Zuckersucht: Von der Evolution zur Revolution (2018)

Abstrakt

Einleitung

Fettleibigkeit ist seit dem Ende des zweiten Weltkrieges zu einer der größten Belastungen im Gesundheitswesen geworden, was die Morbidität erhöht und die Lebenserwartung senkt (1, 2). Es trägt wesentlich zu verschiedenen chronischen Erkrankungen bei, darunter Herz-Kreislauf-Erkrankungen, Diabetes und Krebs (3). Angesichts der sozialen und wirtschaftlichen Belastung, die mit der „Adipositas-Epidemie“ verbunden ist, besteht in vielen Disziplinen wie Medizin, Ernährung, Neurowissenschaften, Psychologie, Soziologie und öffentlicher Gesundheit ein erhebliches globales Interesse, um diesen Trend umzukehren. Es wurden zahlreiche Interventionen vorgeschlagen, bisher wurden jedoch nur minimale Fortschritte erzielt. Diese Adipositas-Krise betrifft nicht nur Industrieländer, sondern auch weniger entwickelte Länder, wobei bis zu 30% oder mehr seiner Bevölkerung als übergewichtig oder fettleibig eingestuft werden (1, 4). Die überproportionale Zunahme des Körpergewichts hat sich in den letzten 30-Jahren intensiviert (1, 5, 6).

Praktisch alle Ermittler haben sich die Frage gestellt, was sich in dieser relativ kurzen Zeit geändert hat. Eine verbreitete Theorie ist eine Zunahme sitzender Lebensstile. Einige behaupten, dies allein erklärt die Epidemie, da der Energieverbrauch in der modernen Gesellschaft im Vergleich zu unseren Vorfahren der Jäger und Sammler in der modernen Gesellschaft deutlich gesunken ist (7). Mehrere Studien unterstützen dieses Konzept einer direkten Korrelation zwischen körperlicher Inaktivität, Fernsehstunden und Fettleibigkeit (8-10). Eine zweite Theorie ist die Verfügbarkeit und der Konsum von schmackhaften Lebensmitteln, die in den letzten Jahrzehnten zugenommen haben. Nestle berichtete über das Erscheinen der neuen 11,000-Lebensmittelprodukte, die jedes Jahr in 1998 in die Supermarktregale aufgenommen wurden (11) Einführung zahlreicher neuer und attraktiver Geschmackskombinationen für Lebensmittelkonsumenten. Untersuchungen zum Zusammenhang zwischen dem „Lebensmittelumfeld“ und der Fettleibigkeit haben zu dem Schluss geführt, dass der allgegenwärtige Zugang zu relativ billigen und bequemen „Snack“ -Lebensmitteln das normale Essverhalten verändert hat, einschließlich weniger Zeit für die Zubereitung von Mahlzeiten zu Hause (12). Die Industrialisierung der Lebensmittelversorgung hat die Kosten energiereicher Lebensmittel gesenkt, indem ihren Produkten raffinierten Zucker, Getreide und / oder Fette zugesetzt wurden (11). Der Verbrauch dieser verarbeiteten Lebensmittel hat bei Kindern zugenommen (13) und Kleinkinder (14).

Während Verhaltens- und Lebensstilinterventionen der Hauptansatz für die Behandlung von Fettleibigkeit sind, bleibt die Einhaltung der Ernährung ein Hindernis (15). Jüngste Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass stark verarbeitete Nahrungsmittel süchtig machen und die hedonischen Mechanismen (Lustwege) eine entscheidende Rolle bei der Pathogenese von Fettleibigkeit spielen können (16). Es wurde auch vermutet, dass der Fokus auf die Kalorienzählung falsch ist und dass zukünftige Strategien die Qualität der Ernährung und individuelle Faktoren wie die hormonelle Regulation des Stoffwechsels hervorheben sollten (17) und das Darmmikrobiom (18). Angesichts der Herausforderungen, denen sich viele Menschen in der heutigen „Lebensmittelumgebung“ gegenübersehen, scheint es erforderlich zu sein, Änderungen der öffentlichen Ordnung vorzunehmen, um die Bedingungen zu ändern, unter denen Lebensmittel ausgewählt werden (19). Laut Gearhardt und Brownell (20) „Es wird wichtig sein, die weit verbreiteten subklinischen Auswirkungen potenziell süchtigmachender Lebensmittel durch die Anwendung von Ansätzen der öffentlichen Gesundheit zu untersuchen“ (20). Das Ziel dieses Dokuments ist es, die Vorliebe des Menschen für raffinierte Zucker und deren Umgestaltung des Gehirns mit seinen Auswirkungen auf die Gesundheitspolitik zu überprüfen.

Die Ernährungstheorie

Die Ernährungsumstellungstheorie wurde erstmals entwickelt, um globale Trends in Richtung einer „westlichen Diät“ zu beschreiben, die raffinierte Nahrungsmittel mit hohem Fett- und Zuckergehalt und wenig Ballaststoffen enthält (21). Später wurde der Begriff verwendet, um eine Korrelation mit einem erhöhten BMI und sich ändernden wirtschaftlichen und landwirtschaftlichen Faktoren zu erfassen. Zu den früh erkannten Faktoren gehören Verstädterung, Wirtschaftswachstum, technischer Wandel und Kultur (22) während neuere Beschreibungen der kritischen zugrunde liegenden Faktoren Technologie, Verstädterung, wirtschaftliches Wohlergehen im Verhältnis zu den Lebensmittelkosten und die Ausweitung des Welthandels umfassen (23). Die Ernährungsumwandlungstheorie ist kein neues Konzept. In früheren Modellen wurden demographische und epidemiologische Übergänge berücksichtigt. Popkin und Gordon-Larsen stellen fest, dass beide historischen Prozesse der Umstellung der Ernährung vorangehen (22). Der epidemiologische Übergang beschreibt eine Verschiebung von einer hohen Prävalenz von Krankheiten, die mit Hunger, Unterernährung und schlechter Hygiene verbunden sind, hin zu einem Muster einer hohen Prävalenz chronischer und degenerativer Erkrankungen, die mit urbanen industriellen Lebensstilen assoziiert sind (24). In diesem ökologischen Rahmen werden Veränderungen auf gesellschaftlicher Ebene analysiert. Dabei wird untersucht, wie landwirtschaftliche und Nahrungsmittelversorgungsketten globale Ernährungsgewohnheiten beeinflussen. Die Theorie legt nahe, dass „Upstream“ -Interventionen (Angebotsseite) wirksamer sind als die Bekämpfung der tiefer hängenden Früchte (dh Bewegung, Kalorienreduzierung).

Die Ernährungsumstellungstheorie wird auch durch zwingende Beweise gestützt, die darauf schließen lassen, dass eine Vielzahl von Tieren in den letzten Jahren an Gewicht zugenommen hat (25, 26). Andere Begriffe, die die „Umwelttheorie der Fettleibigkeit“ unterstützen, umfassen „Globisität“ auf den am weitesten entfernten Ebenen und den „Nachbarschaftseffekt“ auf den proximalen Ebenen (27). Trotzdem hat der „Nachbarschaftseffekt“ weitreichende soziale Auswirkungen, da die Nachbarschaft, in der man lebt, lediglich ein Hinweis auf den sozioökonomischen Status ist. Vor kurzem haben andere Untersuchungen gezeigt, dass Diskussionen über ernährungsbedingte Ungleichheit, die die Angebotsfaktoren betonen, weniger auf Konsummuster hindeuten als Unterschiede auf der Nachfrageseite (28), die die Ernährungsabhängigkeit (FA) -Hypothese unterstützen.

Evolutionäre und genetische Aspekte der Fütterung

Fettgewebe bei Säugetieren spielt für das Überleben eine wichtige Rolle, indem es den Körper auf Hungerphasen vorbereitet (29). Aus evolutionärer Sicht hatte die Zunahme an Körperfett zubereiteter Tiere in Zeiten von Nahrungsmittelknappheit tatsächlich einen Vorteil gegenüber denjenigen, die dies nicht taten (30). Dies geschah jedoch in Zeiten, in denen Menschen über eine unsichere Nahrungsversorgung verfügten (Jäger und Sammler) und viele Tage mit einer hypokalorischen Diät verbringen konnten. In prähistorischen Zeiten wurde die übermäßige Zunahme des Körpergewichts durch körperliche Aktivität, die für die Nahrungssuche erforderlich war, gedämpft. Außerdem bedeutet übermäßiges Fett als Raubtier geringere Chancen, die Beute zu fangen, und umgekehrt (29). Selbst wenn reichlich Essen gegessen wurde, gab es eine natürliche Bremse, die durch körperliche Aktivität vermittelt wurde.

