प्रसंस्कृत खाद्य पदार्थ और खाद्य इनाम (2019)

डाना एम। स्माल, एलेक्जेंड्रा जी। डिफेलिकटनटन

विज्ञान  25 जनवरी 2019:
वॉल्यूम। 363, अंक 6425, पीपी। 346-347
DOI: 10.1126 / science.aav0556

संकेत जो पेट से मस्तिष्क तक पोषण संबंधी जानकारी पहुंचाते हैं, खाद्य सुदृढीकरण और भोजन विकल्प को विनियमित करते हैं (1-4)। विशेष रूप से, हालांकि केंद्रीय तंत्रिका संगणना पसंद को निष्पादित करती है, आंत तंत्रिका तंत्र मस्तिष्क को पसंद के पोषण परिणामों के बारे में जानकारी संचारित करता है ताकि भोजन के मूल्यों का प्रतिनिधित्व अपडेट किया जा सके। यहां, हम हाल के निष्कर्षों पर चर्चा करते हैं जो आंत-मस्तिष्क संकेतन की निष्ठा का सुझाव देते हैं और परिणामस्वरूप खाद्य मूल्य का प्रतिनिधित्व प्रसंस्कृत (3, 4)। इस अक्ष को समझने से प्रसंस्कृत खाद्य पदार्थ और मोटापे से जुड़े व्यवहार के बारे में सूचित किया जा सकता है।

1947 में, कृंतकों को आइसोक्लोरिक आहार खिलाया गया था, जो कि मात्रा में भिन्न था, यह बताता है कि कृन्तकों ने दिन भर में निरंतर कैलोरी का सेवन बनाए रखने के लिए खपत किए गए भोजन की मात्रा का सही-सही वर्णन किया है, यह दर्शाता है कि "चूहे कैलोरी के लिए खाते हैं"5)। इसका तात्पर्य यह है कि भोजन के ऊर्जावान मूल्य को मस्तिष्क तक पहुंचाने के लिए एक संकेत का उपयोग किया जाना चाहिए। बाद में, अन्य लोगों ने पुष्टि की कि ये "पश्चगामी" संकेतों को यह दिखाते हुए सुदृढ़ किया जा सकता है कि पशु बिना उपभोग किए कैलोरी के साथ खपत किए गए स्वादों के लिए वरीयताएँ बनाने में सक्षम हैं - बिना स्वाद-पोषक कंडीशनिंग (एफएनसी) नामक सीखने का एक रूप।6)। महत्वपूर्ण रूप से, एफएनसी सहवर्ती मौखिक संवेदी उत्तेजना की अनुपस्थिति में भी होता है, जो पोस्ट-इंटेस्टिव संकेतों को प्रमुख प्रबलक के रूप में अलग करता है (7)। उदाहरण के लिए, जिन जानवरों में मीठे स्वाद को ट्रांसड्यूस करने के लिए न्यूरोबायोलॉजिकल मशीनरी की कमी होती है, वे अकेले पानी के साथ तुलना में सुक्रोज युक्त पानी के लिए प्राथमिकताएं बनाते हैं, और यह व्यवहार स्ट्रेटम में बाह्य डोपामाइन में उगता है, एक मस्तिष्क जो प्रेरणा और सीखने के लिए आवश्यक है। गंभीर रूप से, हालांकि, एंटीमेटोबिक एजेंट 2-deoxyglucose का जलसेक, जो ग्लूकोज को ईंधन के रूप में उपयोग करने के लिए कोशिकाओं की क्षमता को अवरुद्ध करता है, बाह्य कोशिकीय डोपामाइन और वरीयता गठन ()1)। ये संकेत एंडोक्राइन (यानी, हार्मोनल) की बजाय तंत्रिका संबंधी होते हैं क्योंकि ग्लूकोज के इंट्रागैस्ट्रिक जलसेक के बाद बाह्य डोपामाइन में वृद्धि तेजी से होती है (8)। इसके अलावा, पोर्टल शिरा पर ग्लूकोज का अपचय नहीं बल्कि गैर-चयापचय ग्लूकोज अतिरिक्त कोशिकीय डोपामाइन को बढ़ाता है;8)। सामूहिक रूप से, यह बताता है कि जानवरों में, बिना चीनी (कार्बोहाइड्रेट) सुदृढीकरण को चलाने वाले बिना शर्त उत्तेजना एक चयापचय संकेत है जब कोशिकाएं ईंधन के लिए ग्लूकोज का उपयोग करती हैं; यह संकेत तब पोर्टल शिरा में एक तंत्र द्वारा महसूस किया जाता है और बाद में मस्तिष्क को डोपामाइन सिग्नलिंग (आंकड़ा देखें) को विनियमित करने के लिए अवगत कराया जाता है। चयापचय संकेत की सटीक प्रकृति, इसके सेंसर, और यह मस्तिष्क में कैसे संचारित होता है, अज्ञात हैं।

