Biadh air am pròiseas agus duais bìdh (2019)

Dana M. Small, Alexandra G. DiFeliceantonio

saidheans  25 Jan 2019:
Vol. 363, Iris 6425, pp. 346-347
DOI: 10.1126 / science.aav0556

Bidh comharran a bheir seachad fiosrachadh beathachaidh bhon t-sgoltadh chun eanchainn a ’riaghladh daingneachadh bìdh agus roghainn bìdh (1-4). Gu sònraichte, ged a bhios computations neural meadhanach a ’cur an gnìomh roghainn, bidh an siostam nearbhach gut a’ conaltradh fiosrachadh mu bhuilean beathachaidh roghainnean don eanchainn gus an tèid riochdachadh luachan bìdh ùrachadh. An seo, bruidhnidh sinn air co-dhùnaidhean o chionn ghoirid a tha a ’nochdadh gu bheil dìlseachd chomharran eanchainn gut agus an riochdachadh mar thoradh air luach bìdh air a mhilleadh le biadh air a phròiseasadh (3, 4). Dh ’fhaodadh tuigse air an axis seo fiosrachadh a thoirt seachad mu ghiùlan biadhaidh a’ toirt a-steach biadh air a phròiseasadh agus reamhrachd.

Ann an 1947, sheall deuchainnean anns an robh creimich a ’biadhadh daithead isocaloric a bha eadar-dhealaichte ann an tomhas, gu bheil creimich a’ toirt tomhas ceart air na tha de bhiadh ag ithe gus cumail suas caloric seasmhach thar làithean, a ’nochdadh gum bi“ radain ag ithe airson calaraidhean ”(5). Bha seo a ’ciallachadh gum feumar comharra a chruthachadh gus luach lùthmhor bìdh a thoirt don eanchainn gus in-ghabhail a stiùireadh. Nas fhaide air adhart, dhearbh feadhainn eile gum faod na comharran “post-ingestive” seo a bhith a ’daingneachadh le bhith a’ sealltainn gu bheil e comasach dha beathaichean roghainnean a dhèanamh airson blasan a tha air an ithe le calaraidhean an coimeas ris an fheadhainn a thèid a chaitheamh às aonais - seòrsa ionnsachaidh ris an canar fionnarachadh beathachaidh blas (FNC) (6). Gu cudromach, tha FNC a ’tachairt eadhon às aonais brosnachadh mothachaidh beòil concomitant, a tha a’ sgaradh comharran post-ingestive mar am prìomh ath-neartachadh (7). Mar eisimpleir, bidh beathaichean aig nach eil an inneal neurobiologic gus blas milis a thoirt thairis a dh ’aindeoin sin a’ cruthachadh roghainnean airson uisge anns a bheil sucrose an coimeas ri uisge a-mhàin, agus tha an giùlan seo an cois àrdachadh ann an dopamine extracellular anns an striatum, sgìre eanchainn a tha riatanach airson brosnachadh agus ionnsachadh. Gu deatamach, ge-tà, tha lionnachadh an àidseant antimetabolic 2-deoxyglucose, a tha a ’cur bacadh air comas cheallan glucose a chleachdadh mar chonnadh, a’ lagachadh dopamine extracellular agus cruthachadh roghainn (1). Tha na comharran sin dualtach a bhith neural seach endocrine (is e sin, hormonal) oir tha an àrdachadh ann an dopamine extracellular luath às deidh dòrtadh intragastric de glucose (8). A bharrachd air an sin, bidh lionnachadh glùcois ach chan eil glucose nonmetabolizable aig an vein portal a ’meudachadh dopamine extracellular (8). Còmhla, tha seo a ’moladh, ann am beathaichean, gu bheil an spreagadh gun chumhachan a bhios a’ draibheadh ​​ath-neartachadh siùcar (gualaisg) na chomharradh metabolach air a thoirt gu buil nuair a bhios ceallan a ’cleachdadh glucose airson connadh; tha an comharra seo an uairsin air a mhothachadh le uidheamachd anns an vein portal agus an uairsin air a thoirt don eanchainn gus comharran dopamine a riaghladh (faic am figear). Chan eil fios cinnteach dè dìreach an comharra metabolach, an sensor aige, agus mar a tha e air a ghluasad chun eanchainn.

