahme regulieren (32), (31). Beispielsweise verringert die bilaterale Adrenalekomie die Nahrungsaufnahme, und die Gabe von GC erhöht die Nahrungsaufnahme durch Stimulierung der NPY-Freisetzung und Hemmung der CRF-Freisetzung (31). Darüber hinaus verändern Nahrungsmitteleinschränkungen und fettreiche Diäten die Reaktion der HPAaxis auf Stress und die GC-Genexpression in einer Reihe von Gehirnregionen, die an der Energiehomöostase und an Stress beteiligt sind (33), (20), (18), (34), (35). Der Hypothalamus ist somit ein kritischer Bereich im Belastungskreislauf sowie bei der Regulierung der Nahrungszufuhr und des Energiehaushalts.
Chronische und häufige wiederholte und unkontrollierbare Belastungen führen zu einer Fehlregulierung der HPA-Achse mit Änderungen der GC-Genexpression (6), (36), die wiederum auch die Energiehomöostase und das Ernährungsverhalten beeinflussen. Es ist bekannt, dass die chronische Aktivierung der HPA-Achse den Glukosestoffwechsel verändert und die Insulinresistenz fördert, wobei sich eine Reihe von appetitbedingten Hormonen (z. B. Leptin, Ghrelin) und Fütterungsneuropeptiden (z. B. NPY) ändern (37), (38), (39), (40). Chronischer Stress erhöht dauerhaft die GCs und fördert das Bauchfett, das in Gegenwart von Insulin die Aktivität der HPA-Achse verringert (9), (38) (33). Wissenschaftliche Grundlagenstudien haben gezeigt, dass Nebennierensteroide den Blutzucker- und Insulinspiegel sowie die Selektion und Einnahme von kalorienreichen Lebensmitteln erhöhen (13), (14), (15), (41). Chronisch hohe GCs und Insulinkonzentrationen wirken synergistisch auf die Erhöhung der HP-Nahrungsaufnahme und die Fettablagerung im Unterleib (23), (9); (42). Hohe wiederholte Stressbelastungen führen ebenfalls zu einer Überempfindlichkeit des Sympathikus, und der stressbedingte Anstieg autonomer Reaktionen hängt mit den Insulinspiegeln und Insulinresistenz bei Jugendlichen und Erwachsenen zusammen (43).
Stresseffekte auf die Belohnung, Motivation und Einnahme von Nahrungsmitteln
Die hypothalamischen Belastungsschaltungen unterliegen der Regulierung der durch CRF-, NPY- und noradrenerge Bahnen modulierten kortiko-limbischen Bahnen. Die Stressreaktion wird über die Amygdala initiiert und die Stressregulierung erfolgt durch GC-Negativfeedback an den Hippocampus und die medialen präfrontalen Kortikalregionen (mPFC) (6). Die extrahypothalamic-Projektionen von CRF sind an subjektiven und Verhaltensreaktionen auf Stress beteiligt, während die Freisetzung von orexigenem NPY während Stress und erhöhte NPY-mRNA im bogenförmigen Kern des Hypothalamus, der Amygdala und des Hippocampus die Fütterung erhöht, aber auch Angst und Stress mindern (31). Stress und GCs potenzieren die dopaminerge Übertragung und die Wirkung der Suche und Aufnahme von Belohnungen bei Labortieren (18), (13) (2). Akuter Stress erhöht den Erwerb von Nahrungsmitteln und die Aufnahme von fettreichen Diäten (11), (16) und zwangsweise Suche nach HP Lebensmitteln (25) und fördert belohnungsabhängige Gewohnheiten (44). Stress potenziert auch das Verlangen nach Desserts, Snacks und eine höhere HP-Nahrungsaufnahme bei gesättigten übergewichtigen Personen im Vergleich zu mageren Personen (25).