Wann hat sich dieses Panorama verändert? Die erste Änderung war das Aufkommen der Landwirtschaft und der Viehzucht von Tieren - 10,000 vor Jahren, als die Menschen zu Produzenten wurden, indem sie die Lebensmittelversorgung sammelten und sicherten (31). Natürlich hing die Landwirtschaft vom Klima und von den Plagen ab, durch die die Ernte zu einer Hungersnot führen konnte (3). Die zweite Änderung war die Industrialisierung der Nahrungsmittelversorgung (industrielle Revolution des 19. Jahrhunderts), die die Massenproduktion von Mehl und Zucker ermöglicht (32), mit der Herstellung von verarbeiteten und ultra-verarbeiteten Lebensmitteln in den letzten Jahrzehnten, die billig und hochkalorisch sind (reichhaltige Zucker, Salze, Fette) (11, 33). Diese beiden Entwicklungen hängen mit der Verfügbarkeit von Nahrungsmitteln und der Art und Weise zusammen, wie Lebensmittel verfeinert und kommerzialisiert werden. In den letzten Jahrzehnten fand eine dritte wichtige Revolution statt: die Ankunft und öffentliche Zugänglichkeit von Automobilen, Fernsehgeräten und später den Computer, der uns zu einem sesshaften Lebensstil führte (7). Wenn alle drei Umwandlungen kombiniert werden, können wir feststellen, dass die Kalorienaufnahme gestiegen ist, während der Kalorienverbrauch signifikant gesunken ist, was zu einer Adipositas-Epidemie führt.

Obwohl sich der Mensch kulturell und technologisch weiterentwickelt hat, hat sich unser Genom in den letzten 10,000-Jahren kaum verändert (4). Dies bedeutet, dass unser Gehirnkreislauf immer noch so programmiert ist, dass er in Zeiten des Überflusses an Nahrungsmitteln mehr isst und sich auf Hungerphasen vorbereitet (31). Kürzlich durchgeführte genetische Studien konzentrierten sich auf Genpolymorphismen im Zusammenhang mit spezifischen Nährstoffen und Fettleibigkeit (34-37). Dieses Untersuchungsgebiet wurde als Nutrigenetik bezeichnet und legt nahe, dass epigenetische Faktoren die Expression prädisponierender Gene in bestimmten Populationen beeinflussen. Beispielsweise wurden positive Assoziationen zwischen dem Fett-Masse- und dem Fettleibigkeits-assoziierten Gen (FTO) und dem BMI (38). Viele Forscher sind an Genen wie dem beta-adrenergen Rezeptor 2 (ADRB2) und dem Melanocortinrezeptor 4 (MCR4) interessiert, da ihre Expression nach Einnahme von Kohlenhydraten (Zucker) verändert sein kann (39-41). Forscher haben eine signifikante Wechselwirkung zwischen zuckergesüßten Getränken und dem genetischen Prädisposition-Score gefunden, der auf der Grundlage von mit dem 32 BMI assoziierten Loci berechnet wurde. Dies legt nahe, dass Personen, die dieses Merkmal tragen, bei einer Exposition gegenüber gesüßten Getränken, BMI und Adipositas (35). Andere Forscher haben außerdem festgestellt, dass verschiedene Variationen dieses Gens bei Chromosom16p11.2 den Konsum von süßen Lebensmitteln beeinflussen können (42, 43). Die Frage an dieser Stelle lautet: Wie können wir die Zuckereinnahme mit dem Suchtverhalten verknüpfen?

Entwicklung von Suchtmitteln

Als Charles Darwin die Evolutionstheorie postulierte, schlug er vor, ein Merkmal würde sich entwickeln, wenn es zum Überleben beitragen und den Fortpflanzungserfolg einer Art erhöhen würde. Pflanzen haben Schutzmaßnahmen entwickelt, um Pflanzenfresser daran zu hindern, sie zu fressen. Beispielsweise verursachen einige Alkaloide, die der Pflanze einen bitteren Geschmack verleihen, bei den meisten Tierarten im Tierreich (44, 45). Nichtsdestotrotz nahmen viele Tierarten, einschließlich Hominiden, sowie prähistorische Menschen geringere Mengen toxischer Substanzen auf und erzielten Vorteile für ihr eigenes Überleben (45). So kam es zu einer Koevolution, da sich bei Tieren verschiedene Merkmale zum Nachweis kalorienhaltiger Nährstoffe (z. B. Kohlenhydrate) entwickelten, und es entwickelten sich Merkmale, die die Aufnahme einer geringen Menge toxischer Pflanzen erlaubten, um Krankheiten zu verhindern oder die körperlichen Bedingungen zu verbessern (45). Dies würde das Kauen von Kokain- oder Tabakblättern durch Ureinwohner in Amerika erklären. Dies würde ihnen eine bessere körperliche Fitness ermöglichen, um mit Müdigkeit fertig zu werden, und eine bessere Chance, Beute zu fangen oder Nahrung zu finden (44). Man könnte argumentieren, dass wir ebenso wie unsere Abhängigkeit von Nahrungsmitteln zum Überleben teilweise auf bestimmte giftige Pflanzen angewiesen waren. Was hat sie süchtig gemacht? In Analogie zu den Nährstoffen lernte der Mensch, wie man diese giftigen Pflanzen verarbeitet, und erhöht deren Wirksamkeit, wie es in der heutigen Zeit der Fall ist, indem man Drogen und Nahrungsmitteln eine herausragende lohnende Reaktion verleiht. In beiden Fällen (Nahrung oder Drogen) ist es zu einem „evolutionären Missverhältnis“ gekommen, durch das die Menschentechnologie die Umweltbedingungen viel schneller ändern konnte als die Veränderungen, die in unserem zentralen Nervensystem auftreten (46, 47). Zu Beginn unserer Evolution hat sich die Einnahme von Nahrungsmitteln oder Medikamenten letztendlich als positive Verstärkung erwiesen und gewöhnliche neuronale Schaltkreise zur Belohnung entwickelt, und dies hat sich im Laufe der Zeit nicht geändert, da sie ähnliche neuronale Mechanismen im Suchtverhalten teilen (48-50).

Neuronale Schaltkreise zur Belohnung

Das limbische System besteht aus verschiedenen Hirnregionen, die verschiedene Aspekte von Emotionen betreffen. Historisch beinhaltete es einen bidirektionalen Weg zwischen Hippocampus und Hypothalamus (51). Im Laufe der Zeit wurden dem Kreislauf weitere Strukturen hinzugefügt, darunter die Amygdala, der Nucleus Accumbens (ventrales Striatum) und der präfrontale Kortex. Die Funktionen dieser Strukturen sind komplex und ihre vielfältigen Wirkungsmechanismen werden noch geklärt. Verschiedene Neurotransmitter in diesem Kreislauf (wie GABA, Glutamat und Opioide) sind an verschiedenen Aspekten der Belohnung beteiligt (52, 53) jedoch hat der dopaminerge Weg vom ventralen Tegmentalbereich (VTA) zum Nucleus Accumbens (NAc) die größte Aufmerksamkeit in der Belohnungskaskade (54-60). Zusammenfassend kann gesagt werden, dass das Blockieren des dopaminergen Pfads zwischen dem VTA und dem NAc die instrumentelle Reaktion auf Nahrung hemmt und zur Grundlage der Dopamin (DA) -Hypothese der Belohnung (61). Später haben Studien gezeigt, dass „Belohnung“ ein vager Begriff ist (62) bestehend aus mindestens drei Komponenten: Hedonik („Liken“), Verstärkung (Lernen) und Motivation (Anreiz, „Wollen“) (63). DA in der NAc scheint eine überwiegende Rolle in den letzten beiden Komponenten zu spielen (Lern- und Anreizmotivation) und weniger in der ersteren (Hedonik), wo das Opioid- und GABA-System eine stärkere Rolle zu spielen scheint (64, 65).

Lebensmittel "belohnen" und Accumbens Dopamin

Obwohl der genaue Beitrag von Accumbens DA zur Belohnung noch unklar ist, stimmen die meisten Forscher darin überein, dass er am Fütterungsverhalten beteiligt ist. Beispielsweise haben Originalstudien in den 1970er Jahren gezeigt, dass eine Läsion im striatonigralen DA-Weg mit 6-OH-Dopamin eine tiefgreifende Aphagie und Adipsie hervorrief (66). Dieser Befund wurde später bei DA-defizienten Mäusen bestätigt, die ebenfalls hypoaktiv, aphagisch und adipsisch wurden (67). In ähnlicher Weise erhöht das Drücken auf den Hebel für Futterpellets bei Tieren die DA-Freisetzung in der NAc (68-70) jedoch nicht während der Rattenfutterung (70, 71) was darauf hindeutet, dass DA in den accumbens instrumentelles Lernen regelt. Andere haben beobachtet, dass Accumbens DA während der Rattenfutterfütterung nur dann zunimmt, wenn Ratten die Nahrung entzogen wurde (72, 73) oder in der Nähe von wohlschmeckenden Lebensmitteln (74-81). Interessanterweise nimmt die Zunahme der DA während des Genusses stark schmackhafter Speisen nach wiederholter Exposition ab (74, 75, 79) und dies wird zurückgegeben, wenn schmackhafte Speisen auf eine andere umgestellt werden (82) was eine Rolle dieses Neurotransmitters in der NAc für die Erkennung von Neuheiten anbelangt. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass DA-Neuronen auf die Exposition eines neuartigen Lebensmittels reagieren, und wenn dieses neuartige Lebensmittel mit einem Hinweis kombiniert wird, induziert ein Nahrungsmittel allein in einer nachfolgenden Exposition keinen neuronalen Schuss, während dies allein der Hinweis ist, was auf DA-Neuronen schließen lässt an konditioniertem Lernen beteiligt (83, 84). Cue-belebende Essensuche kann als anpassungsfähig angesehen werden, aber das unangepasste Essen in Abwesenheit von Hunger bildet die Grundlage für die FA-Hypothese. Es hat sich gezeigt, dass ein begrenzter oder intermittierender Zugang zu stark schmackhaften Lebensmitteln die Reaktion auf diese Lebensmittel verstärkt, was Auswirkungen auf die Folgen extremen Diätverhaltens beim Menschen hat (85).