Tha fianais ann gu bheil an aon seòrsa dòigh ag obair ann an daoine. Tha sgrùdaidhean neuroimaging air stèidheachadh gu bheil cuisean bìdh, a tha ro-innse calaraidhean, a ’gnìomhachadh an striatum ann an daoine agus gu bheil meud nam freagairtean sin air a riaghladh le comharran metabolach (9). Gu sònraichte, bidh àrdachadh ann an glùcois plasma fala às deidh deoch a tha a ’toirt a-steach gualaisg a’ ro-innse meud freagairt striatal cumhaichte do fhradharc agus blas an deoch. Leis gum feum glucose a bhith an làthair airson a chleachdadh mar chonnadh, tha seo a ’moladh, ann an daoine, mar ann am beathaichean, gu bheil daingneachadh gualaisg an urra ri comharra metabolach co-cheangailte ri làthaireachd glùcois. A bharrachd air an sin, tha beachdan ann an daoine a ’moladh gu bheil riochdachadh eanchainn de na comharran metabolach neo-eisimeileach bho bheachdan mothachail, leithid còrdadh ri biadh. Cha robh na h-aon fhreagairtean striatal ris a ’chnò blas ro-innse calorie a bha cho teann ceangailte ri atharrachaidhean ann an glucose plasma co-cheangailte ri coltas measta nan deochan le com-pàirtichean. Tha seo co-chòrdail ri sgrùdaidhean neuroimaging a bharrachd a tha a ’faighinn a-mach gu bheil an fhìor dùmhlachd lùtha, agus chan e an dùmhlachd lùth tuairmseach no coltas measta de dhealbhan bìdh, a’ ro-innse deònach pàigheadh ​​airson biadhan agus freagairtean cuairteachaidh duais striatal (3, 10). Tha na beachdan sin a ’nochdadh gu bheil riochdachadh neural de na comharran beathachaidh ath-neartachaidh sin neo-eisimeileach bho bheachdan mothachail mu bhiadh. Is e comas inntinneach a th ’ann gu bheil na comharran metabolach nan gineadairean cudromach de shalachd brosnachaidh (mar a tha cuisean a’ fàs brìoghmhor) agus gu bheil na slighean sònraichte a thòisicheas na comharran sin a ’mapadh air cuairtean a tha ag iarraidh biadh an aghaidh biadh a tha dèidheil air biadh (11).

Tha lipidean nan stòr lùth cudromach eile a tha air a mheatabolachadh gu eadar-dhealaichte bho gualaisg. A rèir sin, tha an t-slighe leis am bi luach lùthmhor geir air a chuir an cèill don eanchainn eadar-dhealaichte. Bidh a bhith a ’blocadh oxidachadh geir a’ meudachadh miann geir, agus le bhith a ’cuir casg air oxidachadh glùcois a’ meudachadh miann siùcair. Ach, chan eil vagotomy (lannsaireachd gus an nerve vagus a bhriseadh) ann an luchagan ach a ’cur dragh air a’ mhiann nas motha airson geir, a ’fàgail nach eil buaidh aig miann glùcois (12). Gu cunbhalach, mar glucose, bidh dòrtadh dìreach de lipidean a-steach don t-sgoltadh a ’toirt àrdachadh sa bhad ann an dopamine striatal extracellular. Ach, tha seo a ’tachairt tro inneal gabhadain gnìomhaichte peroxisome proliferator-activated α (PPARα) - sònraichte (2). Tha PPARα air a chuir an cèill le enterocytes duodenal agus jejunal anns a ’bhroinn bheag agus a’ comharrachadh don nerve vagus tro uidheamachdan nach eil fios fhathast. Coltach ri leigeil dopamine striatal le glucose, tha an àrdachadh ann an dopamine luath, a tha co-chòrdail ri comharran neural seach endocrine. A bharrachd air an sin, tha gnìomhachadh nan neurons mothachaidh vagal seo anns a ’bhroinn àrd a tha a’ pròiseict chun an ganglion nodose ceart, hindbrain, substantia nigra, agus striatum dorsal gu leòr gus taic a thoirt do ionnsachadh duais (roghainn àite) agus gus dopamine striatal a leigeil ma sgaoil ann an luchagan (13). Chan eil e soilleir a bheil an t-slighe seo ann an daoine, agus a bheil sgrùdadh ga dhèanamh air leithid de shlighean meataigeach neural (MNA) airson lipidean agus beathachadh eile.

