Actas da Sociedade de Nutrición
Novembro 2012, pp. 478-487
Hans-Rudolf Berthoud (a1)
DOI: https://doi.org/10.1017/S0029665112000602
Publicado en liña: 17 2012 xullo
Abstracto
O obxectivo desta revisión non sistemática da literatura é resaltar algúns dos sistemas neuronais e as vías que se ven afectadas polos diversos aspectos de promoción do ambiente moderno e explorar os posibles modos de interacción entre os sistemas principais como o hipotálamo eo tronco cerebral. principalmente receptivo aos sinais internos de dispoñibilidade de combustible e áreas do cerebro anterior como o córtex, a amígdala eo sistema de dopamina meso-corticolímbico, principalmente procesando sinais externos. O estilo de vida moderno cos seus cambios drásticos na forma de comer e de mover presión sobre o sistema homeostático responsable da regulación do peso corporal, o que levou a un aumento do exceso de peso e obesidade. O poder dos sinais alimentarios cara ás emocións susceptibles e ás funcións cognitivas do cerebro, especialmente dos nenos e adolescentes, é cada vez máis explotado polas ferramentas modernas de neuromarketing. O aumento da inxestión de alimentos densos e ricos en graxa e azucre non só engade máis enerxía, senón que tamén pode danar as funcións neuronais dos sistemas cerebrais implicados na detección de nutrientes e no procesamento hedónico, motivacional e cognitivo. Conclúese que só os estudos prospectivos a longo prazo en humanos e modelos animais con capacidade para demostrar un exceso de mantemento e desenvolvemento da obesidade son necesarios para identificar os factores ambientais críticos e os sistemas neuronais implicados. Os enfoques destes estudos e da investigación moderna sobre neuromarketing deberían utilizarse cada vez máis para promover o consumo de alimentos saudables.
Dada a enorme cantidade de alimentos consumidos, é notable que para a maioría de nós o peso corporal permanece estable durante a idade adulta. Esta estabilidade de peso atribúese a un sistema regulador homeostático no hipotálamo que detecta o estado nutricional e metabólico do corpo e controla o consumo e os gastos de enerxía. Con todo, unha parte crecente da poboación, incluíndo moitos nenos e adolescentes, desenvolve a obesidade e predisposición a unha serie de outras enfermidades debilitantes. O enigma das altas taxas de obesidade fronte á regulación do balance de enerxía homeostático levou a un intenso debate científico e xurdiron polo menos tres visións diferentes. O primeiro é que para que o peso corporal (usado aquí indistintamente coa adiposidade) se desvíe da norma, debe haber algo malo co regulador homeostático situado no hipotálamo(1). Outra característica a miúdo asociada a esta visión é o peso definido do peso corporal defendido ríxidamente. Esta visión está apoiada polo feito de que se hai algo mal co regulador homeostático, por exemplo, a leptina e / ou a sinalización de melanocortina, a obesidade é inevitable(2). Non obstante, só unha porcentaxe moi pequena de obesidade pode asignarse a defectos da maquinaria actualmente coñecida do regulador homoeostático(3). A inmensa maioría das persoas obesas non parece que teñan xenes defectuosos na actualidade asociados á obesidade.
Unha segunda visión é que o regulador homoeostático actúa principalmente para defender contra a suboferta pero non a subministración de nutrientes, que está organizado con considerable flexibilidade para acomodar distintas continxencias internas e externas como o embarazo e as variacións estacionais e que non hai un peso corporal ríxido. 'punto de set'(4-7). A implicación sería que as digresións do peso corporal ideal non sempre deben ser patolóxicas, senón que poden ser adaptacións fisiolóxicas a circunstancias especiais.
Unha terceira visión consiste en incluír, ademais do hipotálamo, outras áreas cerebrais como o tronco cerebral, os ganglios basais e os sistemas cortico-lóxicos no circuíto maior do regulador homoeostático.(8-12). Esta visión está apoiada por observacións de efectos duradeiros sobre a inxesta de alimentos e o equilibrio enerxético mediante a manipulación de tales áreas hipotalámicas. Tamén sería moito mellor explicar como se pode desenvolver a obesidade nun ambiente en cambio rápido que interactúa principalmente co cerebro cognitivo e emocional.