Erhöhte Medikamenteneinnahme und fettreiche Diäten verändern CRF-, GC- und noradrenerge Aktivität, um die Sensibilisierung von Belohnungswegen (einschließlich des ventralen Tegmentalbereichs [VTA], des Nucleus Accumbens [NAc], des Dorsalstriatum und der mPFC-Regionen) zu erhöhen, was die Präferenz für Suchtmittel beeinflusst HP Lebensmittel und erhöht das Verlangen nach Drogen / Lebensmitteln und die Aufnahme (45), (2), (46). Noch wichtiger ist, dass sich dieser motivationale Kreislauf mit limbischen / emotionalen Regionen (z. B. Amygdala, Hippocampus und Insula) überschneidet, die beim Erleben von Emotionen und Stress sowie bei Lern- und Gedächtnisprozessen, die an der Aushandlung von Verhaltens- und kognitiven Reaktionen beteiligt sind, eine Rolle spielen Homöostase (2); (47). Zum Beispiel spielen Amygdala, Hippocampus und Insula eine wichtige Rolle bei der Kodierung von Belohnungen, belohnen Sie das Lernen und Gedächtnis mit hohem emotionalen Wert und belohnen Sie die Emotionen.48), (49). Andererseits sind die medialen und lateralen Komponenten des präfrontalen Kortex (PFC) an höheren kognitiven und exekutiven Kontrollfunktionen sowie an der Regulierung von Emotionen, physiologischen Reaktionen, Impulsen, Wünschen und Verlangen beteiligt (50). Starker und wiederholter Stress verändert die strukturellen und funktionellen Reaktionen in diesen präfrontalen und limbischen Gehirnregionen und bietet eine gewisse Grundlage für die Auswirkungen von chronischem Stress auf kortiko-limbische Regionen, die die Belohnung und das Verlangen nach Nahrung beeinflussen (51); (52). Diese Ergebnisse stehen im Einklang mit Verhaltens- und klinischen Untersuchungen, die zeigen, dass Stress oder negative Einflüsse die emotionale, viszerale und Verhaltenskontrolle verringern, die Impulsivität erhöhen (2), die wiederum mit einem stärkeren Engagement bei Alkohol, Rauchen und anderem Drogenmissbrauch sowie einer erhöhten Aufnahme von HP-Lebensmitteln verbunden ist (23); (53); (54). Mit zunehmendem Fokus auf Nahrungsmittelsucht und wie das Verlangen nach Süßigkeiten und Fett Fettleibigkeit fördern kann (55) wäre es wichtig zu prüfen, ob die Anfälligkeit für Ernährungssucht auch durch chronischen Stress verstärkt wird.
Essenshinweise, Essensbelohnung, Motivation und Einnahme
In der heutigen obesogenen Umgebung sind äußerst schmackhafte Speisen aus der Küche allgegenwärtig. Die Exposition gegenüber diesen HP Nahrungsmitteln kann die Nahrungsaufnahme erhöhen und zur Gewichtszunahme beitragen (49). Solche Nahrungsmittel sind lohnend, stimulieren die Gehirnbelohnungswege und erhöhen durch Lern- / Konditionierungsmechanismen die Wahrscheinlichkeit, dass HP Nahrungsmittel suchen und konsumieren (56), (57), (58). Tiere und Menschen können konditioniert werden, um diese HP-Lebensmittel aufzuspüren und zu konsumieren, insbesondere im Zusammenhang mit Stimuli oder "Cues", die mit HP-Lebensmitteln in der Umgebung zusammenhängen (55), (59), (57). Solche Erhöhungen der Konditionierung und damit zusammenhängende Erhöhungen der Aufnahme von HP-Lebensmitteln führen zu Anpassungen der neuronalen Belohnungs- / Motivationspfade, die mit zunehmender Salienz dieser HP-Lebensmittel auftreten, und führen zu einem stärkeren "Fehlen" und Suchen nach HP-Lebensmitteln, ähnlich zu die Anreizprozesse, die mit zunehmender Alkohol- und Drogenkonsumierung einhergehen (60). Eine Fülle von Tierversuchen und die wachsende menschliche Bildgebung zeigen nun deutlich die Beteiligung von Gehirnbelohnungsregionen und die verstärkte dopaminerge Übertragung bei der Exposition mit HP-Lebensmitteln, während gleichzeitig das Verlangen nach Nahrung und die Motivation erhöht werden (61), (62), (63) und eine größere Empfindlichkeit der Gehirnbelohnungsregionen und des Verlangens nach Nahrungsmitteln bei Personen mit höherem BMI (64), (65), (66), (67).