Ein weiteres Übergewicht an Evidenz für das Engagement von Accumbens DA beim Fütterungsverhalten ergibt sich aus Studien mit origenigenen Peptiden. Es ist bekannt, dass einige Peptide in verschiedenen Hirnarealen das Fütterungsverhalten einleiten können, beispielsweise fördert die paraventrikuläre Injektion von Galanin, Ghrelin oder Opioiden die Nahrungsaufnahme, selbst wenn die Ratten gesättigt sind (86-92). Diese Peptide, die systemisch oder lokal in die paraventrikulären Kerne injiziert wurden, erhöhten den NAc DA (93-95). Umgekehrt verringerte die lokale Injektion von Cholecystokinin (CCK), einem anorexigenen Peptid, die DA-Freisetzung in der NAc (96). Es scheint, dass accumbens DA im vorausschauenden Verhalten eine größere Rolle spielt als im Konsumverhalten. Von Magen stammendes Ghrelin hat bekannte Wirkungen auf orexigene Neuronen im Hypothalamus, und Rezeptoren wurden im VTA, Hippocampus und Amygdala (97, 98). Ghrelin scheint an der Belohnung von Aspekten des Essens beteiligt zu sein, die sich von homöostatischen Mechanismen unterscheiden, die den Verbrauch von Nahrungsmitteln fördern, wenn die Energiespeicher niedrig sind. Daher kann es ein wichtiger Treiber für die Motivationsaspekte sein ("wollen"), schmackhafte Nahrungsmittel zu konsumieren, die über den Stoffwechselbedarf hinausgehen (99, 100).

Schließlich hat die pharmakologische Manipulation des DA-Systems zu widersprüchlichen Ergebnissen geführt. Einerseits kann die direkt in den NAc injizierte DA das Aufnahmeverhalten erhöhen (101, 102). Andere waren jedoch nicht in der Lage, das Fütterungsverhalten zu ändern, wenn spezifische DA-Agonisten oder -Antagonisten verwendet wurden (103, 104). Kürzlich haben chemogenetisch aktivierende DA-Neuronen in der VTA, die auf die NAc projizieren, die Fütterungsmuster unterbrochen (105). Zum Teil zeigen diese unterschiedlichen Ergebnisse, dass es sehr schwer ist anzunehmen, dass nur ein Neurotransmitter oder Hormon für das Fahrverhalten verantwortlich ist.

Funktionsstörung des dopaminergen Systems bei adipösen Personen

Ermittler können Tiere identifizieren, die bei einer 5-Tages-Gewichtszunahme bei fettreicher Diät (OP-Ratten) fettleibig sind (106). Bei diesen OP-Ratten wurde ein Defizit an Exozytosemechanismen im DA-Neuron festgestellt sowie eine Abnahme der Accumbal-DA-Basalwerte (107, 108). In ähnlicher Weise zeigten Ratten, die mit einer „Cafeteria-Diät“ fettleibig gemacht wurden, verringerte Basalspiegel von DA in der NAc und zeigten eine abgestumpfte DA-Reaktion auf den Geschmack von Rattenfutter, während sie die DA-Freisetzung als Reaktion auf eine äußerst schmackhafte Nahrung erhöhten (109). Humanstudien mit Neuroimaging zeigten, dass adipöse Patienten eine geringere Empfindlichkeit der Accumbens-DA hatten (110) und eine Verringerung der Verfügbarkeit des DA-D2-Rezeptors (111, 112). In mehreren Studien wurde der Begriff „Belohnungsdefizit-Syndrom“ verwendet, um eine genetische Dysfunktion des DA-D2-Rezeptors zu beschreiben, die zu substanzsuchendem Verhalten (Nahrung, Arzneimittel) beim Menschen führt (113-115). Variationen im DA-D2-Gen wurden auch mit Impulsivität und einer Präferenz für geringere sofortige Belohnungen im Vergleich zu größeren, aber verzögerten (assoziierten Verzögerungen) in Verbindung gebracht (Verzögerungsrabattierung) (116). Es ist möglich, dass fettleibige Personen die depressiven DA-Basalwerte ausgleichen, indem sie wohlschmeckende Nahrungsmittel zu viel essen (57). Umgekehrt hemmt eine optogenetisch induzierte Erhöhung der basalen DA-Freisetzung das Konsumverhalten (117). Wie können diese Ergebnisse mit anderen Studien in Einklang gebracht werden? DA wird phasisch und tonisch mit möglichen divergenten Aufgaben (118, 119). Basale DA-Spiegel bestimmen wahrscheinlich die tonische Reaktion des Systems und können daher eine vollständige gegenteilige Reaktion bewirken.

Suchtmittel und Accumbens Dopamin

Die meisten Suchtdrogen aktivieren den VTA-NAc-Weg, unabhängig davon, ob sie systemisch injiziert werden (120) oder lokal in den accumbens (121, 122). Darüber hinaus werden Medikamente, die die DA-Freisetzung in der NAc erhöhen, auch selbst verabreicht (123-126). So erhöhen Suchtmedikamente wie Lebensmittel die DA-Freisetzung im NAc. Bei Medikamenten tritt diese Erhöhung jedoch jedes Mal wiederholt auf, wenn sie verabreicht wird, verglichen mit einer Abnahme der Freisetzung, die bei schmackhaften Lebensmitteln beobachtet wird. Blunted-striatale DA und verminderte Verfügbarkeit des DA-D2-Rezeptors (gemessen mit Radiotracers als Bindungspotenzial relativ zu nichtspezifischer Bindung) wurden wiederholt in Positions-Emissions-Tomographie (PET) -Scans von drogensüchtigen Menschen festgestellt und sind wahrscheinlich sowohl ein Ergebnis als auch eine Ursache einer Suchtstörung (127). Angesichts der Ähnlichkeiten menschlicher PET-Scans zwischen Drogenkonsumenten und adipösen Probanden (128), zusätzliche Forschung ist erforderlich, um neurobiologische Risikofaktoren für suchtabhängiges Essen zu identifizieren. Tierstudien legen nahe, dass der übermäßige Konsum eines jeden ein prädisponierender Faktor für den anderen sein kann (129, 130).

Accumbens Acetylcholin und Sättigungssignal

Acetylcholin (ACh) wird von lokalen Interneuronen freigesetzt, die weniger als 2% der Neuronen in der NAc (131, 132). Sie haben eine ausgedehnte axonale Arborisierung und bilden Synapsen im mittleren Nervengewebe (spiny output neuron) (133). Die Idee, dass ACh die DA-Funktion im Striatum ablehnt, stammt aus der Erforschung der Parkinson-Krankheit (PD). Es ist bekannt, dass Anticholinergika (Antimuskarinika) die ersten Medikamente waren, die bei der Behandlung von PD verwendet wurden, die hauptsächlich M1-Rezeptoren antagonisieren (134, 135). Dies weist darauf hin, dass DA normalerweise striatale ACh-Interneurone hemmend wirkt, wie bei Ratten gezeigt wurde (136). Zusätzlich wird L-Dopa-induzierte Hyperlocomotion bei DA-defizienten Mäusen durch cholinergische Agonisten unterdrückt (137). Anticholinergika werden separat missbraucht (138) wahrscheinlich durch Erhöhung der DA-Aktivität im Striatum (139), so besteht wahrscheinlich eine antagonistische Verbindung zwischen DA und ACh im NAc und Striatum.

ACh in der NAc scheint einen modulatorischen Effekt auf das Futterverhalten zu haben. Während der freien Fütterung erhöhte sich die ACh am Ende einer Mahlzeit (72) und während der Aufnahme einer schmackhaften Nahrung erreichte sie ein Maximum, nachdem das Tier aufgehört hatte zu fressen (79, 140). Dieses Inkrement verschwand bei schein-gefütterten Tieren, die eine Magenfistel geöffnet hatten, im Vergleich zu Kontrollen mit einer geschlossenen Magenfistel (141). Bilaterale Perfusion in der NAc des indirekten ACh-Agonisten Neostigmin reduzierte die Nahrungsaufnahme bei Tieren, denen die Nahrungsaufnahme fehlt (142). Umgekehrt führte die Läsion des cholinergen Interneurons in der NAc mit einem spezifischen Toxin (AF64A) zu einer signifikanten Erhöhung der Nahrungsaufnahme (142). Darüber hinaus erhöhte die Injektion der anorektischen Wirkstoffkombination Phentermin / Fenfluramin die ACh-Freisetzung in der NAc (143). Alle diese Ergebnisse legen nahe, dass ACh in der NAc wahrscheinlich Sättigung signalisiert. Vor kurzem fanden Forscher heraus, dass die Steigerung der Aktivität des cholinergen Interneurons im NAc den genussvollen Nahrungsverbrauch senkte, was die Hypothese stützt, dass NAc-ACh als Stoppsignal wirkt (144).