Na seguinte revisión non sistemática, discutirei como este maior circuíto neural, considerado pola terceira visión anteriormente mencionada, podería estar implicado na xestión das influencias ás veces competentes de sinais intero e extrasensoriais no control da inxesta de enerxía. regulación do gasto e do peso corporal.
O ambiente moderno: tentacións para comer e evitar a actividade física
A forma en que vivimos, especialmente o que, cando e como comemos e traballamos, cambiou drasticamente coa transformación gradual dunha agricultura baseada nunha sociedade de consumo nos últimos 50 anos. Os alimentos están facilmente dispoñibles para un gran segmento da poboación, mentres que a oportunidade de traballar físicamente e gastar enerxía diminuíu. Co ascenso da comunicación electrónica, o cerebro xoga un papel moito máis destacado na compra e consumo de alimentos e na xestión das actividades diarias. Hai un ataque diario con pistas asociadas con alimentos e imaxes de alimentos(13, 14). O sector da publicidade e da alimentación depende cada vez máis de coñecementos de neurocientíficos e psicólogos, e o neuromarketing é a nova palabra clave. O neuromercado en nenos é especialmente rendible, xa que xera compradores futuros fieis de produtos de marca. Unha procura non filtrada en PubMed cos termos "comida de alimentos" e "nenos" produciu documentos 756, deles 600 publicados despois do ano 2000. Tendo en conta as moitas horas de exposición diaria de nenos e adolescentes a soportes e dispositivos electrónicos(15-17) e as técnicas persuasivas empregadas(18-21), o termo "lavado do cerebro" non é incorrecto. Por suposto, os mesmos potentes métodos poderían usarse para inducir aos nenos a consumir alimentos saudables(22, 23), pero esta posibilidade segue sendo pouco explorada. A pesar de que a industria de alimentación aplica a tecnoloxía de punta para atopar marcadores neurolóxicos para o gusto e o desexo dos alimentos, desgraciadamente, gran parte deste coñecemento non se comparte coa comunidade investigadora.
A inxestión de alimentos condicionados a falta de necesidade metabólica
Como cada vez estamos máis expostos a indicios que evocan memorias e imaxes de alimentos ao longo do día, isto sucede cada vez máis frecuentemente cando estamos saciados e metabólicos. Non está claro como se pode inducir esta fame hedonica a falta de sinais de esgotamento metabólico ou durante a fase posprandial cando aínda hai moita enerxía absorbible no intestino. Por que non ignoramos semellantes ditos e estímulos? Son posibles varias explicacións.
Weingarten elaborou un modelo para a inxestión de alimentos condicionados e inducidos por sina en ratas saciadas(24). Despois de emparellar temporalmente un ton ou unha luz (estímulo condicionado, CS+) coa presentación dunha cunca de comida retráctil en animais con restrinximento de alimentos, as ratas aprenderon rapidamente a ir á cunca de comida cada vez que o CS+ estaba en marcha. Despois de que as ratas foran devoltas ad libitum alimentación e estaban completamente saciados, o CS+ continuou obtendo un enfoque de cuncas de comida e unha pequena comida(24), imitando estreitamente a inxestión condicionada de alimentos a través de indicios externos en suxeitos humanos. Nunha serie de estudos elegantes, Petrovich demostrou a importancia dunha rede neuronal incluída a amígdala, a corteza prefrontal medial e o hipotálamo lateral para que se produza este fenómeno.(25-27). Parece que as entradas ao hipotálamo tanto da corteza prefrontal amígdala como media (ver Fig 1) son necesarios para vincular estímulos específicos condicionados á acción apetitiva. Será interesante investigar o papel das neuronas laterais hipotálamas de orexina e as súas proxeccións no sistema de dopamina mesolímbica, xa que estas neuronas estiveron implicadas na inxesta de alimentos inducida por μ-opioides(28), inxestión de sal inducida polo esgotamento(29) e reincorporación á procura de drogas(30). Dado que o hipotálamo lateral é un importante lugar de saída do comportamento e autónomo para o sensor de enerxía integradora hipotálamo mediobasal, esta entrada moduladora da córtex amigdala e prefrontal pode servir de base para sobrevalorar a regulación homoeostática por sinais externos. Non obstante, cabe sinalar que nin o Weingarten(24) nin os estudos de Petrovich(25) probou se a repetición prolongada de CS+ A exposición levou a unha sobrealimentación crónica e ao desenvolvemento da obesidade e se a transición das proxeccións de amígdala-hipotalámica crítica o impediu.