Mit dem erhöhten Konsum von HP-Nahrungsmitteln beeinflussen die gleichzeitigen Änderungen des Kohlenhydrat- und Fettstoffwechsels, der Insulinsensitivität und der Appetithormone, die die Energiehomöostase beeinflussen, auch neuronale Belohnungsregionen, die an der Steigerung der Salenz, an mangelnder und Motivation für die Nahrungsaufnahme beteiligt sind (68), (57), (69), (70), (71), (72), (73). Zum Beispiel stimuliert bei gesunden Individuen der ernährungsbedingte Anstieg des Plasmaglukosewertes die Insulinsekretion, wodurch die Glukoseaufnahme in das periphere Gewebe ermöglicht wird; Interessanterweise wurde gezeigt, dass die zentrale Infusion von Insulin den Appetit und die Nahrungsaufnahme unterdrückt (74); (75) (76) (77) (78). Chronisch hohe Konzentrationen an peripherem Insulin und Insulinresistenz, wie sie bei vielen Personen mit Adipositas beobachtet werden, können jedoch das Verlangen nach Nahrung und die Nahrungsaufnahme sowie die Veränderung der dopaminergen Aktivität in Belohnungsregionen wie VTA, NAc und Dorsalstriatum fördern (78), (79), (80), (81). In ähnlicher Weise beeinflussen Leptin und Ghrelin die dopaminerge Übertragung in Gehirnbelohnungsregionen und das Verhalten bei der Nahrungssuche bei Tieren und aktivieren Gehirnbelohnungsregionen beim Menschen (69), (70), (71), (73). Insulinresistenz und T2DM sind auch mit Änderungen in der Funktion von neuronalen Belohnungskreisläufen und ihrer Reaktion auf Nahrungshinweise (82), (79), (80). Wir haben kürzlich eine erhöhte limbische und striatale Reaktivität gegenüber Stress und Nahrungsmitteln bei adipösen Personen im Vergleich zu mageren Personen gezeigt (81) (sehen Figure 3). Darüber hinaus korrelierte eine höhere Aktivität in der Insula und im dorsalen Striatum mit höheren Insulinspiegeln, Insulinresistenz und dem Verlangen nach Nahrung, wenn die Teilnehmer bevorzugten Nahrungskontexten ausgesetzt waren (81). Zusammengenommen stützen diese Ergebnisse die Vorstellung, dass es in metabolischen und neuronalen Motivationskreisläufen parallele und verwandte Anpassungen geben kann, die eng miteinander interagieren, um Hunger, Lebensmittelauswahl und -auswahl, Motivation für HP-Lebensmittel und Überessen von HP-Lebensmitteln dynamisch zu beeinflussen.
Zunehmende Beweise deuten darauf hin, dass Hormone, die an Appetit und Energiehomöostase (z. B. Leptin, Ghrelin, Insulin) beteiligt sind, auch eine Rolle beim Verlangen, der Belohnung und der zwanghaften Suche nach Alkohol und Drogen spielen können (49) (57); (58); (68); (69) (72); (71) Diese Verbände haben Interesse an der Erforschung der Idee des "Suchttransfers" oder der Ersetzung einer "Sucht", in diesem Fall bestimmter Lebensmittel, durch ein anderes, wie Alkohol oder andere Substanzen, hervorgerufen (83). In einer kürzlich durchgeführten Studie wurde beispielsweise festgestellt, dass der Alkoholkonsum nach einem schnellen, signifikanten Gewichtsverlust zunahm, wie dies bei Patienten mit bariatrischen Operationen der Fall ist (84). Zukünftige Forschungen zur potenziellen Kreuzsensibilisierung von Nahrungsmitteln und Suchtmitteln bei anfälligen Personen können daher Aufschluss über die Mechanismen geben, die diesen Phänomenen zugrunde liegen.
Gewichts- und ernährungsbedingte Stoffwechsel- und Stressanpassungen: Einfluss auf das Verlangen nach Nahrungsmitteln und die Aufnahme
Steigende Gewichtsniveaus, die über einem gesunden, mageren Niveau liegen, und das Überessen von HP-Lebensmitteln führen zu Veränderungen des Glukosestoffwechsels, der Insulinsensitivität und der Hormone, zur Regulierung des Appetits und der Energie-Homöostase (85), (57), (58). Wie in den vorangegangenen Abschnitten erwähnt, beeinflussen diese metabolischen Faktoren nicht nur die Bereiche der neuronalen Belohnung, um die Motivation zu beeinflussen, sondern auch die hypothalamischen Schaltkreise, die mit den überlappenden Belastungs- und Energieregelkreisen interagieren. Daher ist es nicht überraschend, dass ein erhöhtes Gewicht, Insulinresistenz und fettreiche Diäten mit abgestumpften GC-Reaktionen auf Stressherausforderungen und veränderten autonomen und peripheren Catecholamin-Reaktionen einhergehen (43), (20), (33) (34). Wie bereits erwähnt, erhöhen hohe Stress- und Glukokortikoide den Glukose- und Insulinspiegel und fördern die Insulinresistenz. In ähnlicher Weise wurde gezeigt, dass chronisch hohe Insulinspiegel die Reaktion der HPA-Achse herunterregulieren und den sympathischen Basalton erhöhen (43), (86), (42), (87). Darüber hinaus gibt es Hinweise darauf, dass Stress bei beiden Patienten mit Typ 1 und 2 Diabetes den Glukosewert und die Variabilität beeinflusst (88), (89), (90), während Ghrelin, das durch Signalisierung der Belohnungswege den Appetit und die Ernährung fördert (71) beteiligt sich auch an stressinduzierter Nahrungsmittelbelohnung und Nahrungsmittelsuche (30) (73). Gewichtsbedingte Stoffwechselverschiebungen in Sollwerten können daher die allostatische Belastung mit erhöhtem autonomen Basalton und veränderter HPA-Achsenaktivität erhöhen (18), (91), (40), (6).