Tha an lorg gu bheil an spreagadh gun chumhachan a tha a ’toirt taic do neartachadh bìdh na chomharradh MNA - tha sin co-dhiù uaireannan neo-eisimeileach bho thoileachas mothachaidh - na iongnadh. Ach, tha meòrachadh nas doimhne a ’nochdadh eireachdas an fhuasglaidh seo. Feumaidh a h-uile fàs-bheairt lùth fhaighinn airson a bhith beò, agus chan eil gnìomhan eanchainn aig a ’mhòr-chuid a bheir taic do mhothachadh. Mar sin, tha an uidheamachd a rèir coltais a ’nochdadh siostam glèidhte a chaidh a dhealbhadh gus feartan beathachaidh bidhe a thoirt air ais gu cuairtean meadhanach san eanchainn a bhios a’ riaghladh biadhadh gu neo-eisimeileach bho mhothachadh, gus am bi biadh a ’daingneachadh cho làidir‘ s a tha e na stòr lùth feumail. A rèir sin, tha gluasad làn-dhìlseachd de fhiosrachadh beathachaidh bhon t-sgoltadh chun eanchainn deatamach airson tuairmse ceart a dhèanamh air luach.

Ged a tha e soilleir gu bheil àrainneachd bidhe an latha an-diugh a ’brosnachadh reamhrachd agus tinneas an t-siùcair, tha connspaid a’ cuairteachadh nan dearbh dhòighean anns am bi seo a ’tachairt. Tha biadhan giullaichte ùr-nodha buailteach a bhith dùmhail a thaobh lùth, air an innleachadh gus a bhith cho neo-chùramach sa ghabhas, agus beathachadh nas fheàrr ann an dòsan agus cothlamadh nach do thachair thu roimhe. Leis gu bheil comharran lùthmhor a ’stiùireadh daingneachadh, faodaidh barrachd dòsan àrdachadh de chomas ath-neartachaidh agus mar sin“ addictive ”de bhiadhan giullaichte. Ach, is dòcha nach e seo na h-aon nithean a chuireas ri barrachd tinneas an t-siùcair agus reamhrachd.

Gus àrdachadh a dhèanamh air blas, bidh milsearan neo-beathachaidh (stuthan gun susbaint caloric) gu tric air an cur ri biadh agus deochan anns a bheil siùcar beathachaidh agus stalran cuideachd. Mar eisimpleir, ann an deochan milis-siùcair tha siùcar beathachaidh glucose agus fructose, a bharrachd air milsearan neo-beathachaidh sucralose agus acesulfame K. Bidh iogartan gu tric a ’toirt a-steach siùcairean beathachaidh agus milsearan neo-beathachaidh mar sùgh duille stevia. Nochdaidh sgrùdadh goirid air bileagan bìdh aig stòr grosaireachd mòran eisimpleirean de bhiadhan is dheochan anns a bheil gach cuid siùcar beathachaidh agus milsearan neo-beathachaidh. An coimeas ri sin, ann am biadh neo-ullaichte, tha binneas a rèir susbaint siùcar, agus mar sin susbaint calorific (lùth), den bhiadh. Tha fianais o chionn ghoirid a ’moladh gum bi toraidhean anns a bheil measgachadh de shiùcairean beathachaidh agus milsearan neo-beathachaidh a’ toirt a-mach buaidhean metabolail, agus ath-neartachaidh. Mar eisimpleir, ma dh ’itheas tu deoch 115-kcal bheir e barrachd buaidh thermogenic ma tha binneas air a mhaidseadh ris an luchd caloric an coimeas ri ma tha e ro mhilis no nach eil e milis gu leòr (4). Leis gu bheil thermogenesis a tha air a bhrosnachadh le daithead (DIT) na chomharradh air metabolism beathachaidh agus gu bheil freagairt metabolach a ’stiùireadh daingneachadh tro MNA, faodaidh deoch“ maidsichte ”le calaraidh nas ìsle freagairt nas fheàrr agus nas striatal na deoch“ mì-chothromach ”le calaraidh nas àirde (4). Gu cudromach, tha a ’bhuaidh seo a’ tachairt ged a bhios glucose plasma ag èirigh. Tha seo a ’sealltainn nach ann an daoine, mar ann am beathaichean, a tha làthaireachd a’ bheathachaidh anns an t-sgoltadh no an fhuil a bhios a ’stiùireadh ath-neartachadh ach gineadh MNA nuair a thèid am beathachadh a chleachdadh mar chonnadh a tha deatamach. Chan eil fios dè an dòigh anns a bheil a ’bhuaidh“ mì-chothromach ”seo ann an daoine agus tha feum air sgrùdadh a bharrachd. Gu sònraichte, tha a bhith a ’tuigsinn na tha de ghlucas gun choileanadh, agus a’ dearbhadh a bheil buaidh ann airson tinneas an t-siùcair agus reamhrachd, na stiùir deatamach san àm ri teachd. Is e an rud a tha soilleir nach eil luach shunndach deochan anns a bheil siùcar beathachaidh agus milsearan neo-beathachaidh gan cur an cèill gu ceart don eanchainn, co-dhiù ann an cuid de shuidheachaidhean, agus dh ’fhaodadh seo leantainn gu gineadh comharran mearachdach chan ann a-mhàin airson a bhith a’ riaghladh duais ach cuideachd pròiseasan leithid stòradh lùth agus roinneadh beathachaidh.