Was passiert, wenn Nahrung zu einem aversiven Reiz wird? Unter Verwendung eines konditionierten Geschmacksversuchs-Paradigmas wurde gezeigt, dass der aversive Stimulus (in diesem Fall Saccharin) die DA-Freisetzung verringern würde (78) bei gleichzeitiger Erhöhung der ACh-Leistung (145). Darüber hinaus reicht die Injektion von Neostigmin (indirekter ACh-Agonist) aus, um eine konditionierte Geschmacksabneigung hervorzurufen (146). Daher bedeutet eine Erhöhung der DA gleichzeitig mit einer Erhöhung der ACh-Freisetzung in der NAc Sättigung (Stopp). Wenn jedoch die Freisetzungsänderung dieser Neurotransmitter divergent ist (Abnahme der DA und Erhöhung der ACh), wird der Stimulus aversiv (140). Zusammengenommen bewirkt die Tierfütterung eine anfängliche und langanhaltende Erhöhung der DA-Freisetzung, gefolgt von einer Erhöhung der ACh-Ausgangsleistung, die eine Sättigung signalisiert, wodurch sich das Tier zufrieden fühlt (DA-Freisetzung) und das Verhalten stoppt (ACh).

Auswirkung von Missbrauchs- und Entzugsmitteln auf die Freisetzung von Acetylcholin im NAc

Drogenabhängige üben unterschiedliche Reaktionen auf das akute cholinerge Interneuron aus. Man könnte diese Medikamente durch ihre Wirkung auf die Fütterung trennen, zum Beispiel wird die ACh-Freisetzung im NAc verringert oder nicht verändert, wenn das Medikament die Nahrungsaufnahme erhöht (Opioide, Alkohol, Benzodiazepine) (147-150) während diejenigen, die als anorektisch wirken (Kokain, Amphetamin, Nikotin), den gegenteiligen Effekt erzeugen, eine Erhöhung der ACh-Freisetzung (142, 151-153). Darüber hinaus erhöhte die cholinerge Ablation in der NAc die Empfindlichkeit gegenüber Kokain (154). Was bei den meisten Suchtmitteln üblich ist, ist, dass während des Drogenentzugs ACh im NAc erhöht wird (147, 149-151, 155). Darüber hinaus verhindert ein verbessertes Funktionieren des ACh-Interneurons im NAc das Suchtverhalten von Kokain und Morphin (156). Die erhöhte Freisetzung von ACh in der NAc tritt gleichzeitig mit einer Abnahme der DA-Freisetzung auf (150, 151, 155, 157), identisch mit der Reaktion, die während einer konditionierten Geschmacksaversion beobachtet wurde.

Was ist der Unterschied zwischen Nahrungsmitteln und Suchtmitteln?

Erstens hat das Ernährungsverhalten, wie auch bei anderen „natürlichen“ Verhaltensweisen, ein Sättigungssystem, das durch die mechanischen Einschränkungen des Magens und der Peptide wie CCK, die Sättigung signalisieren, bereitgestellt wird, während Suchtmedikamente dies offenbar nicht tun. Zweitens scheint die angenehme Wirkung selbst in Gegenwart einer wohlschmeckenden Mahlzeit gleichzeitig mit einem Abstumpfen der DA-Reaktion zu schwinden (74, 75, 79, 82) auch wenn in manchen Fällen „sensorisch-spezifische Sättigung“ nach Einführung eines neuartigen Lebensmittels zu einem fortgesetzten Konsumverhalten führen kann (82). Schließlich ist der DA-Anstieg während einer Mahlzeit geringer als bei der Verabreichung von Medikamenten. Missbrauchsmedikamente setzen nicht nur striatale DA frei, sondern blockieren oder kehren die Wiederaufnahme der DA wieder zurück, wodurch eine stärkere Verstärkung durch den euphorischen Zustand entsteht (158). Einige Autoren haben das Argument vorgebracht, dass es keine konkreten Anhaltspunkte für den Rückzug aus der Nahrung gibt, insbesondere im Vergleich zu Drogen wie Opioiden (159) und dass das Verlangen nach Nahrungsmittelsüchtigkeit die Gefahr schwerwiegenderer Suchtprobleme (160). Andere Argumente gegen FA haben vorgeschlagen, dass "Esssucht" eher verhaltensorientiert als substanzbedingt ist (161). Der Nachweis des Entzugs in Tiermodellen wird nachstehend überprüft.

In Anbetracht dessen, dass die Adoleszenz eine kritische Phase der Entwicklung des Nervensystems ist, scheint es, als ob die Saccharoseeinwirkung während dieser Zeit (Nagetiere vom Tag nach der Geburt 30-46) zu einer eskalierten Einnahme während der Expositionsperiode und einer nachfolgenden Abnahme der c-Fos-immunreaktiven Zellen führt der NAc (gemessen am Tag nach der Geburt 70), der an der Verarbeitung hedonischer Eigenschaften süßer Lebensmittel beteiligt ist (162). In diesem Experiment konsumierten erwachsene Ratten nach erhöhter Exposition im Jugendalter weniger Zucker, was mit anderen Befunden übereinstimmt (163, 164). Diese Studien zeigen auch, dass zuckerbelastete Jugendliche eine höhere Präferenz für Kokain haben (164) aber kein Alkohol (163) im Erwachsenenalter. Unterschiede in den neurobiologischen Substraten, die dem Aufnahmeverhalten von Nahrungs- und Drogenmissbrauch zugrunde liegen, werden wahrscheinlich eher durch Änderungen des Motivationsaspekts der Nahrungsaufnahme als durch Defizite bei der hedonischen Verarbeitung erklärt (162). Diese Ergebnisse deuten auf Defizite in der „Liking“ -Komponente von süßen Speisen und Getränken hin, die einen Einblick in unser Verständnis von belohnungsbedingten Störungen bietet. Interaktionseffekte zwischen der genetischen Veranlagung zur Sucht und der Exposition gegenüber Zucker während des Jugendalters aufgrund des „fehlenden“ Mechanismus im Erwachsenenalter erfordern weitere Untersuchungen.

Kann Zucker süchtig machen?

Bevor wir uns für Zucker als Suchtmittel entscheiden können, müssen wir zuerst die Sucht definieren, die jetzt als Substanzgebrauchsstörung (SUD) bezeichnet wird. Die American Psychiatric Association definiert Sucht in ihrer Website für Patienten und Familien als "eine komplexe Erkrankung, eine Gehirnerkrankung, die sich durch zwanghaften Substanzgebrauch trotz schädlicher Konsequenzen manifestiert." Operativ nutzen Experten das Diagnose- und Statistikhandbuch für psychische Störungen ( DSM) als Instrument zur Vereinheitlichung diagnostischer Kriterien im klinischen und / oder experimentellen Design. Die aktuelle Version dieses Handbuchs, das als DSM-5 bekannt ist, enthält einen Abschnitt für SUD und elf Kriterien für die Diagnose. Ein Patient muss mindestens zwei dieser Kriterien erfüllen. Diese elf Kriterien lassen sich wiederum in vier größere Gruppen einteilen (165) (siehe Tabelle ​Table11).

Diese Richtlinien sollen bei der Diagnose von Patienten helfen, die Wissenschaftler verwenden sie jedoch in Tiermodellen und verwerfen diejenigen, die für das menschliche Verhalten spezifisch sind (dh soziale Beeinträchtigung). Unser Tiermodell für Zuckersucht besteht aus Nagetieren mit eingeschränktem Zugang zu 10% Zucker oder 25% Glucoselösung während eines 12-h-Zeitraums, der 4 h in den aktiven Zyklus startet (wie Bart Hoebel "Tiere ohne Frühstück" für 21-Tage bemerkt) ( Einzelheiten des Protokolls können in Avena et al. gefunden werden (166). Wir können folgende Kriterien prüfen, die unser Modell erfüllt:

1. Behinderung der Kontrolle:

1. Verwenden Sie größere Mengen und länger als vorgesehen: Normalerweise erhöhen Ratten ihre Zuckereinnahme schrittweise von einem anfänglichen 37-ml auf einen 112-ml-Tag 11, wenn sie eine Asymptote erreichen, die für die nächsten 10-Tage anhält (79, 167). Eskalation kann nicht auf eine leichter zu bewältigende Neophobie zurückgeführt werden. Darüber hinaus trinken Versuchs- und Kontrolltiere in der ersten Stunde des ersten Tages etwa 6 mL und verdoppeln sich an Versuchspersonen (über 12 mL) am Tag 21, während Kontrollen (ad lib sugar) am gleichen Tag die gleichen 6 mL tranken (79, 167). Diese Erhöhung könnte als "Binge" (168). Das gastrointestinale System hat natürlich intrinsische mechanische Beschränkungen, die die während der Eskalation einer Zuckerlösung verbrauchte Menge begrenzen. Wenn die Reste umgangen werden (dh mit einer Magenfistel), werden die Ratten in der ersten Stunde über 40 mL reizen (141). Also imitiert die intermittierende Verabreichung von Zucker die für die Selbstverabreichung von Arzneimitteln verwendeten Medikamente (169) und erzeugt ein „binge“ -Muster der Einnahme, das dem zwanghaften Verhalten bei Drogenmissbrauch ähnelt (170, 171). Binge-ähnliche Verbrauchsmuster von Saccharose wurden mit einer verringerten dendritischen Länge der NAc-Schale in Verbindung gebracht, die die Bildung erhöhter exzitatorischer Inputs unterstützt (172). Die Fähigkeit von Ghrelin, direkt mit der DA-Belohnungsschaltung und der Expression des ACh-Rezeptor-Gens im VTA zu interagieren, wurde in die Motivationsaspekte der Fütterung unter Bedingungen mit hohem Zuckergehalt einbezogen (173), was mit der Feststellung übereinstimmt, dass Ghrelin für die Belohnung mit Alkohol notwendig ist (174, 175) und Drogenmissbrauch (176). Ein Nachteil dabei ist, dass wir in unserem Tiermodell die "Absicht" nicht so bestimmen können, wie sie beim Menschen bewertet werden kann. Daher ist "beabsichtigt" eine Annahme.
2. Craving: Im Cambridge Wörterbuch als „starkes Gefühl, etwas zu wollen“ oder „Lustgefühl“ definiert. Unter Laborbedingungen wird es als Motivation („Wollen“) definiert, um eine missbrauchte Substanz zu erhalten (177) und wird indirekt in Tiermodellen mit instrumentellem Verhalten untersucht. In einem Fall drücken Ratten die Presse selbst, um Missbrauchsmedikamente zu verabreichen, und wenn sie gezwungen werden, sich zu enthalten, drücken sie die Messlatte weiter, obwohl sie nicht belohnt werden (Resistenz gegen das Aussterben). Zweitens drücken Ratten leicht die Stange in Gegenwart eines Cues, das zuvor mit dem Medikament in Verbindung gebracht wurde (Inkubation) (178-182). Ein drittes Paradigma, das ursprünglich in der Alkoholabhängigkeit eingesetzt wurde, ist der Alkoholentzugseffekt (ADE). Alkoholtrinkende Ratten erhöhen ihren Konsum nach einer Abstinenzperiode (181, 183). Experimente, die an Ratten durchgeführt wurden, die darauf trainiert waren, auf Saccharose anstelle von Missbrauchsdrogen zu reagieren, zeigten eine Resistenz gegen Aussterben und Inkubation ähnlich wie Kokain (184). Darüber hinaus wurde die Inkubationsreaktion durch die Verabreichung von Naloxon abgeschwächt, was zugunsten der endogenen Opioidbeteiligung beim Zuckerwunsch (185). Außerdem zeigten Ratten, die mit dem Trinken einer nicht-kalorischen Lösung (Saccharin) trainiert wurden, eine Inkubation. Folglich hängt das Phänomen vom Geschmack (hedonisch) und nicht nur vom Kaloriengehalt der Lösung ab (186). Schließlich zeigten Ratten, die für 28-Tage trainiert wurden, um eine Sucroselösung zu trinken, und während 14-Tagen beraubt worden waren, einen zu ADE analogen Zuckerentzugseffekt (187). Diese Ergebnisse sind ein indirektes Maß für die Motivation für die Verwendung von Zucker (Craving) und erfüllen eines der DSM-5-Kriterien für SUD. Craving ist eng mit hohen Rückfallraten bei Drogenmissbrauch verbunden (171) und jetzt mit Zucker.

• B. Soziale Beeinträchtigung (Bewertung mit Tiermodell nicht möglich).
• C. Fortgesetzte Verwendung trotz Risiko:

1. Gefährlicher Gebrauch: Im Zusammenhang mit Drogenmissbrauch wird ein konditioniertes Unterdrückungsparadigma als Indikator für zwanghaftes Verhalten verwendet und belegt indirekt die Kraft des Verlangens (168). Die Tiere suchen trotz eines aversiven konditionierten Stimulus eine Droge (z. B. Kokain) (188). Die Ergebnisse zum Saccharoseverbrauch sind nach diesem Paradigma umstritten. Einerseits wurde festgestellt, dass der konditionierte Stimulus die Zuckeraufnahme unterdrückte, was darauf hindeutet, dass das Tier das Risiko nicht eingehen würde (188). In diesem Fall wurden Ratten trainiert, um Saccharose mit einem Kettensuchplan zu erhalten, der dem Kokainkonsum entspricht, und der konditionierte Stimulus unterdrückte die Saccharosegabe sowie die erhöhte Latenzzeit. In diesem Paradigma wissen wir jedoch nicht, ob Ratten dies waren zuckerabhängig oder nicht. Inzwischen haben andere festgestellt, dass Mäuse, die sich auf einer sehr schmackhaften Nahrungsmitteldiät befinden, unempfindlich gegenüber dem aversiven konditionierten Stimulus (189-191) oder würde einer unangenehmen Umgebung widerstehen, um Zugang zu der Mahlzeit zu erhalten (192). Weitere Forschung ist erforderlich, um zu bestimmen, ob zuckerabhängige Ratten einen aversiven Stimulus für die Suche nach der Zuckerlösung aushalten.

• D. Pharmakologische Kriterien:

1. Toleranz: ist die allmähliche Abnahme der Reaktion auf ein Medikament, das eine Erhöhung der verbrauchten Dosen erfordert, um die gleiche Anfangswirkung zu erzielen (168, 193). In unserem Modell eskalierten die Ratten schrittweise ihre Zuckereinnahme, wie oben erläutert, und es spricht wahrscheinlich für eine Toleranzwirkung (79, 167).
2. Entzug: Entspricht einer Reihe von Anzeichen und Symptomen, die ein Drogenkonsument zeigt, wenn das Medikament ausgesetzt oder der spezifische Antagonist injiziert wird. Bei Tieren sind die Anzeichen für einen Opiatentzug, der entweder spontan oder durch einen spezifischen Antagonisten (dh Naltrexon, Naloxon) induziert wird, eine der am klarsten definierten. Dazu gehören: Hundeschütteln, Zähneklappern, Piloerektion, Durchfall, Putzen, Aufziehen, Winden (149). Zwei weitere Symptome beim Entzug von Opiat sind Angststörungen und Verhaltensstörungen. Ersteres wird bei Ratten unter Verwendung des Plus-Labyrinths abgeleitet und misst die Zeit, die in den offenen oder geschlossenen Armen verbracht wird (194). Der spontane und Naloxon-induzierte Entzug von Opiaten bei Ratten verringerte die Erkundung der offenen Arme und bestätigte die anxiogenetische Wirkung nach Absetzen des Arzneimittels (195). Das letztere Symptom wird mit dem Test zum erzwungenen Schwimmen untersucht und die Zeitdauer des Schwimmens überwacht (196). Der Entzug von Morphin bewirkt eine längere Steigerung der Immobilität bei Ratten, was die Verhaltensdepression bestätigt, die bei Suspendierung des Medikaments induziert wurde (197).

Zucker wirkt höchstwahrscheinlich als Analgetikum, indem es endogene Opioide freisetzt (198). Daher ist es sinnvoll, nach Anzeichen von Opiatentzug bei Ratten zu suchen, die von Zucker oder wohlschmeckenden Lebensmitteln abhängig sind (199). Die Injektion von Naloxon bei zuckerabhängigen Ratten führte zu mehreren Symptomen des Opiatentzugs und einer angstartigen Reaktion auf das Plus-Labyrinth (200, 201). In ähnlicher Weise erzeugte Zuckerentzug (analog zum spontanen Drogenentzug) Anzeichen für einen Opiatentzug, einschließlich angstähnlicher Verhaltensweisen (200, 202). Erst kürzlich wurden Entzugserscheinungen beim Menschen, die die Kriterien für FA erfüllen, durch vorhersagendes Referenz-Reset (Allostase), das durch den rostral anterioren cingulären Cortex und den dorsalen lateralen präfrontalen Cortex kontrolliert wird, aufgeklärt (203).

Neurochemisch geht der Morphin-Entzug mit einer Abnahme der Accumbens-DA-Freisetzung bei gleichzeitiger ACh-Zunahme einher (147, 149, 157). Eine gleiche Reaktion wurde beobachtet, wenn Ratten, denen Zucker ausgesetzt war, Naloxon injiziert wurden oder Zucker200-202), die die Beteiligung des endogenen Opioidsystems an der Entwicklung der Zuckerabhängigkeit bestätigt.

Weitere Aspekte der Zuckersucht sind vergleichbar mit der Drogensucht

Bislang erfüllt dieses Modell der Zuckersucht fünf der im DSM-5 festgelegten Kriterien. Zusätzlich zu den klinischen Kriterien werden im Tierversuch andere Verhaltens- und neurochemische Merkmale beobachtet, die wir im Folgenden diskutieren werden.

