Am J Clin Nutr. Sep 2013; 98 (3): 641 – 647.
Diterbitkan online, Jun 26, 2013. doi: 10.3945 / ajcn.113.064113
PMCID: PMC3743729
Belinda S Lennerz, David C Alsop, Laura M Holsen, Emily Stern, Rafael Rojas, Cara B Ebbeling, Jill M Goldstein, dan David S Ludwig
Artikel ini telah dikutip oleh artikel lain di PMC.
Abstrak
Latar Belakang: Aspek kualitatif diet mempengaruhi perilaku makan, tetapi mekanisme fisiologis untuk efek independen kalori ini tetap spekulatif.
Tujuan: Kami memeriksa efek indeks glikemik (GI) pada aktivitas otak pada periode postprandial akhir setelah interval intermeal yang khas.
desain: Dengan menggunakan desain crossover acak, buta, crossover, pria 12 kelebihan berat badan atau obesitas berusia 18 – 35 y mengkonsumsi makanan IG tinggi dan rendah yang dikendalikan untuk kalori, makronutrien, dan palatabilitas pada kesempatan 2. Hasil utama adalah aliran darah otak sebagai ukuran aktivitas otak yang beristirahat, yang dinilai dengan menggunakan pencitraan resonansi magnetik fungsional fungsional pelabelan spin-4 jam setelah makan uji. Kami berhipotesis bahwa aktivitas otak akan lebih besar setelah makan IG tinggi di daerah yang ditentukan sebelumnya yang terlibat dalam perilaku makan, hadiah, dan keinginan.
hasil: Glukosa plasma vena inkremental (area 2-h di bawah kurva) adalah 2.4 kali lipat lebih besar setelah makanan tinggi-daripada IG rendah (P = 0.0001). Glukosa plasma lebih rendah (rata-rata ± SE: 4.7 ± 0.14 dibandingkan dengan 5.3 ± 0.16 mmol / L; P = 0.005) dan kelaparan yang dilaporkan lebih besar (P = 0.04) 4 h setelah makanan tinggi-daripada IG rendah. Pada saat ini, makanan tinggi GI menimbulkan aktivitas otak yang lebih besar yang berpusat di nucleus accumbens kanan (area yang ditentukan sebelumnya; P = 0.0006 dengan penyesuaian untuk beberapa perbandingan) yang menyebar ke area lain dari striatum kanan dan ke area penciuman.
Kesimpulan: Dibandingkan dengan makanan rendah GI isocaloric, makanan tinggi-GI menurunkan glukosa plasma, meningkatkan rasa lapar, dan secara selektif merangsang daerah otak yang terkait dengan hadiah dan keinginan pada periode postprandial akhir, yang merupakan waktu dengan signifikansi khusus untuk perilaku makan di masa depan makan. Uji coba ini terdaftar di clinicaltrials.gov sebagai NCT01064778.
PENGANTAR
Sistem dopaminergik mesolimbik otak, yang menyatu pada nukleus accumbens (bagian dari striatum), memainkan peran sentral dalam penghargaan dan keinginan, dan sistem ini tampaknya memediasi respons makanan hedonis (1-3). Dalam penelitian tikus, konsentrasi dopamin ekstraseluler dan metabolitnya dalam nukleus accumbens meningkat lebih banyak setelah konsumsi makanan yang sangat enak dibandingkan pelet pakan hewan pengerat standar (4). Lebih lanjut, injeksi mikro opiat ke dalam nukleus accumbens meningkatkan asupan makanan dan nilai hadiah makanan (5). Studi klinis yang menggunakan pencitraan otak fungsional telah melaporkan aktivasi yang lebih besar dalam nucleus accumbens atau daerah lain striatum pada orang yang obesitas daripada individu kurus setelah mereka melihat atau mengonsumsi makanan yang tinggi kalori dan enak (6-11). Yang menarik, striatal dopamine D2 ketersediaan reseptor secara signifikan lebih rendah pada orang yang obesitas daripada pada orang yang tidak cocok dengan kontrol (11), yang meningkatkan kemungkinan bahwa makan berlebihan dapat mengimbangi aktivitas dopaminergik yang rendah. Namun, perbandingan cross-sectional antara kelompok orang kurus dan obesitas tidak dapat menilai arah kausal.