इस बात के सबूत हैं कि एक समान तंत्र मनुष्यों में संचालित होता है। न्यूरोइमेजिंग अध्ययनों ने स्थापित किया है कि भोजन के संकेत, जो कैलोरी की भविष्यवाणी करते हैं, मनुष्यों में स्ट्रेटम को सक्रिय करते हैं और इन प्रतिक्रियाओं के परिमाण को चयापचय संकेतों द्वारा नियंत्रित किया जाता है (9)। विशेष रूप से, कार्बोहाइड्रेट युक्त पेय की खपत के बाद रक्त प्लाज्मा ग्लूकोज में वृद्धि पेय की दृष्टि और स्वाद के लिए वातानुकूलित स्ट्राइटल प्रतिक्रिया की भयावहता का अनुमान लगाती है। क्योंकि ग्लूकोज को ईंधन के रूप में उपयोग करने के लिए मौजूद होना चाहिए, यह बताता है कि मनुष्यों में, जानवरों की तरह, कार्बोहाइड्रेट सुदृढीकरण ग्लूकोज की उपस्थिति से जुड़े एक चयापचय संकेत पर निर्भर करता है। इसके अतिरिक्त, मनुष्यों में टिप्पणियों से पता चलता है कि चयापचय संकेतों का मस्तिष्क प्रतिनिधित्व सचेत धारणाओं से स्वतंत्र है, जैसे कि भोजन पसंद करना। कैलोरी-प्रेडिक्टिव फ्लेवर क्यू के लिए समान स्ट्राइटल प्रतिक्रियाएं जो प्लाज्मा ग्लूकोज में परिवर्तन के लिए बहुत कसकर युग्मित थीं, प्रतिभागियों द्वारा पेय की रेटेड पसंद के लिए असंबंधित थीं। यह अतिरिक्त न्यूरोइमेजिंग अध्ययनों के अनुरूप है जो पाते हैं कि वास्तविक ऊर्जा घनत्व, और अनुमानित ऊर्जा घनत्व नहीं है या खाद्य चित्रों को पसंद नहीं किया गया है, खाद्य पदार्थों और स्ट्राइटल रिवार्ड सर्किट प्रतिक्रियाओं के लिए भुगतान करने की इच्छा की भविष्यवाणी करता है (3, 10)। इन टिप्पणियों से पता चलता है कि इन सुदृढ़ पोषण संबंधी संकेतों का तंत्रिका प्रतिनिधित्व भोजन के बारे में सचेत धारणाओं से स्वतंत्र है। एक पेचीदा संभावना यह है कि उपापचयी संकेतों को प्रोत्साहन के महत्वपूर्ण जनरेटर हैं (कैसे cues प्रेरक रूप से सार्थक हो जाते हैं) और कि इन संकेतों द्वारा शुरू किए गए अलग-अलग रास्ते भोजन-वांछित बनाम भोजन-पसंद तंत्रिका सर्किट (11).