A ’daingneachadh comharran metabolach don eanchainn

Anns a ’mhodail a thathar a’ moladh airson a bhith a ’daingneachadh comharran metabollach neural afferent (MNA), tha an comharra airson geir an urra ri gnìomhachd PPARα-meadhanaichte de dh’ fhulangas mothachaidh vagal a tha a ’pròiseict chun an ganglion nodose ceart, hindbrain, substantia nigra, agus striatum dorsal. Tha an comharra airson gualaisg air a ghineadh rè oxidachadh glùcois agus bidh e a ’gnìomhachadh sensor vein portal neo-aithnichte, a bheir a-steach comharra a ghnìomhaicheas neurons dopamine midbrain a tha a’ stobadh a-mach don striatum. Tha lìonra cortical neo-eisimeileach a ’toirt a-steach comharran MNA le luach mothachail.

GRAPHIC: A. KITTERMAN /TIOTALAS

Tha dàrna eisimpleir de dhìlseachd co-rèiteach de chomharradh eanchainn gut a ’tighinn bho sgrùdadh anns an deach luach ath-neartachaidh biadhan anns a bheil saill sa mhòr-chuid, gu sònraichte gualaisg, no an dà chuid geir is gualaisg (3). Chan eil biadhan àrd ann an geir agus gualaisg rim faighinn gu furasta ann am biadh neo-ghiollachd ach gu tric bidh iad a ’faighinn grèim air biadh (mar eisimpleir, seoclaid agus donuts). Sheall an sgrùdadh, bho roghainn de bhiadhan a bha a cheart cho caloric agus a bha a ’còrdadh riutha, gu robh daoine ag iarraidh biadh anns an robh geir agus gualaisg nas motha na an fheadhainn le geir no gualaisg leotha fhèin, agus bha seo ri fhaicinn ann am freagairtean striatal supra-additive (3). Faodaidh seo cur ri cuid de bhiadhan a bhith gann no nas neo-chùramach na cuid eile agus mar sin faodaidh iad pàirt a ghabhail ann an cus.

Tha na co-dhùnaidhean sin a ’nochdadh a’ comharrachadh dà shiostam a ghabhas sgaradh a ’stiùireadh roghainn bìdh. Tha aon shiostam gu dìreach a ’nochdadh luach beathachaidh biadhan agus an urra ri comharran metabolach a’ ruighinn an eanchainn (MNAn). Tha e coltach gu bheil pàirt deatamach aig an t-siostam mothachaidh beathachaidh seo ann a bhith a ’riaghladh dopamine striatal, a’ dearbhadh luach bhiadhan, agus a ’draibheadh ​​roghainn bìdh. Anns an dàrna siostam, tha beachdan mothachail leithid blas agus creideasan mu shusbaint caloric, cosgais, agus fallaineachd biadhan cuideachd nan comharran cudromach air roghainn bìdh (14, 15). Tha coltas gu bheil computairean nàdurrach co-cheangailte ri tabhartaichean mothachail gu luach eadar-dhealaichte bhon fheadhainn co-cheangailte ri comharran ath-neartachadh beathachaidh de MNAn agus tha iad an urra ri cuairtean taobh a-staigh an cortex prefrontal agus cortex insular (9). Tha a bhith a ’dearbhadh mar a bhios an dà shiostam ag eadar-obrachadh gus giùlan gabhaltach agus metabolism beathachaidh a riaghladh na chuspair rannsachaidh cudromach.