In Übereinstimmung mit dieser früheren Arbeit, die den BMI und Stressanpassungen zeigt, die sich auf die Belohnung und Motivation von Nahrungsmitteln auswirken, haben wir kürzlich gezeigt, dass akuter Stress die Amygdala-Aktivität erhöht und die mediale Orbito-Frontal-Kortexreaktion auf Milchshake im Vergleich zu geschmacklosem Empfang stumpft. Dieser Effekt wurde jedoch durch hohe Cortisolspiegel gemindert mit hohem BMI (92). Mit einer hyperinsulinämischen Klammer konnten wir auch zeigen, dass eine milde Hypoglykämie die Aktivierung der Hirnbelohnung und der limbischen Regionen (Hypothalamus, Striatum, Amygdala, Hippocampus und Insula) bevorzugt gegenüber HP-Nahrungsmitteln stimuliert. Dieser Effekt korreliert mit einem Anstieg der Cortisolspiegel, während der medikamentöse Vorlauf vermindert wird Aktivierung, ein Effekt, der mit niedrigeren Glukosewerten (93). Da milde Hypoglykämie als physiologischer Stressfaktor angesehen werden kann, legen unsere Ergebnisse nahe, dass die Glukoseverwertung mit zunehmendem Stress differenziell im Gehirn auftreten kann, mit erhöhter Motivation und limbischem Signal in Gegenwart von Nahrungsmitteln, jedoch einer Verminderung der neuronalen Reaktion in den präfrontalen Regionen der Selbstkontrolle und der Regulierung . Darüber hinaus war dieses Nervenmuster bei gesunden fettleibigen Personen auffälliger, was darauf hindeutet, dass solche Anpassungen mit zunehmendem Gewicht auftreten, was möglicherweise den Kurs für gewichtsbezogene metabolische, neurale und stressbedingte Anpassungen, die die Lebensmittelmotivation von HP beeinflussen, vorsieht. Diese Studie in Kombination mit früher zitierten Nachweisen deutet auf eine exzellent orchestrierte Achse für neuroendokrine Metabolikbelohnungen hin, die unter normalen, gesunden Bedingungen physiologische und psychologische Aspekte der Nahrungsaufnahme und Energiehomöostase koordiniert, jedoch mit zunehmenden Risikofaktoren und Anpassungsmöglichkeiten in diesen Bahnen, den Regelkreisen in jedem Diese Systeme können "entführt" werden, wodurch die Motivation und die Aufnahme von HP Lebensmitteln erhöht wird.