Fig. 1. (cor en liña) Principais sistemas neuronais e vías implicadas no control do comportamento inxestivo e regulación do equilibrio enerxético, facendo fincapé nas interaccións entre o sistema regulador de enerxía homoeostática clásico no hipotálamo e o tronco cerebral (caixas azuis e frechas na metade inferior) e o cerebro cognitivo / emocional. sistemas (caixas vermellas e frechas na metade superior). A modulación inferior dos procesos cognitivos e emocionais mediante sinais metabólicos e os seus derivados realízase por (a) hormonas circulantes e metabolitos que actúan non só no hipotálamo e no tronco do cerebro, senón tamén sobre vías de procesamento sensorial externas así como sobre compoñentes do sistema corticolímbico ( frechas azuis abertas con liñas rotas), (b) un fluxo de información sensorial vagal e espinal desde o corpo ata todos os niveis da neuraxis, incluída a corteza (frechas azuis cheas con liñas sólidas) e (c) sinais neuronais xerados pola sensor de enerxía hipotálamo integrador e distribuído a áreas implicadas na toma de decisións baseada en recompensa (frechas azuis cheas con liñas sólidas). En conxunto, estas influencias modulatorias ascendentes determinan o nivel de saliente incentivo dirixido a nutrientes específicos. A modulación de arriba abaixo da inxesta e gasto de enerxía por sistemas cognitivos e emocionais / de recompensa realízase mediante (a) unha entrada sensorial externa (de sabor e olfacto) directa ao sensor de enerxía hipotálamo e asignador de resposta (liñas amarelas escuras), (b) a entrada desde os sistemas de procesamento de amígdala, córtex e recompensa ata principalmente o hipotálamo lateral, responsable dos sinais externos condicionados para provocar a inxestión de alimentos (liñas vermellas e frechas completas), (c) entradas desde córtex, amígdala e ganglios basais ata vías motoras extrapiramidales do medio cerebro (emocional sistema motor, liñas vermellas rotas e frechas completas) e (d) sistema motor piramidal para control de comportamento voluntario (liñas vermellas rotas á dereita). N. Accumbens, nucleus accumbens; SMA, área motor adicional; BLA, amígdala basolateral; CeA, núcleo central da amígdala; VTA, área tegmental ventral; PAG, gris periaqueductal; GLP-1, péptido-como 1-como glucgón; PYY, péptido YY; AT, tecido adiposo; SPA, actividade física espontánea. Adaptado de(12).
O fenómeno da saciedade sensorial específica(31) pode facilitar a inxestión condicionada de alimentos no estado saciado. Un exemplo desta facilitación é o atractivo dunha nova experiencia alimentaria sensorial, normalmente sobremesa, ao final dunha comida saciante. Pouco se sabe sobre os mecanismos neuronais implicados neste fenómeno, pero demostrouse que unha redución da actividade eléctrica das neuronas na córtex orbitofrontal, unha parte do córtex frontal, de monos macacos, pode reflectir a saciedade específica sensorial.(32). É imaxinable que algunhas das neuronas da córtex orbitofrontal dirixan a súa produción cara ao hipotálamo lateral e amplifique así a vulnerabilidade ás pistas de alimentos condicionadas entre as comidas.
Tamén é posible que a chamada fase cefálica responda á vista e ao cheiro (ou só pensando) nos alimentos pode desencadear un comportamento apetitivo (33, 34). Quizais os pequenos aumentos de secreción de saliva, ácido gástrico, insulina e grelina que constitúen a resposta cefálica estimulan o impulso do apetito ao actuar sobre os nervios sensoriais ou directamente sobre o cerebro e aumentan así os efectos neuronais dos estímulos condicionados. Tamén podemos ser máis vulnerables ás tentas de alimentos condicionados en situación de estrés. Demostrouse o consumo de alimentos como forma de auto-medicación para aliviar o estrés(35), aínda que descoñecemos os mecanismos neuronais implicados. Finalmente, unha historia de incerteza sobre o subministro de alimentos tamén podería aumentar a reactividade ante as tentativas de alimentos en ausencia de fame metabólica directa.
En resumo, demostrouse claramente que os estímulos condicionados poden inducir a inxestión de alimentos en ratas saciadas e identificáronse algúns dos circuítos neuronais críticos. Así, os estímulos do medio teñen claramente a capacidade de desbordar temporalmente a regulación homoeostática. Non obstante, non hai ningún estudo animal ou humano que demostre directamente que a exposición a longo prazo a estímulos condicionados leva á obesidade.