Tha fianais annasach nach eil susbaint beathachaidh biadhan giullachd air a thoirt don eanchainn gu ceart. Tha seo a ’togail a’ chothruim gu bheil mar a bhios biadhan air an ullachadh agus air an giullachd, nas fhaide na an dùmhlachd lùth no an palatability, a ’toirt buaidh air eòlas-inntinn ann an dòighean ris nach robh dùil a dh’ fhaodadh a bhith a ’brosnachadh overeating agus dysfunction metabolic. Tha tuigse nas fheàrr air mar a tha feartan biadhan giullaichte ag eadar-obrachadh leis an t-slighe gut-brain deatamach, mar a tha a bhith a ’dearbhadh a bheil a leithid de bhuaidhean a’ toirt buaidh air soidhne satiety, feartan addictive biadhan, slàinte metabolach, agus reamhrachd. A bharrachd air an sin, ged a tha sinn a ’cuimseachadh air geir agus gualaisg, tha coltas ann gu bheil grunn shlighean comharran ann gus sreath de fhiosrachadh beathachaidh a thoirt don eanchainn gus roghainn bìdh a stiùireadh - agus dh’ fhaodadh gum bi buaidh aig na biadhan giullachd air na slighean sin.

http://www.sciencemag.org/about/science-licenses-journal-article-reuse

Is e seo artaigil air a sgaoileadh fo chumhachan an Cead bunaiteach airson irisean saidheans.

Tùsan is Notaichean

    1. LA Tellez et al

., J. Physiol. 591, 5727 (2013).

SgaoileadhSgaoileadhGoogle Scholar

    1. LA Tellez et al

., Saidheans 341, 800 (2013).

Geàrr-chunntas / Teacs an-asgaidhGoogle Scholar

    1. AG DiFeliceantonio et al

., Cell Metab. 28, 33 (2018).

Google Scholar

    1. MG Veldhuizen et al

., Curr. Biol. 27, 2476 (2017).

Google Scholar

    1. EF Adolph

, Am. J. Physiol. 151, 110 (1947).

Google Scholar

    1. GL Holman

, J. Comp. Physiol. Psychol. 69, 432 (1969).

SgaoileadhSgaoileadhLìon na SaidheansGoogle Scholar

    1. X. Ren et al

., J. Neurosci. 30, 8012 (2010).

Geàrr-chunntas / Teacs an-asgaidhGoogle Scholar

    1. L. Zhang et al

., Beulaibh. Integr. Nuerosci. 12, 57 (2018).

Google Scholar

    1. IE de Araujo et al

., Curr. Biol. 23, 878 (2013).

SgaoileadhSgaoileadhGoogle Scholar

    1. DW Tang et al

., Psychol. Sci. 25, 2168 (2014).

SgaoileadhSgaoileadhGoogle Scholar

    1. KC Berridge

, Neurosci. Biobehav. An t-Urr 20, 1 (1996).

SgaoileadhSgaoileadhLìon na SaidheansGoogle Scholar

    1. S. Ritter,
    2. JS Mac an Tàilleir

, Am. J. Physiol. 258, R1395 (1990).

Google Scholar

    1. W. Han et al

., Cell 175, 665 (2018).

Google Scholar

    1. TA Hare et al

., Saidheans 324, 646 (2009).

Geàrr-chunntas / Teacs an-asgaidhGoogle Scholar

    1. H. Plassmann et al

., J. Neurosci. 30, 10799 (2010).

Geàrr-chunntas / Teacs an-asgaidhGoogle Scholar

Buidheachas: Tha sinn a ’toirt taing do I. de Araujo, A. Dagher, S. La Fleur, S. Luquet, M. Schatzker, agus M. Tittgemeyer airson an taic le bhith a’ cumadh ar Sealladh. Tha sinn a ’toirt taing do B. Milner airson an obair adhartach aice air ionnsachadh a tha ri thuigsinn.