Zusammenfassung und vorgeschlagenes Modell
Die konvergierenden Beweislinien deuten darauf hin, dass allgegenwärtige Hinweise auf HP-Lebensmittel und hoher Stress das Essverhalten beeinflussen und die Gehirntilations- / Motivationspfade beeinflussen können, die dazu führen, dass HP-Lebensmittel gesucht und gesucht werden. Solche Verhaltensreaktionen können ferner Änderungen im Gewicht und in der Körperfettmasse fördern. Zunehmende Beweise unterstützen gewichtsbedingte Anpassungen des biologischen Verhaltens bei interagierenden metabolischen, neuroendokrinen und neuronalen (kortiko-limbisch-striatalen) Pfaden, um das Verlangen nach Nahrung und die Aufnahme unter Bedingungen von HP-Lebensmitteln und verwandten Symptomen und bei Stress zu potenzieren. So wird ein heuristisches Modell vorgeschlagen, in dem beschrieben wird, wie HP - Lebensmittel, Hinweise für Nahrungsmittel und Stress die Stoffwechsel -, Stress - und Belohnungsmotivationspfade im Gehirn und im Körper verändern können, um die Motivation und Aufnahme von HP Lebensmitteln zu fördern (siehe Figure 4). Wie in den vorangegangenen Abschnitten beschrieben, beeinflussen auf Stress reagierende Hormone (CRF, GCs) und metabolische Faktoren (Insulin, Ghrelin, Leptin) jeweils die dopaminerge Übertragung des Gehirns. Bei gewichtsbedingten Anpassungen (chronische Veränderungen) können diese Faktoren einen höheren HP-Spiegel fördern Motivation und Aufnahme von Nahrungsmitteln durch Potenzierung der Gehirnbelohnungsaktivität. A sensibilisierter Feed-Forward-Prozess Daraus kann sich ergeben, dass gewichtsbezogene Anpassungen bei metabolischen, neuroendokrinen und kortiko-limbischen Striatalwegen die Motivation und Nahrungsaufnahme von HP Nahrungsmitteln bei anfälligen Personen fördern. Ein solches sensibilisiertes Verfahren mit erhöhter Motivation und Aufnahme von HP Nahrungsmitteln würde wiederum die zukünftige Gewichtszunahme fördern, wodurch der Zyklus gewichtsbezogener Anpassungen bei Stress und Stoffwechselwegen und die Sensibilisierung der Gehirnmotivationswege im Zusammenhang mit HP Lebensmitteln verstärkt wird Hinweise oder Stress, um die Motivation und die Aufnahme von HP Lebensmitteln zu fördern. Zusätzlich zu Gewicht und BMI können individuelle Unterschiede in der genetischen und individuellen Anfälligkeit für Fettleibigkeit, Essgewohnheiten, Insulinresistenz, chronischer Stress und andere psychologische Variablen diesen Prozess weiter mildern.
Zukünftige Richtungen
Während die wachsende wissenschaftliche Aufmerksamkeit auf die komplexen Wechselwirkungen zwischen Stress, Energiebilanz, Appetitregulierung, Belohnung und Motivation von Nahrungsmitteln und deren Auswirkungen auf die Adipositas-Epidemie gerichtet wird, bestehen beim Verständnis dieser Zusammenhänge erhebliche Lücken. Eine Reihe von Schlüsselfragen bleibt unbeantwortet. Es ist beispielsweise nicht bekannt, wie stressbedingte neuroendokrine Veränderungen in Cortisol, Ghrelin, Insulin und Leptin die Motivation und die Aufnahme von HP Lebensmitteln beeinflussen. Wenn chronische Belastung die Reaktionen auf die HPA-Achse herunterreguliert, wie in früheren Untersuchungen gezeigt, wie beeinflussen diese Veränderungen das Verlangen nach Nahrung und die Nahrungsaufnahme? Es wäre von Vorteil zu prüfen, ob gewichtsbedingte Änderungen bei Stress, neuroendokrine und metabolische Reaktionen die Motivation und Aufnahme von HP Lebensmitteln beeinflussen und ob solche Änderungen die zukünftige Gewichtszunahme und Fettleibigkeit vorhersagen. Die Identifizierung spezifischer Biomarker und die Entwicklung quantifizierbarer Maßnahmen zur Bewertung biologischer Verhaltensanpassungen im Zusammenhang mit Stress und Ernährungssucht könnten dazu beitragen, eine optimale klinische Versorgung zu erreichen und spezifische schutzbedürftige Untergruppen mit neuartigen Interventionen im Bereich der öffentlichen Gesundheit anzugehen. Beweise für neuromolekulare Veränderungen, die bei Stress und Stoffwechselwegen in Zusammenhang mit fettreicher Ernährung und chronischem Stress auftreten, und darüber, wie sie sich auf Nahrungsaufnahme und Gewichtszunahme beziehen, wären außerdem entscheidend für das Verständnis der Rolle, die Stress und metabolische Anpassungen spielen in der Lebensmittelmotivation, Überessen und Gewichtszunahme.