Pengamatan fisiologis mengenai indeks glikemik (GI)5 menyediakan mekanisme untuk memahami bagaimana faktor makanan tertentu, selain palatabilitas, dapat menimbulkan keinginan makan dan makan berlebihan. GI menjelaskan bagaimana makanan yang mengandung karbohidrat mempengaruhi glukosa darah dalam keadaan postprandial (12, 13). Seperti yang dijelaskan sebelumnya pada remaja gemuk (13, 14), konsumsi makanan tinggi-dibandingkan dengan IG rendah menghasilkan glukosa darah dan insulin yang lebih tinggi pada periode postprandial awal (0-2 h), yang diikuti oleh glukosa darah yang lebih rendah pada periode postprandial akhir (3-5 h ). Penurunan glukosa darah, yang sering jatuh di bawah konsentrasi puasa oleh 4 h setelah makan IG tinggi, dapat menyebabkan rasa lapar yang berlebihan, makan berlebihan, dan preferensi untuk makanan yang dengan cepat mengembalikan glukosa darah ke normal (yaitu, GI tinggi) (15-17), menyebarkan siklus makan berlebih. Memang, dalam studi orang dewasa kurus dan obesitas, penurunan rata-rata yang diinduksi insulin dalam konsentrasi glukosa darah dari 4.9 ke 3.7 mmol / L meningkatkan aktivasi stimulus makanan dari striatum dan keinginan untuk makanan berkalori tinggi (18). Untuk mengeksplorasi mekanisme ini, kami membandingkan efek makanan uji GI tinggi dan rendah yang dikendalikan untuk kalori, kandungan makronutrien, sumber bahan, dan palatabilitas selama periode postprandial akhir dengan menggunakan pencitraan otak fungsional dari sirkuit hadiah yang terlibat dalam motivasi makanan dan keseimbangan energi.
SUBJECTS DAN METODE
Kami melakukan studi crossover acak, buta, pada pria muda yang kelebihan berat badan dan obesitas dan membandingkan efek makanan tes IG tinggi dan rendah pada 2 d dipisahkan oleh 2-8 minggu. Hasil utama adalah aliran darah otak sebagai ukuran aktivitas otak istirahat, yang ditentukan dengan menggunakan pelabelan arterial spin (ASL) fMRI 4 h setelah makan uji. Kami berhipotesis bahwa makanan tinggi GI akan meningkatkan aktivitas di striatum, hipotalamus, amigdala, hippocampus, cingulate, orbitofrontal cortex, dan cortex insular, yang merupakan daerah otak yang terlibat dalam perilaku makan, hadiah, dan kecanduan (6-11). Titik akhir sekunder termasuk glukosa plasma, insulin serum, dan kelaparan yang dilaporkan selama periode postprandial 5-h. Kelezatan makanan uji juga dinilai dengan menggunakan 10-cm visual analog scale (VAS). Perawatan statistik termasuk prespecifikasi wilayah otak yang menarik dan koreksi untuk beberapa perbandingan. Protokol dilakukan di dan menerima tinjauan etik dari Beth Israel Deaconess Medical Center (Boston, MA). Uji coba ini terdaftar di clinicaltrials.gov sebagai NCT01064778, dan peserta memberikan persetujuan tertulis. Data dikumpulkan antara 24 April 2010 dan 25 Februari 2011.
Peserta
Peserta direkrut dengan selebaran dan poster yang didistribusikan di wilayah metropolitan Boston dan daftar internet. Kriteria inklusi adalah jenis kelamin laki-laki, usia antara 18 dan 35 y, dan BMI (dalam kg / m2) ≥25. Wanita tidak dimasukkan dalam penelitian awal ini untuk menghindari gangguan yang mungkin timbul dari siklus menstruasi (19). Kriteria eksklusi adalah masalah medis utama, penggunaan obat yang mempengaruhi nafsu makan atau berat badan, merokok atau penggunaan narkoba, aktivitas fisik tingkat tinggi, partisipasi saat ini dalam program penurunan berat badan atau perubahan berat badan> 5% pada program sebelumnya. 6 bulan, alergi atau intoleransi makanan uji, dan kontraindikasi prosedur MRI [misalnya, kontraindikasi implan logam, berat> 300 lb (136 kg)]. Kelayakan dinilai dengan pemeriksaan telepon diikuti dengan sesi evaluasi secara langsung. Pada sesi evaluasi dilakukan pengukuran antropometri dan dilakukan uji toleransi glukosa oral. Selain itu, peserta mencicipi makanan uji dan menjalani urutan MRI untuk memastikan kemampuan untuk mentolerir prosedur.
Peserta yang terdaftar dimasukkan secara berurutan ke dalam daftar tugas acak (disiapkan oleh Pusat Penelitian Klinis di Rumah Sakit Anak Boston) untuk urutan makanan uji dengan menggunakan blok 4. Makanan uji cair diberikan kepada peserta oleh staf penelitian dalam cangkir kertas . Kedua makanan uji tersebut memiliki penampilan, bau, dan rasa yang serupa. Semua partisipan dan staf penelitian yang terlibat dalam pengumpulan data disamarkan dengan urutan intervensi. Peserta menerima $ 250 untuk menyelesaikan protokol.