लिपिड ऊर्जा का एक और महत्वपूर्ण स्रोत है जो कार्बोहाइड्रेट से अलग रूप से चयापचय किया जाता है। तदनुसार, जिस मार्ग से मस्तिष्क में वसा के ऊर्जावान मूल्य का संचार होता है, वह भिन्न होता है। वसा के ऑक्सीकरण को अवरुद्ध करने से वसा की भूख बढ़ जाती है, और ग्लूकोज ऑक्सीकरण अवरुद्ध होने से चीनी की भूख बढ़ जाती है। हालांकि, चूहों में वेजोटॉमी (सर्जरी से वेजस नर्व को नष्ट करना) केवल वसा की बढ़ी हुई भूख को बाधित करता है, जिससे ग्लूकोज की भूख कम हो जाती है (12)। लगातार, ग्लूकोज की तरह, आंत में लिपिड का प्रत्यक्ष जलसेक बाह्य स्ट्रैपटल डोपामाइन में तत्काल वृद्धि करता है। हालाँकि, यह एक पेरोक्सीसम प्रोलिफ़रेटर-सक्रिय रिसेप्टर α (PPARα)-विशिष्ट तंत्र () के माध्यम से होता है2)। PPARα छोटी आंत में ग्रहणी और जेजुनल एंट्रोसाइट्स द्वारा व्यक्त किया जाता है और योनस तंत्रिका के लिए संकेतों के रूप में अभी तक अज्ञात तंत्र के माध्यम से होता है। ग्लूकोज द्वारा स्ट्रिपेटल डोपामाइन रिलीज की तरह, डोपामाइन में वृद्धि तेजी से होती है, जो एंडोक्राइन सिग्नलिंग के बजाय तंत्रिका के अनुरूप होती है। इसके अलावा, ऊपरी आंत में इन योनि संवेदी न्यूरॉन्स की सक्रियता जो सही नोडल नाड़ीग्रन्थि, hindbrain, थायरिया नाइग्रा, और पृष्ठीय स्ट्रिएटम को प्रोजेक्ट करती है, इनाम सीखने (स्थान वरीयता) का समर्थन करने के लिए और चूहों में स्ट्रेटल डोपामाइन जारी करने के लिए पर्याप्त है।13)। यह मार्ग मनुष्यों में मौजूद है या नहीं यह स्पष्ट है, और अन्य लिपिडों के लिए इस तरह के चयापचय तंत्रिका संबंधी (एमएनए) रास्ते मौजूद हैं या पोषक तत्वों की जांच की जा रही है।

खाद्य सुदृढीकरण का समर्थन करने वाली बिना शर्त उत्तेजना की खोज एक एमएनए संकेत है - जो कि संवेदी आनंद से कम से कम कभी-कभी स्वतंत्र है - आश्चर्य की बात है। हालांकि, गहन प्रतिबिंब इस समाधान की लालित्य का पता चलता है। सभी जीवों को जीवित रहने के लिए ऊर्जा की खरीद करनी चाहिए, और सबसे अधिक उच्च-क्रम मस्तिष्क कार्यों का अभाव है जो चेतना का समर्थन करते हैं। इस प्रकार, तंत्र की संभावना एक संरक्षित प्रणाली को दर्शाती है जिसे भोजन के पोषक गुणों को मस्तिष्क में केंद्रीय सर्किटों में स्थानांतरित करने के लिए डिज़ाइन किया गया है जो चेतना से स्वतंत्र रूप से खिलाने को विनियमित करते हैं, ताकि भोजन उतना ही मजबूत हो जितना कि यह ऊर्जा का एक उपयोगी स्रोत है। तदनुसार, मूल्य के सटीक अनुमान के लिए आंत से मस्तिष्क तक पोषण संबंधी जानकारी का एक उच्च-विश्वस्तता हस्तांतरण महत्वपूर्ण है।

हालांकि यह स्पष्ट है कि आधुनिक खाद्य वातावरण मोटापा और मधुमेह को बढ़ावा देता है, विवाद सटीक तंत्र को घेरता है जिसके द्वारा ऐसा होता है। आधुनिक प्रसंस्कृत खाद्य पदार्थ ऊर्जा में घने होते हैं, जितना संभव हो उतना अनूठा होने के लिए इंजीनियर होते हैं, और खुराक और संयोजन में पोषक तत्वों को पहले सामना नहीं करना पड़ता है। क्योंकि ऊर्जावान सिग्नल सुदृढीकरण को बढ़ाते हैं, बढ़ी हुई खुराक को सुदृढ़ करने में वृद्धि हो सकती है और इसलिए प्रसंस्कृत खाद्य पदार्थों की "नशे की लत" क्षमता हो सकती है। हालांकि, ये मधुमेह और मोटापे को बढ़ाने में योगदान करने वाले एकमात्र कारक नहीं हो सकते हैं।