Die Verhaltenssensibilisierung ist ein Phänomen, das mit mehreren Facetten der Drogenabhängigkeit zusammenhängt, und besteht in einer langanhaltenden Steigerung der Bewegungsaktivität nach wiederholter Verabreichung von Psychostimulanzien oder Opioiden (204-206). Mit einem Drogenmissbrauch sensibilisierte Tiere zeigen oft die gleiche Hyperaktivität, wenn ein anderes Medikament injiziert wird. Dies wurde als Kreuzsensibilisierung bezeichnet und tritt zwischen verschiedenen Suchtdrogen auf (207). Zum Beispiel zeigten Ratten, die gegen 9-Delta-Tetracannabinol sensibilisiert wurden, ein sensibilisiertes Verhalten, wenn Morphin injiziert wurde (208). Ebenso sind gegen Kokain sensibilisierte Ratten gegenüber Ethanol kreuzsensibilisiert und umgekehrt (209). Vergleichbar mit Missbrauchsdrogen zeigen zuckerabhängige Ratten eine Kreuzsensibilisierung gegen Missbrauchsdrogen und umgekehrt. Zum Beispiel zeigen Ratten, die nach einem intermittierenden Zuckerprogramm gehalten werden, eine Kreuzsensibilisierung gegenüber Amphetamin (210) und gegen Amphetamin sensibilisierte Ratten erhöhen ihre Bewegungsfähigkeit, wenn sie 10% Sucroselösung ausgesetzt werden (211). Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass die Einnahme von Saccharose die durch Kokain und Ethanol induzierte Sensibilisierung des Verhaltens verbessert (212, 213). Daher fördert intermittierender Zucker das Verhalten, das bei Missbrauchsmitteln beobachtet wird.

Die menschliche Forschung zur Verhaltenssensibilisierung wurde verwendet, um die fortschreitende Natur des Drogenkonsums und die Rolle des internen und externen Cueing im Motivationsprozess zu erklären. Kalorienreiche Nahrungsmittel lösen die stärkste DA-Reaktion aus. Es wurde jedoch vorgeschlagen, dass nur eine Teilmenge anfälliger Personen für Verhaltenssensibilisierung konditioniert wird (214) wahrscheinlich aufgrund genetischer Variabilität im dopaminergen System. Es gibt immer noch einige Debatten, ob Einzelpersonen unter Bedingungen der Belohnungshyposensitivität anfälliger sind (215) oder Überempfindlichkeit (216). Es wurde auch diskutiert, dass die Energiedichte, nicht aber der Zucker, die wichtigste Rolle bei der Bestimmung des Belohnungswerts von Nahrungsmitteln spielt (217).

Die Gateway-Hypothese behauptet, dass legale Drogen (Alkohol oder Nikotin) vor dem Konsum von Cannabinoiden und Cannabinoide vor anderen illegalen Drogen stehen (218). In Tiermodellen des Drogenmissbrauchs scheint dieses Phänomen mit einer Kreuzsensibilisierung verbunden zu sein. Statt die Bewegungsaktivität zu erhöhen, erhöht es die Einnahme eines anderen Arzneimittels („konsumatorische Kreuzsensibilisierung“) (168). Beispielsweise erhöhte die Exposition gegenüber Cannabis bei jungen erwachsenen Ratten die Opiataufnahme bei Erwachsenen (219). In einem separaten Experiment verstärkte die Präexposition von Ethanol die Kokainselbstverabreichung bei erwachsenen Mäusen (220, 221). Zuckerabhängige Ratten, die gezwungen waren, sich zu enthalten, verstärkten ihre 9-Ethanol-Einnahme. In diesem Fall scheint Zucker ein Tor zum Alkoholkonsum zu sein (222).

Andere neurochemische Ähnlichkeiten zwischen Missbrauchsdrogen und zuckerabhängigen Ratten wurden beobachtet. Wie bereits in dieser Übersicht beschrieben, reagiert die DA-Reaktion auf schmackhafte Nahrungsgewohnheiten nach wiederholter Exposition (74, 79) jedoch, wenn Zucker intermittierend verabreicht wird, verschwindet dieser Effekt, und wie Drogenmissbrauch steigt auch DA an, wenn das Tier Zucker ausgesetzt wird (79).

Änderungen in den Eigenschaften von mu-Opioid und DA (D1 und D2) sind auch in verschiedenen experimentellen Modellen des Drogenmissbrauchs aufgetreten. Beispielsweise korrelierte die wiederholte Kokainanwendung mit der Hochregulierung von Mu-Opioid-Rezeptoren (MORs) und der erhöhten Bindung von DA-D1-Rezeptoren (223). Die Selbstverabreichung von Kokain bei Affen erhöhte die DA-D1-Dichte und verringerte die DA-D2-Rezeptoren (224). Für den DA-D1-Rezeptor wurden jedoch widersprüchliche Ergebnisse festgestellt, während bei kokainabhängigen Patienten eine konsistente Herunterregulierung des DA-D2-Rezeptors auftrat (225), ebenso wie Humanstudien (112, 226-229). In unserem intermittierenden Zuckermodell wurde eine Zunahme der DA-D1- und MOR-Bindung mit einer entgegengesetzten Reaktion bei der DA-D2-Bindung festgestellt (167). Studien zeigen im Nachhinein eine Abnahme der DA-D2-mRNA oder der Bindung in der Nac von Zucker- und Maissiruptrinkern mit hohem Fructoseanteil, während die MOR-mRNA nur bei Maissiruptrinkern mit hohem Fructosegehalt zunahm (230-232). Deshalb teilen schmackhafte Nahrungsmittel und Missbrauchsmedikamente ähnliche Neurotransmittersysteme mit Änderungen der DA-Freisetzung sowie der Rezeptorfunktion.

Zusammenfassend erfüllen Ratten im intermittierenden Zeitplan für Zuckerzugang fünf der elf Kriterien des DSM-5 und induzieren andere Gehirnveränderungen, die den Missbrauchsmitteln ähneln. Die Bestätigung, dass Zucker süchtig machen kann, spielt also eine Schlüsselrolle im umfassenderen Konstrukt der „Ernährungssucht“, zumindest in diesem Tiermodell. Im Folgenden werden ein kurzer Überblick über die Personendaten sowie einige Argumente gegen die FA zusammengefasst.

Suchtpotenzial von höchst schmackhaften Lebensmitteln im Zusammenhang mit dem Einfluss der Mutter

Angesichts ethischer Einschränkungen können prospektive Studien, die die Auswirkungen extremer diätetischer Ungleichgewichte (zuckerhaltig oder fettarm) während der Schwangerschaft eines Menschen untersuchen, nicht durchgeführt werden. Nagetiermodelle zeigen, dass solche extremen Nahrungsgewohnheiten (zucker- und / oder fettreich) die Entwicklung des Fötus beeinflussen können, indem sie einen „Suchttransfer“ von der Mutter auf das Neugeborene belegen (233). Diese Tierversuche unterstreichen die Bedeutung biologischer Prozesse (Fehlen sozialer Faktoren) für die Entwicklung von FA. Insbesondere die mütterliche Exposition gegenüber Missbrauchsdelikten oder stark schmackhaften Lebensmitteln sowohl vor als auch nach der Geburt verändert das Verhalten über das DA-Belohnungssystem (234, 235) und MOR (236) der Nachkommen. Intrauterine Ernährungsexperimente in Tiermodellen haben Störungen im Hormonsignal (z. B. Insulin, Leptin, Ghrelin) gezeigt, die mit der Entwicklung des Belohnungssystems in der VTA interagieren. Sowohl Unter- als auch Überfütterung haben das Potenzial, die Verbreitung von Fettleibigkeit bei den Nachkommen durch das DA- und das Opioidsystem zu erhöhen (237) und solche Auswirkungen wurden auf der generationenübergreifenden Ebene beobachtet (238, 239). Veränderungen in der DNA-Methylierung scheinen die genetische Expression von DA-Transporter und MOR zu verändern (240). Während im Vergleich zu einem Modell mit hohem Zuckeranteil mehr Forschung mit einem fettreichen Modell durchgeführt wurde, wurde bei kalorischen Süßstoffen nachgewiesen, dass sie hedonische Mechanismen gegenüber homöostatischen Mechanismen bevorzugen (241). Die hormonelle Regulierung der Nahrungsbelohnung kann teilweise erklären, warum Saccharose künstlichen Süßstoffen vorgezogen wird.