Amplificación da fame hedónica por necesidade metabólica
Cando as pistas acondicionadas, como a publicidade de alimentos, están presentes en momentos de esgotamento metabólico como pouco antes ou durante unha comida, son máis propensos a estimular a sobrexestión, porque o esgotamento metabólico amplifica o seu incentivo.(36, 37). É sabido que a fame metabólica fainos máis sensibles ás indicios que sinalizan a recompensa de alimentos e drogas(38, 39). Non se entenden por completo as vías e mecanismos neuronais implicados nesta atribución de salencia, pero recentemente se avanzaron. En concreto, demostrouse que os sinais de esgotamento metabólico en forma de altos niveis de ghrelin circulante así como baixos niveis de leptina, insulina, hormonas intestinais e diversos metabolitos poden actuar non só sobre as áreas clásicas do cerebro implicadas na homoeostase de equilibrio enerxético. o hipotálamo e o tronco cerebral pero tamén en áreas cerebrais implicadas no procesamento sensorial, cognición e recompensa (Fig 1; vexa tamén(40) para unha discusión máis detallada.
Hábitos alimentarios modernos: maior dispoñibilidade, variedade e tamaño das porcións
Mesmo en ausencia de anuncios alimentarios, atopámonos cada vez máis expostos a oportunidades para comer. Comparado cos patróns de comida relativamente fixos do pasado, a dispoñibilidade de alimentos aumentou drasticamente en casa, no lugar de traballo e na comunidade máis grande. Ademais dos bolos de aniversario e das máquinas expendedoras no traballo e na escola e no crecente número de pratos de comida rápida, a neveira na casa tamén se apila sempre con alimentos listos para comer. Ademais, o tamaño típico do prato e da porción aumentou drasticamente e os buffets de autoservizo son comúns(41). Aínda que hai moitos estudos que amosan que as manipulacións de dispoñibilidade, variedade e tamaño das porcións teñen efectos a curto prazo sobre a inxestión de alimentos en seres humanos(42-45), poucos estudos estudaron as consecuencias a longo prazo sobre a ingesta e a ganancia de peso. Nun estudo clínico controlado, demostrouse claramente que o aumento do tamaño da porción resultou nun aumento sostido da inxestión de alimentos e ganancia de peso durante un período de observación 11 d(46). Non obstante, é intrínsecamente difícil e caro medir con exactitude a inxestión de alimentos en seres humanos en estudos a longo prazo. Así, as probas directas de que a dispoñibilidade, a oportunidade e a variedade de alimentos poden causar a obesidade humana non é tan forte como asumimos habitualmente. Ademais, hai evidencias indirectas de estudos transversais que comparan as materias máis delgadas e obesas(45) está limitado polo feito de que non pode distinguir causa e efecto.
Os estudos en animais proporcionan un control experimental moito mellor durante períodos máis longos. Claramente, expoñer aos animais ad libitum As dietas ricas en graxa e variedade (cafetería) poden causar hiperfagia e obesidade(47). As dietas estandarizadas e altas en graxa xa están dispoñibles comercialmente hai máis dunha década e miles de estudos foron realizados; o papel da composición e palatabilidade da dieta discútese na seguinte sección. En contraste, hai só un estudo que examina o papel da dispoñibilidade nos roedores. As ratas que tiñan acceso a catro picos de sacarosa e un chorro de auga inxerían máis enerxía e gañaron máis peso durante un período de observación 30 d que as ratas que tiñan acceso a un pico de sacarosa e catro picos de auga(48). Estes achados son realmente sorprendentes. Aínda que a sobreexestión aguda podería explicarse facilmente pola curiosidade inicial de tomar mostras de cada pico dispoñible, é difícil comprender por que non hai adaptación co paso do tempo e por que fallaron os mecanismos de retroalimentación reguladores homoostáticos. Os autores titularon o artigo "Obesidade por elección", suxerindo que é o fracaso da rata o facer a elección sensata(48). É crítico verificar os resultados deste experimento, xa que outro grupo de científicos (A Sclafani, comunicación persoal) non pode replicar.