अस्थिरता बढ़ाने के लिए, गैर-पोषक मिठास (बिना कैलोरी सामग्री वाले पदार्थ) अक्सर उन खाद्य पदार्थों और पेय पदार्थों में जोड़े जाते हैं जिनमें पोषक शर्करा और स्टार्च भी होते हैं। उदाहरण के लिए, चीनी-मीठे पेय पदार्थों में पोषक शर्करा शर्करा और फ्रुक्टोज होते हैं, साथ ही गैर-पोषक मिठास वाले सुक्रेलोज़ और एसेस्ल्फ़ेम के। योगर्ट्स में अक्सर पोषक शर्करा और गैर-पोषक मिठास जैसे स्टीविया पत्ती निकालने होते हैं। एक किराने की दुकान पर खाद्य लेबल का एक संक्षिप्त अवलोकन उन खाद्य पदार्थों और पेय पदार्थों के कई उदाहरणों को प्रकट करेगा जिनमें पोषक शर्करा और गैर-पोषक मिठास दोनों शामिल हैं। इसके विपरीत, असंसाधित खाद्य पदार्थों में, मिठास चीनी सामग्री के लिए आनुपातिक होती है, और इसलिए भोजन की कैलोरी (ऊर्जा) सामग्री होती है। हाल के साक्ष्य से पता चलता है कि जिन उत्पादों में पोषक शर्करा और गैर-पोषक मिठास का संयोजन होता है, वे आश्चर्यजनक चयापचय, और मजबूत, प्रभाव पैदा करते हैं। उदाहरण के लिए, एक 115-kcal पेय का सेवन करने से अधिक थर्मोजेनिक प्रभाव उत्पन्न होगा यदि मिठास कैलोरिक लोड की तुलना में "मेल खाता" है यदि यह बहुत मीठा है या पर्याप्त मीठा नहीं है (तो4)। क्योंकि आहार-प्रेरित थर्मोजेनेसिस (डीआईटी) पोषक तत्व चयापचय और चयापचय प्रतिक्रिया का एक मार्कर है, जो एमएनए के माध्यम से सुदृढीकरण करता है, एक कम-कैलोरी "मेल खाता हुआ" पेय एक उच्च-कैलोरी "बेमेल" पेय की तुलना में अधिक पसंद और स्ट्राइटल प्रतिक्रिया कर सकता है (4)। महत्वपूर्ण रूप से, यह प्रभाव तब भी होता है जब प्लाज्मा ग्लूकोज बढ़ जाता है। यह दर्शाता है कि मनुष्यों में, जानवरों की तरह, यह आंत में पोषक तत्व की उपस्थिति या रक्त नहीं है जो सुदृढीकरण को चलाता है, बल्कि एक एमएनए की पीढ़ी जब पोषक तत्व का उपयोग ईंधन के रूप में किया जाता है जो महत्वपूर्ण है। मनुष्यों में इस "बेमेल" प्रभाव के पीछे का तंत्र अज्ञात है और वारंट आगे का अध्ययन करता है। विशेष रूप से, unmetabolized ग्लूकोज के भाग्य को समझना और यह निर्धारित करना कि क्या मधुमेह और मोटापे के लिए निहितार्थ हैं, एक महत्वपूर्ण चिकित्सा दिशा है। यह स्पष्ट है कि पेय पदार्थों के ऊर्जावान मूल्य में पोषक शर्करा और गैर-पोषक मिठास शामिल हैं, जो कम से कम कुछ परिस्थितियों में मस्तिष्क को सटीक रूप से सूचित नहीं किया जा रहा है, और इससे न केवल इनाम को विनियमित करने के लिए गलत संकेतों की पीढ़ी हो सकती है। ऊर्जा भंडारण और पोषक विभाजन जैसे प्रक्रियाएं भी करता है।