Es gibt auch keine ausreichenden Daten zu Mechanismen, denen ein Fehler beim Aufrechterhalten des Gewichtsverlusts oder Rückfalls bei übermäßigem Essen von HP Lebensmitteln und Gewichtszunahme zugrunde liegt, und zu denen Fettleibigkeitsbehandlungen für welche Untergruppe von Personen am besten geeignet sind. Das Suchtfeld liefert wichtige Hinweise auf die neurobiologischen Anpassungen, die den Suchtrückfall und das Versagen der Behandlung fördern. Da es nicht gelungen ist, den Gewichtsverlust aufrechtzuerhalten, wurde im Zusammenhang mit dem Rückfall in ein schlechtes Anpassungsverhalten diskutiert (94, 95) ist es möglich, dass ähnliche Mechanismen zu einem Rückfall von HP-Nahrungsmitteln und einer Gewichtszunahme führen, aber spezifische Studien zu diesem Thema sind selten. Es fehlt auch an Informationen zu metabolischen Anpassungen und den damit verbundenen Auswirkungen auf die Neurobiologie von Belohnungen und Stress, die bei einer Vielzahl von Gewichtsabnahme-Interventionen auftreten können, einschließlich gradueller Gewichtsabnahme, schneller Gewichtsabnahme durch "Crash-Diäten" oder verschiedenen bariatrischen Chirurgie-Interventionen . Darüber hinaus sind eine Reihe von stressbedingten Erkrankungen, wie z. B. Stimmungs- und Angststörungen, mit Fettleibigkeit und T2DM assoziiert. Interessanterweise erhöhen Medikamente für solche Erkrankungen (z. B. bestimmte Antidepressiva) das Risiko einer Gewichtszunahme, es gibt jedoch wenig Anhaltspunkte zur Klärung die zugrunde liegenden Mechanismen für diese Phänomene. Bei der Einstellung von T2DM fördert eine strenge Blutzuckerkontrolle mit einer exogenen Insulintherapie häufig die Gewichtszunahme. Da Hyperinsulinämie, Insulinresistenz oder die Langzeiteffekte der Insulinresistenz die neuronalen Bahnen der Motivation und das Verlangen nach Nahrung bei adipösen, insulinresistenten Personen verstärken können, wäre es vorteilhaft, therapeutische Ansätze zu untersuchen, die möglicherweise weniger dazu neigen, HP-Nahrungsmittel zu fördern Verlangen und Aufnahme, um weitere Gewichtszunahme bei diesen anfälligen Personen zu verringern.
Schließlich gibt es neue Fortschritte bei der Verhaltens- und pharmakologischen Behandlung von Fettleibigkeit, es ist jedoch unklar, in welcher Beziehung sie zu normalisierenden Stress-, Stoffwechsel- und Belohnungsstörungen bei anfälligen adipösen Personen stehen. Zum Beispiel deuten jüngste Erkenntnisse darauf hin, dass die Beibehaltung des Gewichts mit einem niedrigen Stresslevel und einer besseren Fähigkeit, mit Stress fertig zu werden, verbunden ist (96); (97). Da Stress das Verlangen nach Essen und das Essen mit Binge fördert, können Interventionen zur Verringerung der Stressbelastung bei effektiven Gewichtsmanagement-Programmen hilfreich sein, und einige Pilotstudien zur Verhaltensreduzierung bei Adipositas und T2DM zeigen positive Auswirkungen auf die Verbesserung von Stress, das Verlangen nach Nahrungsmitteln und die physiologische Funktion (98, 99). Diese Forschung steckt jedoch noch in den Kinderschuhen und erfordert in Zukunft mehr Aufmerksamkeit. Auch Medikamente, die zur Behandlung von Drogenmissbrauch eingesetzt werden, werden als mögliche Interventionen zur Gewichtsabnahme betrachtet (100). Zukünftige Forschungsarbeiten zur Verbesserung des Verständnisses der neurologischen Verhaltensmetabolismus-Mechanismen, die Stress, Sucht und Fettleibigkeit zugrunde liegen, wären in der Tat von enormem Nutzen bei der Entwicklung neuartiger Therapien, um die Motivation, die Aufnahme und die Gewichtszunahme von HP-Lebensmitteln abzuschwächen.
Anerkennungen
Diese Arbeit wurde von NIDDK / NIH, 1K12DK094714-01 und der NIH-Roadmap für Common Research-Fördermittel für medizinische Forschung UL1-DE019586, UL1-RR024139 (Yale CTSA) und PL1-DA024859 unterstützt.
Fußnoten
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Finanzangaben: Dr. Sinha ist im wissenschaftlichen Beirat für Embera Neutotherapeutics. Ania Jastreboff unterstützt ManPower, die Auftragnehmer für die Pfizer New Haven Clinical Research Unit bereitstellt.
Bibliographie
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