Cales son os mecanismos neurais responsables de comer máis enerxía cando a dispoñibilidade, a variedade e o tamaño das porcións son altos? A hiperfagia inducida pola dispoñibilidade en individuos con peso normal dependerá probablemente de mecanismos neuronais similares aos involucrados na hiperfagia inducida por alimentos como se comentou anteriormente. A diferenza é que con excesos inducidos por indicios, os estímulos son máis inmediatos. É dicir, se os sinais que indican a dispoñibilidade de alimentos coinciden cos sinais de esgotamento metabólico pouco antes dunha comida, o seu saliente se amplificará resultando nun inicio máis cedo da comida. En condicións metabólicamente repletas, o circuíto que inclúe a amígdala, o córtex prefrontal e o hipotálamo lateral, demostrado que son responsables da inxestión de alimentos condicionada en ratos saciados(25, 27, 49) é probable que estea involucrado.
Alimentos modernos: de palatábeis a adictivos
A palatabilidade é claramente un dos principais impulsores da inxestión de alimentos e pode levar ao desenvolvemento da obesidade en individuos susceptibles. Non obstante, aínda non está claro o vínculo entre a apetencia e o desenvolvemento da obesidade. Coñecido como o "paradoxo francés", o consumo de cociña francesa / mediterránea altamente palatável produce menos risco para a obesidade, o que suxire que hai outros factores que a palatabilidad que levan ao exceso de consumo crónico. Os alimentos densos de enerxía con alto contido de azucre e graxa e con poucas vitaminas e minerais (tamén chamadas enerxías baleiras) poden ser un factor máis importante. Os alimentos como este poden ser adictivos.
Representacións neuronais do pracer de comer
Está claro que o valor da recompensa dos alimentos non só está representado polo seu sabor e sabor durante a fase de consumo. Unha variedade de estímulos sensoriais e estados ou sentimentos emocionais con perfís temporais moi diferentes contribúen á experiencia de recompensa. Especificamente, durante a fase posterior ao consumo, os nutrientes interactúan cos sensores do tracto gastrointestinal, outros órganos periféricos e o propio cerebro. Recentemente demostrouse que cando todos os procesos de sabor son eliminados pola manipulación xenética, os ratos aínda aprenden a preferir o azucre sobre a auga, o que suxire a xeración de recompensa de alimentos por procesos de utilización de glicosa(50).
Dada a implicación multifacética de pracer e recompensa no comportamento ingestivo, está claro que están implicados varios sistemas neuronais (para unha análise máis detallada, ver(51)). Resumidamente, a forma máis primitiva de gustar e non gustar parece ser inherente a compoñentes das vías gustativas periféricas no tronco cerebral.(52-55). Non obstante, para o impacto sensorial completo dos alimentos apetecibles e o sentimento subxectivo de pracer nos suxeitos humanos, o gusto está integrado con outras modalidades sensoriais como o cheiro e a sensación de boca. A integración ten lugar nas áreas do cerebro anterior, incluíndo a amígdala, así como áreas corticales sensoriais de orde superior e superior incluíndo a cortiza insular e orbitofrontal, onde se forman representacións sensoriais de determinados alimentos.(56-62). As vías neurais exactas a través das cales tales percepcións ou representacións sensoriais conducen á xeración de pracer subjetivo non son claras. Os estudos de neuroimagen en individuos humanos suxiren que o pracer, medido por valoracións subjetivas, calcúlase dentro de porcións do córtex orbitofrontal e quizais insular.(55, 63).
Sistemas neuronais que representan a motivación para comer
O obxectivo final da publicidade alimentaria é atraer a un individuo a mercar un produto alimentario específico e engancharse a el. Este obxectivo pode estar relacionado co que ocorre na adicción ás drogas e ao alcohol, e non é de estrañar que sexan implicados mecanismos neuronais similares. Aínda que o 'gusto' dun alimento de marca parece necesario, querelo e comprar é máis importante para un marketing exitoso. De acordo coa distinción de recompensa de comida, é posible "querer" algo que non lle gusta(64). Berridge definiu o desexo de "saliente de incentivo ou motivación para a recompensa normalmente provocada por pistas relacionadas coa recompensa"(36). O sistema de dopamina mesolímbica con proxeccións da área tegmental ventral ao núcleo accumbens, a cortiza prefrontal, a amígdala e o hipocampo parece ser un substrato neural clave para querer (Fig 1). A actividade fásica das neuronas dopaminérxicas que se proxectan desde a área tegmental ventral ata o núcleo accumbens no estriado ventral toma parte no proceso de toma de decisións durante a fase preparatoria (apetitiva) do comportamento ingestivo(65, 66). Ademais, cando se consumen realmente alimentos saborosos como a sacarosa, no núcleo accumbens ocorre un aumento sostido e dependente da dozura e o volume de negocio nos niveis de dopamina(67-69). Así, a sinalización de dopamina no núcleo accumbens parece desempeñar un papel tanto nas fases de apetito como de consumición dun ataque ingestivo. O núcleo do núcleo accumbens forma parte dun lazo neuronal que inclúe o hipotálamo lateral e a área tegmental ventral, coas neuronas orexina xogando un papel fundamental(28, 70-74). Este lazo parece ser importante para transmitir sinais de estado metabólico desde o hipotálamo lateral e atribuíndose así a importancia de incentivos aos obxectos da meta, como se comenta anteriormente.