• उच्च-रेज छवि डाउनलोड करें
• नए टैब में खोलें
• पावरपॉइंट डाउनलोड करें

मस्तिष्क को चयापचय संकेतों को पुन: लागू करना

चयापचय संबंधी तंत्रिका अभिवाही (एमएनए) संकेतों को मजबूत करने के लिए इस प्रस्तावित मॉडल में, वसा के लिए संकेत योनि संवेदी afferents के PPARα- मध्यस्थता सक्रियण पर निर्भर करता है जो सही नोडल नाड़ीग्रन्थि, hindbrain, persia nigra, और पृष्ठीय स्ट्रेटम को प्रोजेक्ट करता है। ग्लूकोज ऑक्सीकरण के दौरान कार्बोहाइड्रेट के लिए संकेत उत्पन्न होता है और एक अज्ञात पोर्टल शिरा संवेदक को सक्रिय करता है, जो एक संकेत को प्रेरित करता है जो मिडट्रेन डोपामाइन न्यूरॉन्स को स्ट्रिएटम से पेश करने को सक्रिय करता है। एक स्वतंत्र कॉर्टिकल नेटवर्क चेतना मूल्य के साथ MNA संकेतों को एकीकृत करता है।

ग्राफिक: ए। किट्टरमैन /विज्ञान

आंत-मस्तिष्क संकेतन की समझौता निष्ठा का एक दूसरा उदाहरण एक अध्ययन से आता है जिसमें खाद्य पदार्थों के सुदृढीकरण मूल्य में मुख्य रूप से वसा, मुख्य रूप से कार्बोहाइड्रेट, या वसा और कार्बोहाइड्रेट दोनों की तुलना की गई थी (3)। वसा और कार्बोहाइड्रेट दोनों में उच्च खाद्य पदार्थ आसानी से गैर-प्रसंस्कृत खाद्य पदार्थों में नहीं पाए जाते हैं, लेकिन अक्सर खाद्य cravings (उदाहरण के लिए, चॉकलेट और डोनट्स) का विषय होते हैं। अध्ययन से पता चला कि समान रूप से कैलोरी और पसंद किए जाने वाले खाद्य पदार्थों की पसंद से, लोग ऐसे खाद्य पदार्थ चाहते थे जिनमें वसा और कार्बोहाइड्रेट अकेले वसा या कार्बोहाइड्रेट वाले लोगों की तुलना में अधिक थे, और यह सुप्रा-एडिटिव स्ट्रेटल प्रतिक्रियाओं (3)। यह कुछ खाद्य पदार्थों को तरसने या दूसरों की तुलना में अधिक अप्रतिरोध्य होने में योगदान दे सकता है और इसलिए अधिक भोजन करने में भूमिका निभाता है।

ये उभरते निष्कर्ष दो अलग-अलग प्रणालियों को इंगित करते हैं जो भोजन की पसंद को बढ़ाते हैं। एक प्रणाली सीधे खाद्य पदार्थों के पोषण मूल्य को दर्शाती है और मस्तिष्क (एमएनए) तक पहुंचने वाले चयापचय संकेतों पर निर्भर करती है। यह पोषक-संवेदी प्रणाली स्ट्रिपेटल डोपामाइन को विनियमित करने, खाद्य पदार्थों के मूल्य को निर्धारित करने और ड्राइविंग विकल्प को चुनने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती प्रतीत होती है। दूसरी प्रणाली में, खाद्य पदार्थों की कैलोरी सामग्री के बारे में स्वाद और विश्वास के बारे में सचेत धारणाएं, खाद्य पदार्थ की स्वस्थता और स्वास्थ्यप्रदता भी महत्वपूर्ण निर्धारक हैं (14, 15)। मूल्य के प्रति सचेत योगदानकर्ताओं से संबंधित तंत्रिका संगणना MNAs के पोषण संबंधी सुदृढ़ीकरण संकेतों से संबंधित हैं और प्रीफ्रंटल कॉर्टेक्स और इंसुलर कोर्टेक्स के भीतर सर्किटों पर निर्भर होने से भिन्न प्रतीत होते हैं (9)। निगलना व्यवहार और पोषक तत्व चयापचय को विनियमित करने के लिए दोनों प्रणालियां कैसे बातचीत करती हैं, यह निर्धारित करना अनुसंधान का एक महत्वपूर्ण विषय है।