Humanforschung zum Thema "Ernährungssucht"

Das wichtigste Konstrukt, das aus der FA-Theorie hervorgegangen ist, ist die Yale Food Addiction Scale (YFAS). Die vorläufige Validierung des YFAS erfolgte in 2008, um „diejenigen zu identifizieren, die Anzeichen einer Abhängigkeit von bestimmten Arten von Lebensmitteln aufweisen“ (242). Die Skala soll die oben beschriebenen Alkohol- und Drogensuchtkriterien widerspiegeln. Die Fragen wurden angepasst, um den Konsum von fettreichen und zuckerhaltigen Lebensmitteln zu beurteilen, und wurden von einem Expertengremium sowie von Patienten mit Binge-Eating-Störung überprüft, um Rückmeldungen zur Formulierung zu erhalten. Die Autoren schlussfolgerten, dass das YFAS ein nützliches Instrument zur Identifizierung von Personen mit süchtig machenden Tendenzen gegenüber Nahrungsmitteln sein kann, und schlägt vor, es zu untersuchen, ob FA ein gültiges und nützliches Konzept ist. In 2016 wurde YFAS 2.0 entwickelt, um die Übereinstimmung mit den aktuellen Diagnosekenntnissen der SUDs zu gewährleisten, die im DSM-5 beschrieben sind.243).

Es gibt immer mehr Beweise für die Überlappung neuronaler Schaltkreise und Gemeinsamkeiten zwischen Drogenmissbrauch und FA beim Menschen (244). Bevölkerungsstudien, die sowohl mit YFAS als auch kürzlich mit YFAS 2.0 durchgeführt wurden, haben je nach untersuchter Population eine Prävalenz von Ernährungsabhängigen von 5.4% bis 56% festgestellt (gewichtete mittlere Prävalenz in systematischer Überprüfung bei 19.9%) (242, 245-248). Interessanterweise stimmt diese Zahl [19.9%] eng mit der Prävalenz anderer legaler Drogen wie Alkohol überein (249) und Tabak (250). Bei der Betrachtung des Zusammenhangs zwischen FA und BMI waren nahe 20% fettleibig und nur wenig über 40% untergewichtig (248). Man kann über den Grund dieses unterschiedlichen Ergebnisses spekulieren. Suchtmechanismen haben eine homöostatische Funktion, so dass man sie bei knapper Nahrung sucht und bei Befinden binge. Darüber hinaus können Personen in der Kategorie Untergewicht eine Diät einnehmen oder verhaltene Essgewohnheiten zeigen, die die Belohnungsempfindlichkeit für Lebensmittel erhöhen können. Das Versagen menschlicher Ernährungsabhängigkeitsmodelle mit YFAS zur Kontrolle des Diätverhaltens ist ein Mangel dieses Konstrukts (nachstehend erläutert).

Dysfunktion des Belohnungssystems in Gegenwart von sehr schmackhaften Lebensmitteln wird zu einem Hauptfaktor bei der Verbreitung von Fettleibigkeit. Während es eine Wechselwirkung zwischen FA und Fettleibigkeit gibt, sind sie nicht die gleiche Bedingung. Wir können die FA nicht abwerfen, da nicht alle fettleibigen Menschen nahrungsmittelabhängig sind und nicht alle nahrungsmittelabhängigen Menschen fettleibig sind (251-253). Viele Faktoren sind für das Auftreten von Fettleibigkeit verantwortlich und die Nahrungsmittelsucht ist nur einer von ihnen (254), aber wenn 15% der US-Bevölkerung sich als "Ernährungsabhängige" von geschätzten 330 Millionen Menschen betrachtet (census.gov im Juli 2018), dann nahe bei 50 Millionen Menschen und (falls die Schätzungen richtig sind) nahe bei 20% fettleibig (248), das gibt uns eine Zahl von 10 Millionen Menschen, die sowohl lebensmittelabhängig als auch fettleibig sind. Dies ist eine beträchtliche Anzahl von Menschen mit Fehlanpassungsfunktionen. Eine kürzlich durchgeführte systematische Überprüfung und Meta-Analyse von Humanstudien „unterstützt die Annahme, dass veränderte belohnungsbezogene Entscheidungsfindungen ein ausschlaggebender neuropsychologischer Faktor bei Ess- und Gewichtsstörungen im Erwachsenenalter sind“ (255). Aus der FA-Perspektive zusammen ergibt sich, dass biochemische Veränderungen und die genetische Prädisposition für eine Abhängigkeit unabhängig von sozialen Faktoren zu einem übermäßigen Nahrungskonsum führen können. Ein wichtiges Thema ist, dass die FA sowohl ein individuelles Problem als auch ein kollektives Problem ist, das auf gesellschaftlicher Ebene angegangen werden sollte. In Anbetracht der Übergewichtstrends und in jüngster Zeit der Opioid-Epidemie kann argumentiert werden, dass Sucht in den Vereinigten Staaten das Gesundheitsproblem Nummer eins ist.

Esssucht und Essstörungen

Die Erforschung der Wechselwirkung zwischen Ernährungssucht und Essstörungen (ED), insbesondere der Binge-Eating-Störung (BED) und der Bulimia nervosa (BN), hat zu Schlussfolgerungen getrennter, aber verwandter Konstrukte geführt. In einer Studie mit Individuen mit BN erfüllte 96% die Kriterien für FA (244). Es wurde vorgeschlagen, dass diejenigen, die die Kriterien für BN erfüllen, in verschiedene Subtypen unterteilt werden: hyporesponsiv auf Belohnung (ähnlich wie Anorexia nervosa) und solche mit hypersensitiver Belohnungsschaltung (ähnlich FA) (256). Etwa die Hälfte der BED-Patienten erfüllt die Kriterien für FA (257). Überlappende Mechanismen umfassen Belohnungsstörungen und Impulsivität. Zu den einzigartigen Merkmalen des BED zählen die Rücksichtnahme auf die Ernährung sowie Form- und Gewichtsprobleme (258).

Die größte Lücke in unserem Verständnis der Interaktion zwischen FA und ED ist die restriktive Essenskomponente. Es gibt viele Kritiker der FA-Hypothese aus der ED-Behandlungsgemeinschaft, die argumentieren, dass eine Diät (auch als "zurückhaltendes Essen" bezeichnet) die Ursache für erhöhte Bewertungen des YFAS ist. Es wurde auch argumentiert, dass die Rolle der aufgenommenen Substanzen nicht spezifisch ist, was bedeutet, dass sie auch für EDs gelten (259). Zukünftige Forschung sollte die Kontrolle über verhaltenes Essen kontrollieren, was nicht angemessen durchgeführt wurde. Daher ist es nicht überraschend, dass eine hohe Prävalenz von FA in der Untergewichtskategorie auftritt (248, 260) und normale Gewichtsklasse bei BN (261). Forscher haben kürzlich vorgeschlagen, dass FA-Daten aus transdiagnostischer Sicht in die Fallkonzeptualisierung von ED einbezogen werden können (262, 263). Schlussfolgerungen legen nahe, dass einige Personen, die sich einer ED-Behandlung unterziehen, die Auswirkungen hoch schmackhafter Lebensmittel stärker berücksichtigen. Einige Studien haben FA und SUD miteinander verbunden (264, 265) Es sollten jedoch zusätzliche Untersuchungen zu Personen mit SUD durchgeführt werden, um besser zu verstehen, wie sich Essverhalten während des Erholungsprozesses entwickeln kann. Interaktionseffekte zwischen FA, SUD und ED wurden noch nicht ausreichend beschrieben.

Zucker und Fettleibigkeit

Es gibt erhebliche Kontroversen hinsichtlich der Zuckeraufnahme und der Fettleibigkeit (266). Es besteht allgemeiner Konsens, dass Zucker (Saccharose, Fructose) keine direkte Ursache für Fettleibigkeit ist (267, 268) jedoch haben andere Studien zuckergesüßte Getränke (SSB) mit einer Zunahme des Körpergewichts bei Kindern und Erwachsenen in Verbindung gebracht (269, 270). Es gibt mehrere Gründe, um diese Diskrepanz zu erklären, aber SSB scheint irgendwie ein Sonderfall zu sein. Erstens ist es möglich, dass flüssige Kalorien nicht durch eine insgesamt verringerte Energieaufnahme kompensiert werden. Zweitens könnte die Einnahme von SSB ein Indikator für einen ungesunden Lebensstil sein (266). Keine dieser Studien hat SSB mit der Zuckersucht in Verbindung gebracht, so dass wir die unmittelbaren Auswirkungen des zwanghaften SSB-Konsums auf das Körpergewicht nicht ausreichend einschätzen können.

Die Theorie der Ernährungsumstellung schlägt vor, dass „die Bevölkerung der wirtschaftlichen Entwicklung von minimal verarbeiteten Diäten, die reich an Grundnahrungsmitteln pflanzlichen Ursprungs sind, zu Diäten übergeht, die reich an Fleisch, Pflanzenölen und verarbeiteten Lebensmitteln sind“ (271). Wie bereits erwähnt, ist dieser Übergang in der Ernährung mit der in Entwicklungsländern beobachteten Adipositas-Epidemie gekoppelt (272, 273). Untersuchungen haben gezeigt, dass mehrere Entwicklungsländer in Asien ihre Ernährung auf bevorzugt zubereitete Nahrungsmittel und kohlensäurehaltige Erfrischungsgetränke als Hauptproduktvektor für die Zuckereinnahme verlagern (271). In ähnlicher Weise ist in Brasilien eine Verschiebung von minimal verarbeiteten Lebensmitteln zu ultra-verarbeiteten Lebensmitteln (mehr Zucker, mehr gesättigtes Fett, mehr Natrium, weniger Ballaststoffe) zu verzeichnen (33). Beide Studien verurteilten ultra-verarbeitete Lebensmittel als einen wichtigen Grund für die Adipositas-Epidemie und forderten die politischen Entscheidungsträger auf, Rechtsvorschriften und "Regulierungsansätze" aufzunehmen, um die Auswirkungen auf die Gesundheit zu minimieren. Dieser Ansatz muss parallel zu den Bildungsprogrammen sein.