Tes makanan
Makanan uji dimodifikasi dari Botero et al (20) untuk mencapai rasa manis dan palatabilitas yang serupa dalam tes rasa yang melibatkan staf penelitian. Seperti yang ditunjukkan pada Tabel 1, kedua makanan uji terdiri dari bahan-bahan yang serupa dan memiliki distribusi makronutrien yang sama (ProNutra Software, versi 3.3.0.10; Viocare Technologies Inc). GI yang diperkirakan dari makanan uji GI tinggi dan rendah masing-masing adalah 84% dan 37%, dengan menggunakan glukosa sebagai standar referensi. Kandungan kalori dari makanan uji ditentukan secara individual untuk memberikan setiap peserta 25% dari kebutuhan energi harian berdasarkan estimasi pengeluaran energi istirahat (21) dan faktor aktivitas 1.2.
Prosedur
Pada sesi evaluasi, tinggi dan berat diukur, data deskriptif awal (termasuk etnis dan ras yang dilaporkan sendiri) dikumpulkan, dan serum-thyroid-stimulating hormone (untuk menyaring hipotiroidisme) diperoleh. Peserta menerima tes toleransi glukosa oral 75-g (minuman 10-O-75; Azer Scientific) dengan pengambilan sampel glukosa plasma dan insulin serum pada 0, 30, 60, 90, dan 120 min.
Sesi tes dipisahkan oleh 2 – 8 minggu. Peserta diinstruksikan untuk menghindari perubahan diet kebiasaan dan tingkat aktivitas fisik untuk 2 d sebelum setiap sesi tes dan mempertahankan berat badan dalam 2.5% dari baseline selama penelitian. Peserta tiba untuk kedua sesi tes antara 0800 dan 0930 setelah berpuasa ≥12 jam dan abstain dari alkohol sejak malam sebelumnya. Pada awal setiap sesi, interval kesehatan dinilai, lamanya puasa dikonfirmasi, dan berat badan dan tekanan darah diukur. Sebuah kateter intravena pengukur 20 ditempatkan untuk pengambilan sampel darah serial. Setelah periode aklimatisasi 30-min, test meal yang ditentukan secara acak dikonsumsi secara keseluruhan dalam 5 min. Sampel darah dan peringkat rasa lapar diperoleh sebelum dan setiap 30 menit setelah dimulainya uji makan selama periode postprandial 5-h. Kami tidak dapat menggunakan alat penghangat tangan logam untuk mengalirkan darah vena di dekat mesin fMRI, dan tekanan yang terlibat dalam tongkat jari yang berulang untuk darah kapiler bisa mengacaukan hasil penelitian utama. Penggunaan darah vena bisa menyebabkan kesalahan dalam pengukuran konsentrasi glukosa darah arteri di atas dan di bawah konsentrasi puasa, terutama untuk makanan IG tinggi, yang terdiri dari keterbatasan penelitian (22). Palatabilitas dinilai setelah selesai makan uji, dan neuroimaging dilakukan setelah 4 h.
Pengukuran
Berat diukur dalam gaun rumah sakit dan pakaian dalam ringan dengan skala elektronik yang dikalibrasi (Scaletronix). Tinggi diukur dengan stadiometer yang dikalibrasi (Holtman Ltd). BMI dihitung dengan membagi berat dalam kilogram dengan kuadrat tinggi dalam meter. Tekanan darah diperoleh dengan sistem otomatis (monitor IntelliVue; Phillips Healthcare) dengan peserta duduk dengan tenang selama 5 min. Glukosa plasma dan hormon perangsang tiroid diukur dengan metode yang disetujui Laboratorium Amandemen (Labcorp) yang disetujui. Serum disiapkan dengan sentrifugasi dan disimpan pada −80 ° C untuk pengukuran insulin dalam satu batch pada akhir penelitian (Harvard Catalyst Central Laboratory).
Palatability dinilai dengan pertanyaan "Seberapa enak makanan ini?" Peserta diminta untuk membuat tanda vertikal pada 10-cm VAS dengan jangkar verbal yang berkisar dari "sama sekali tidak enak" (0 cm) hingga "sangat lezat" ( 10 cm). Kelaparan dinilai sama, dengan pertanyaan "Seberapa lapar Anda saat ini?" Dan jangkar lisan yang berkisar dari "tidak lapar sama sekali" hingga "sangat lapar" (14).