साक्ष्य यह मानकर चल रहा है कि प्रसंस्कृत खाद्य पदार्थों की पोषण सामग्री को मस्तिष्क तक सही ढंग से नहीं पहुँचाया जाता है। यह इस संभावना को बढ़ाता है कि खाद्य पदार्थ कैसे तैयार और संसाधित किए जाते हैं, उनकी ऊर्जा घनत्व या तालु से परे, शरीर विज्ञान को अप्रत्याशित तरीकों से प्रभावित करता है जो कि अधिक भोजन और चयापचय संबंधी शिथिलता को बढ़ावा दे सकता है। प्रसंस्कृत खाद्य पदार्थों के गुण आंत मस्तिष्क मार्ग के साथ कैसे बातचीत करते हैं, इसकी बेहतर समझ यह निर्धारित करती है कि क्या इस तरह के प्रभाव तृप्ति संकेत, खाद्य पदार्थों के व्यसनी गुणों, चयापचय स्वास्थ्य और मोटापे को प्रभावित करते हैं। इसके अलावा, यद्यपि हम वसा और कार्बोहाइड्रेट पर ध्यान केंद्रित करते हैं, भोजन की पसंद को निर्देशित करने के लिए मस्तिष्क को पोषक सूचनाओं की एक सरणी को व्यक्त करने के लिए कई सिग्नलिंग मार्ग हैं - और ये रास्ते प्रसंस्कृत खाद्य पदार्थों से समान रूप से प्रभावित हो सकते हैं।

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

यह की शर्तों के तहत वितरित एक लेख है विज्ञान पत्रिका डिफ़ॉल्ट लाइसेंस.

संदर्भ और नोट्स

1. ↵
   1. ला टेललेज़ एट अल

, जे। फिजियोल। 591, 5727 (2013)।

CrossRefPubMed केगूगल स्कॉलर

1. ↵
   1. ला टेललेज़ एट अल

।, विज्ञान 341, 800 (2013)।

सार / मुक्त पूर्ण पाठगूगल स्कॉलर

1. ↵
   1. AG DiFeliceantonio et al

, सेल मेटाट। 28, 33 (2018)।

गूगल स्कॉलर

1. ↵
   1. एमजी वेल्डुइज़न एट अल

।, करर। बॉय। 27, 2476 (2017)।

गूगल स्कॉलर

1. ↵
   1. ईएफ एडोल्फ

, हूँ। जे। फिजियोल। 151, 110 (1947)।

गूगल स्कॉलर

1. ↵
   1. जीएल होल्मन

, जे कॉम्प। Physiol। साइकोल। 69, 432 (1969)।

CrossRefPubMed केवेब ऑफ़ साइंसगूगल स्कॉलर

1. ↵
   1. एक्स। रेन एट अल

, जे। न्यूरोसि। 30, 8012 (2010)।

सार / मुक्त पूर्ण पाठगूगल स्कॉलर

1. ↵
   1. एल झांग एट अल

।, मोर्चा। Integr। Nuerosci। 12, 57 (2018)।

गूगल स्कॉलर

1. ↵
   1. आईई डी अरुजो एट अल

।, करर। बॉय। 23, 878 (2013)।

CrossRefPubMed केगूगल स्कॉलर

1. ↵
   1. DW तांग एट अल

, साइकोल। विज्ञान। 25, 2168 (2014)।

CrossRefPubMed केगूगल स्कॉलर

1. ↵
   1. केसी बेरिज

, तंत्रिका विज्ञान। Biobehav। रेव। 20, 1 (1996)।

CrossRefPubMed केवेब ऑफ़ साइंसगूगल स्कॉलर

1. ↵
   1. एस। रिटर,
   2. जेएस टेलर

, हूँ। जे। फिजियोल। 258, R1395 (1990)।

गूगल स्कॉलर

1. ↵
   1. डब्ल्यू। हान एट अल

, सेल 175, 665 (2018)।

गूगल स्कॉलर

1. ↵
   1. टीए हरे एट अल

।, विज्ञान 324, 646 (2009)।

सार / मुक्त पूर्ण पाठगूगल स्कॉलर

1. ↵
   1. एच। प्लासमैन एट अल

, जे। न्यूरोसि। 30, 10799 (2010)।

सार / मुक्त पूर्ण पाठगूगल स्कॉलर

स्वीकृतियाँ: हम हमारे परिप्रेक्ष्य को आकार देने में उनकी मदद के लिए I. de Araujo, A. Dagher, S. La Fleur, S. Luquet, M. Schatzker और M. Tittgemeyer को धन्यवाद देते हैं। हमने बी मिलनर को अंतर्निहित शिक्षा पर अपने अग्रणी काम के लिए स्वीकार किया।