Comer e 'libre vontade'
Nos suxeitos humanos, tamén hai un nivel máis consciente, descrito por Berridge como un "desexo cognitivo dun obxectivo declarativo no sentido común da palabra que quere"(36). Ademais do sistema de dopamina mesolímbica, é probable que haxa unha serie de áreas corticales, como a cortiza prefrontal dorsolateral e outros compoñentes dun sistema de decisión.(75). En última instancia, pode tomarse unha decisión consciente para comer un alimento ou absterse de comer. Aínda que isto parece estar á altura do "libre albedrío" de cada individuo, incluso as decisións aparentemente conscientes poden ter un compoñente subconsciente. Isto demostrouse nun estudo de neuroimagen en individuos humanos que foi deseñado para decodificar o resultado das decisións antes e despois de que tivesen coñecemento(76). Notablemente, cando a decisión do suxeito alcanzou a conciencia consciente, xa estivo influenciada durante ata 10 segundos pola actividade cerebral inconsciente (inconsciente) no frontopolar lateral e medial, así como no córtex cingulado anterior e no precuneo.(76). Neste estudo en pacientes con lesións prefrontais é necesario que a actividade prefrontal sexa necesaria para escoller vantaxoso nunha tarefa de xogo(77). Os suxeitos normais comezaron a elixir vantaxosa antes de que se decataron de que estratexia funcionaba mellor, e mostraron respostas anticipadas da condutancia da pel antes de que soubesen explícitamente que era unha elección arriscada. En contraste, os pacientes prefrontais continuaron facendo eleccións desfavorables e nunca mostraron unha resposta autonómica anticipatoria(77). Estes resultados suxiren que a actividade neuronal subconsciente pode guiar o comportamento ingestivo antes de que o coñecemento explícito consciente o faga. Non se entenden ben as vías neuronais para o control comportamental e autonómico que escapa á conciencia. Non obstante, se sabe que as vías procedentes de varias áreas corticais prefrontais e camiños descendentes particularmente fortes desde a amígdala ata áreas do cerebro medio (incluído o gris periaquututo), o tronco cerebral e a medula espiñal son parte do sistema motor emocional que existe fóra dos límites da consciencia control(78-80) (Fig 1). Curiosamente, moitas áreas do sistema límbico, incluído o córtex, teñen entradas monosinápticas directas para as neuronas preganglionares autonómicas.(81), proporcionando unha vía para a modulación subconsciente dos órganos periféricos implicados nos procesos metabólicos (Fig 1).
Superposición de vías neuronais para a inxestión de alimentos e drogodependencias
Baseado na observación de que a dispoñibilidade do receptor de dopamina-2 dentro do estriado dorsal é reducida de xeito similar en ambos os obesos e adictos á cocaína(82), xurdiu un acalorado debate sobre as semellanzas entre a alimentación e as drogodependencias(83-92).
Como a exposición repetida a drogas de abuso causa cambios neuro-adaptativos que levan a elevacións dos limiares de recompensa (tolerancia que resulta en diminución da recompensa) que conducen a inxestión acelerada de drogas(93-98), cambios neuronais e de comportamento similares poden predecirse a partir de exposicións repetidas a alimentos adictivos. Por exemplo, coñécese o acceso repetido á sacarosa para regular a liberación de dopamina(99) e expresión do transportista de dopamina(100), así como para cambiar a dispoñibilidade de receptores de dopamina D1 e D2 no núcleo accumbens(99, 101). Estes cambios poden ser responsables da escalada observada da sacarosa, sensibilización cruzada á actividade locomotora inducida por anfetaminas, síntomas de abstinencia, como aumento de ansiedade e depresión(99) ea eficacia reducida do reforzo dos alimentos normais(102).