Politikimplikationen

Während ökologische Ansätze, die auf eine globale Ernährungspolitik abzielen, vielversprechend erscheinen, bleiben die landwirtschaftlichen Systeme von multinationalen Lebensmittelkonzernen mit mehreren Milliarden Dollar und nicht von Regierungen geleitet. Es ist schwer vorhersagbar, wie sich aufkommende Daten zu FA auf die Politik auswirken können, zumal die Unternehmen gegenüber ihren Anteilseignern treuhänderische Pflichten haben, die eine Gewinnmaximierung erfordern und andere soziale und ökologische Ziele gefährden können (274). Einige Experten für öffentliche Gesundheit schlagen vor, dass wir Lebensmittelkonzerne auf ähnliche Weise ansprechen müssen wie die Tabakindustrie in den letzten Jahren, mit Verbot und Rechtsstreitigkeiten (275). Es bleibt unklar, wie sich ein Verständnis von FA in Verhaltensänderungen niederschlägt. Eine kürzlich durchgeführte Umfrage weist jedoch darauf hin, dass die Umstellung bestimmter Nahrungsmittel als Suchtmittel die Unterstützung für die Fettleibigkeit verbessern kann, z. B. Warnschilder, ähnlich wie Tabak (276). Andere Forscher glauben, dass die Zuckersucht zu eng ist und daher noch zu früh ist. Sie warnt vor Änderungen der Politik, die unwahrscheinlich sind, da Zucker in der Lebensmittelversorgung bereits allgegenwärtig ist (253).

Die FA-Theorie impliziert direkt die Lebensmittelindustrie, während die Ernährungsumwandlungstheorie auch andere globale Industrien impliziert, die sich möglicherweise negativ auf unsere Umwelt auswirken. Wir schlagen vor, dass der FA-Rahmen zu besseren gesundheitlichen Ergebnissen führen kann, in sozial begünstigten Gruppen jedoch aufgrund der durch den sozioökonomischen Status geschaffenen Barrieren wahrscheinlicher ist. Viele auf Fettleibigkeit ausgerichtete Interventionen im Bereich der öffentlichen Gesundheit zielen darauf ab, Ungleichheiten zwischen den Gruppen abzubauen, was unseres Erachtens auch einen bedeutenden Einfluss auf die langfristigen gesundheitlichen Ergebnisse haben kann. Angesichts der hier besprochenen Beweise sprechen wir im Tiermodell für Zuckersucht. Ein Blick auf diese Erkenntnisse wird eine verpasste Chance für eine Politik im Zusammenhang mit Fettleibigkeit und eine mögliche Revolution im Bereich der öffentlichen Gesundheit darstellen. Mögliche Behandlungsstrategien für FA wurden an anderer Stelle überprüft (277). Zuvor wurde ein Kommentar zur Notwendigkeit sowie zu möglichen Nachteilen des Ernährungsabhängigkeitsmodells veröffentlicht (278).

Zusammenfassung

Der FA-Rahmen für das Verständnis von Fettleibigkeit ist die Vorstellung, dass hochverarbeitete „hyperpalatile“ Lebensmittel die Belohnungszentren im Gehirn entführt haben, was den Entscheidungsprozess beeinträchtigt, ähnlich wie bei Missbrauchsdrogen. Die Hauptannahme ist, dass die Biochemie das Verhalten antreibt. Die Theorie der Zuckersucht überbrückt die derzeitigen Lücken zwischen Lebensmittelwissenschaft und Neurowissenschaft sowie zwischen Ernährung und Psychologie. Diese Theorie wurde ursprünglich aus Tierversuchen entwickelt, es gibt jedoch keinen Mangel an zwingenden menschlichen Daten. Während FA in der populären Presse mit Schlagzeilen wie „Oreos Addictive Than Cocain?“ Sensationiert wurde, schlagen wir vor, dass verarbeitete FA bei Menschen viel mehr einer Koffein- oder Nikotinsucht ähnelt als Kokain oder Heroin. Es gibt eine Subtilität der Ernährungsabhängigkeit, bei der eine beträchtliche Mehrheit der Menschen, die die Kriterien erfüllen, sich dessen nicht bewusst ist, wahrscheinlich weil sie nicht allgemein als soziale Norm akzeptiert wird. Mittlerweile gab es nicht-klinische Erholungsbewegungen von selbstidentifizierten „Ernährungsabhängigen“, die bereits seit der Gründung von Overeaters Anonymous auf 1960 datiert wurden.

In einem wegweisenden Artikel von Glass und McAtee wurde eine Zukunft für die öffentliche Gesundheit vorgestellt, die die Natur- und Verhaltenswissenschaften in Bezug auf das Studium der Gesundheit einbezieht. Ihr mehrstufiger Rahmen erweitert den Kausalitätsstrom um soziale und biologische Einflüsse. Die Autoren verwenden den Begriff „Verkörperung“, um die „Formung innerer biologischer Systeme zu beschreiben, die als Folge einer längeren Exposition in bestimmten Umgebungen auftritt“ (279). Diese Autoren schlagen vor, dass sich Modelle der nächsten Generation darauf konzentrieren, wie sich soziale Umgebungen auf den Organismus (Mensch) auswirken, der sich auf Organe, Zellen, subzelluläre und molekulare Ebenen auswirkt, und wie diese auf mehreren Ebenen Rückmeldungen liefern. Sie argumentieren, dass, während soziale Faktoren als Risikoregulatoren wirken, die Erklärung der Adipositas das biologische Substrat einbeziehen muss: „Was sich in der Umgebung geändert hat und zu einer exponentiellen Ausdehnung des Körpergewichts der Bevölkerung geführt hat, muss mit epigenetischen und psychophysiologischen Faktoren konspiriert werden. Essverhalten ist ein Beispiel für ein Phänomen, das aus synergistischen Interaktionen zwischen biologischen (Hunger) und sozialen (Essstimmungen) Ebenen resultiert. “(279).

Bis heute ist das YFAS die einzige validierte Maßnahme zur Beurteilung des suchtabhängigen Essens. Während es über 100 Originalforschungsstudien mit dem YFAS gab und das Tool mehrere Iterationen durchlaufen hat (jetzt YFAS 2.0), sind die Gehirnbildstudien beim Menschen noch immer etwas begrenzt, und es besteht weiterhin eine Diskrepanz zwischen psychologischer Beurteilung und belohnungsabhängigen Gehirnschaltungen. Noch wichtiger ist, dass die FA-Forschung nicht alle sozialen Faktoren (z. B. Einkommen, Bildung, Zugang, Kultur) berücksichtigen konnte, die zum Konsumverhalten von Nahrungsmitteln beitragen. Darüber hinaus ist FA nicht auf Fettleibigkeit beschränkt, da dieses Konstrukt auf nicht-adipöse Populationen erweitert wurde, was die Beurteilung der kausalen Inferenz erschwert. In vielen Untersuchungen, die mit Appetit verbunden sind, wird der Begriff „Ernährungssucht“ wahrscheinlich nicht berücksichtigt, was wahrscheinlich auf die mit der Sucht verbundenen kulturellen Stigmata zurückzuführen ist.

Schließlich gibt es deutliche Hinweise auf Zuckersucht, sowohl auf präklinischer als auch auf klinischer Ebene. Unser Modell hat gezeigt, dass fünf von elf Kriterien für SUD erfüllt sind, insbesondere: Verwendung größerer Mengen und länger als beabsichtigt, Verlangen, gefährliche Verwendung, Toleranz und Entzug. Aus evolutionärer Sicht müssen wir die Sucht als ein normales Merkmal betrachten, das es Menschen erlaubt, primitive Bedingungen zu überleben, wenn Nahrung knapp wurde. Während wir uns kulturell weiterentwickelten, wurden die neuronalen Schaltkreise, die an süchtig machenden Verhaltensweisen beteiligt sind, dysfunktional, und anstatt uns zu helfen zu überleben, beeinträchtigen sie tatsächlich unsere Gesundheit. Aus revolutionärer Sicht wird das Verständnis der molekularen und neurologischen / psychologischen Komplikationen der Sucht (Zucker, Missbrauchsmedikamente) die Entdeckung neuer Therapien (pharmakologisch und nicht pharmakologisch) und die mögliche Bewältigung mindestens eines der entscheidenden Faktoren beim Auftreten von Fettleibigkeit.

Autorenbeiträge

Alle aufgeführten Autoren haben einen wesentlichen, direkten und intellektuellen Beitrag zu der Arbeit geleistet und diese zur Veröffentlichung freigegeben.

Fußnoten

Bibliographie