A exposición a unha dieta cafetaría agradable en ratas de Wistar levou a hiperfagia sostida sobre 40 d e o limiar lateral de autoestimulación eléctrica hipotálamo aumentou en paralelo á ganancia de peso corporal(103). Unha insensibilidade similar do sistema de recompensa viuse previamente en ratas adictas que se autoadministraron de cocaína ou heroína intravenosa(93, 94). A expresión do receptor de dopamina D2 no estriado dorsal reduciuse significativamente, paralelamente ao empeoramento do limiar de recompensa(103), aos niveis atopados nas ratas adictas á cocaína(104). Curiosamente, despois do 14 d de abstinencia da dieta agradable, o límite de recompensa non se normalizou aínda que as ratas fosen hipofáxicas e perderon sobre 10% de peso corporal.(103). Isto contrasta coa relativamente rápida (sobre 48 h) a normalización nos limiares de recompensa nas ratas que se abstiveron de autoadministración de cocaína(94), e pode indicar a presenza de cambios irreversibles causados polo alto contido en graxas da dieta (ver seguinte sección). Dada a observación de que os adictos á cocaína e os suxeitos humanos obesos presentan unha baixa dispoñibilidade de receptores D2 no estriado dorsal(105)A plasticidade da dopamina debido ao consumo repetido de alimentos apetecibles pode ser similar ao que ocorre co consumo repetido de drogas de abuso. Por outra banda, hai evidencias menos convincentes para o desenvolvemento de dependencia de alimentos ricos en graxas(106, 107), aínda que o acceso intermitente ao aceite de millo pode estimular a liberación de dopamina no núcleo accumbens(108).
Alimentos modernos: de enerxía densa a tóxica
Existen probas crecentes de estudos de roedores que comer unha dieta rica en graxas non só fai presión sobre o equilibrio enerxético proporcionando enerxía extra, senón que pode causar danos cerebrais. A zona cerebral mesma que supón regular fortemente o equilibrio enerxético, o hipotálamo, parece corromper ao comer alimentos ricos en graxas(109-115). Recentemente Ryan revisou as complexas cascadas de cambios moleculares a través dos cales a alimentación alta en graxa afecta a leptina e a sinalización da insulina, a máis crítica para a regulación do peso corporal e a homeostase da glicosa et al.(116).
As observacións de experimentos con administración de ácidos graxos ou bloqueo da inflamación inducida polos ácidos graxos no cerebro suxiren que un curto período de alimentación de graxa(115, 117) e incluso unha única comida rica en graxas(118, 119) son suficientes para causar rapidamente lesións hipotalámicas e deterioro das funcións normais de detección de nutrientes e balance de enerxía do hipotálamo. Un escenario aínda peor é que a exposición fetal á dieta rica en graxa da presa do rato é ao parecer suficiente para causar disfunción hipotalámica(120). Así, a sinalización proinflamatoria xa non se considera como consecuencia do estado obeso, pero parece ser un dos primeiros pasos causantes na obesidade inducida por graxas con alto contido en graxas. A única noticia alentadora é que os ácidos graxos insaturados directamente introducidos no cerebro dos ratos parecen reverter case por completo a inflamación e obesidade hipotálama inducida por comer unha dieta rica en graxas saturadas para as semanas 8.(121). É posible, pois, que graxas específicamente saturadas poden causar estes efectos debilitantes para o cerebro(122).
Ademais de efectos nocivos directos sobre o hipotálamo, as dietas ricas en graxa tamén parecen perturbar a sinalización normal da saciedade do intestino. As dietas ricas en graxa poden estimular a sinalización inflamatoria mediante un aumento da permeabilidade das mucosas e receptores de tipo Toll en ratas que se fan hiperfáxicas e obesas, pero non en ratas resistentes.(123). Parece cada vez máis unha posibilidade clara de que os cambios na composición da microbiota intestinal a través da estimulación da resposta inmune innata, o inflammasoma, están na orixe da inflamación intestinal e finalmente sistémica e cerebral(124-127); e ver a revisión recente de Harris et al.(128). Como a microbiota pode ser transferida entre as persoas, a obesidade resultante e as enfermidades do fígado graxo poden ata ser considerada como unha enfermidade transmisible(129). A sensibilidade dos quimio e mecano-sensores aferentes vagais que se comunican co cerebro tamén se reduce en ratos e ratos obesos con dieta rica en graxas.(130-135).
Estas novas conclusións discutidas anteriormente suscitan moitas novas preguntas. É difícil crer que comer unha comida rica en graxa debería iniciar unha cascada de eventos que eventualmente conducen á obesidade, diabetes e demencia. Por que comer graxas macronutrientes que proporcionan enerxía valiosa e previr o fame ten consecuencias desadaptadas tan claras? É improbable que comer só un "froito prohibido" sexa un pecado nutricional, e queda por ver se os efectos agudos obtidos con manipulacións farmacolóxicas no cerebro imitan mecanismos fisiolóxicos reais. Ademais, non se sabe se estes efectos agudos ocorren en seres humanos. Se isto ocorre, o adormecemento da detección de nutrientes hipotálamos por comidas ricas en graxa podería ser adaptativo no pasado proporcionando un mecanismo para aproveitar raros momentos de abundancia nutricional.
Os efectos crónicos do consumo de graxa son máis difíciles de ignorar, aínda que parecen tan inadaptados como os efectos agudos. Por que o rato non evita os alimentos ricos en graxas que ao parecer o enferman? Que pasou coa "sabedoría do corpo"? Como é que os animais e o home evolucionaron elaborando a percepción do gusto e mecanismos de aprendizaxe rápida para evitar os alimentos tóxicos, pero son facilmente enganados pola graxa tóxica?
Medio ambiente moderno: menos oportunidade de queimar enerxía
Esta revisión centrouse case na súa totalidade na inxestión de enerxía, pero está claro que o ambiente moderno tamén afecta aos gastos enerxéticos de varias maneiras. Aínda que estamos empezando a comprender a neurobioloxía da inxestión de alimentos no mundo moderno, seguimos a ignorar case por completo sobre os controis neurobiolóxicos da actividade física e do exercicio e os procesos integradores que compoñen a regulación do equilibrio enerxético.(136). Unha razón pode ser que teñamos unha comprensión limitada da comunicación interorganal hormonal (ou neural). Aínda que sabemos moito sobre a sinalización do intestino-cerebro e do tecido adiposo-cerebro, non sabemos practicamente nada sobre a comunicación entre o músculo que exercita eo cerebro e outros órganos. Recentemente, descubriuse a hormona irisina derivada do músculo que parece inducir a doración do tecido adiposo branco(137). Será interesante ver se esta hormona tamén indica aos sistemas cerebrais que regulan o equilibrio enerxético.
Conclusións
Está claro que a unidade apetitiva e a inxestión de alimentos son afectadas por sinais internas do corpo e do ambiente, e estas últimas son explotadas pola industria alimentaria a través do novo campo de neuromarketing. Aínda que estas técnicas serían tan poderosas como para estimular a alimentación de alimentos saudables, non se fixo moito esforzo cara a este obxectivo. Os sinais ambientais que afectan á inxestión de alimentos interactúan case exclusivamente coas áreas cerebrais corticolímbicas implicadas na cognición, emoción, motivación e toma de decisións. Estes sistemas, aínda que modulados de xeito ascendente por sinais metabólicos, poden exercer un control superior e abrumador da regulación de inxestión de alimentos e equilibrio enerxético, como se demostra mediante a falta da necesidade nutricional. Non obstante, a maioría destas demostracións de control de arriba abaixo actúan só de forma aguda e son necesarios máis estudos a longo prazo para demostrar un impacto duradeiro no peso corporal. Finalmente, as vías neuronais que unen as funcións corticolímbicas coas estruturas hipotalámicas e do tronco cerebral implicadas no control da inxestión de alimentos e o equilibrio enerxético deben estar mellor definidas. Especificamente, as respectivas contribucións dos determinantes conscientes e subconscientes da acción comportamental e do control autonómico deberían investigarse aínda máis.
Grazas
Gustaríame agradecer a Katie Bailey a asistencia editorial e Christopher Morrison, Heike Münzberg e Brenda Richards por comentarios valiosos sobre un borrador anterior deste manuscrito. Este traballo foi apoiado polos subvencións dos Institutos Nacionais de Saúde DK047348 e DK0871082. O autor non declara ningún conflito de intereses.
References