Neuroimaging dilakukan pada 4 jam setelah makan uji, ketika glukosa darah nadir setelah makan IG tinggi diharapkan (14), dengan menggunakan pemindai seluruh tubuh GE 3Tesla (GE Healthcare). Aliran darah otak ditentukan dengan menggunakan ASL, yang merupakan metode berbasis MRI yang menggunakan medan magnet yang diaplikasikan secara eksternal untuk memberi label sementara aliran air darah arteri untuk digunakan sebagai pelacak difusible. Pemindaian localizer-bidang 3 diperoleh, diikuti oleh dataset T1-weighted untuk korelasi anatomi (Modified Driven Equilibrium Fourier Transform) (23), dengan waktu pengulangan 7.9 ms, waktu gema 3.2 ms, 32-kHz bidang akuisisi bandwidth koronal, bidang tampilan 24 × 19, resolusi dalam pesawat 1-mm, dan irisan 1.6-mm. Waktu persiapan adalah 1100 ms dengan saturasi berulang pada awal periode persiapan dan pulsa inversi adiabatik 500 ms sebelum pencitraan. Setelah urutan ini, pemindaian ASL diperoleh dengan metode yang dijelaskan sebelumnya (24). Urutan menggunakan pelabelan pseudocontinuous dengan penekanan latar belakang untuk meminimalkan artefak gerak, tumpukan multisot pencitraan spiral dimensi 3, resolusi gambar 3.8 mm dalam bidang, dan empat puluh empat irisan 4-mm per volume tunggal. Pelabelan kontinyu semu untuk 1.5 s dengan penundaan postlabeling 1.5 sebelum akuisisi gambar (25) dilakukan 1 cm di bawah pangkal otak kecil (4 rata-rata label dan kontrol dan 2 gambar tidak tertekan untuk kuantifikasi aliran darah otak diperoleh). Aliran darah otak diukur dengan perangkat lunak yang disesuaikan seperti yang dilaporkan sebelumnya (24-26).
Analisis statistik
Penelitian ini dirancang untuk memberikan kekuatan 80% dengan menggunakan tingkat kesalahan 5% tipe I untuk mendeteksi perbedaan aliran darah otak 11.8%, dengan asumsi ukuran sampel peserta 12, sisa SD 11% untuk pengukuran tunggal, dan subjek penelitian korelasi 0.6. Sampel yang diperoleh dari peserta 11 dengan data yang dapat digunakan memberikan 80% kekuatan untuk mendeteksi perbedaan 12.4%, dengan semua asumsi lain yang tersisa.
Analisis data neuroimaging dilakukan dalam lingkungan Statistik Parametrik Pemetaan analisis statistik gambar (SPM5; Wellcome Department of Cognitive Neurology). Gambar aliran darah otak diluruskan ke gambar pertama dan diubah menjadi ruang anatomi standar (Montreal Neurological Institute / International Consortium for Brain Mapping) (27) dengan menggunakan variabel registrasi yang berasal dari algoritma Normalisasi SPM5. Gambar dihaluskan dengan lebar penuh 8-mm pada kernel maksimal setengah dalam persiapan untuk analisis statistik.
Kami memeriksa ruang stereotactic dengan menggunakan templat di dalam WFU Pickatlas toolkit (28). Dari total 334 daerah anatomi nonredundan di seluruh otak, area minat yang ditentukan mencakup 25 wilayah terpisah (melihat Tabel Tambahan 1 di bawah "Data tambahan" dalam edisi online). Untuk menguji hipotesis utama kami, kami membandingkan perbedaan dalam aliran darah regional rata-rata (makanan tinggi-GI dikurangi makanan rendah-GI) dengan menggunakan pasangan, ekor-2 t tes disesuaikan untuk efek pesanan dan dengan koreksi Bonferroni untuk beberapa perbandingan (mentah P nilai dikalikan dengan 25). Untuk menggambarkan distribusi spasial dari perbedaan aliran darah otak, kami melakukan analisis voxel-by-voxel dengan menggunakan algoritma model linear umum (29) dan ambang statistik dari P ≤ 0.002.
AUCs tambahan untuk glukosa plasma (0-2 h), serum insulin (0-2 h), dan rasa lapar (0-5 h) dihitung dengan menggunakan metode trapesium. Area-area dan nilai-nilai untuk hasil-hasil ini pada 4 h (titik waktu minat utama yang ditentukan sebelumnya) dianalisis untuk efek uji makan dengan menggunakan 2, berpasangan, berpasangan t uji dengan perangkat lunak SAS (versi 9.2; SAS Institute Inc). Penyesuaian untuk efek pesanan tidak secara material mempengaruhi hasil ini. Untuk menguji hubungan antara variabel fisiologis dan aktivasi otak, analisis model linear umum dilakukan dengan aliran darah di nucleus accumbens kanan sebagai variabel dependen dan jumlah peserta dan masing-masing variabel metabolik sebagai variabel independen. Data disajikan sebagai sarana dan, jika ditunjukkan, UK.
HASIL
Peserta studi
Dari individu 89 yang diskrining, kami mendaftarkan laki-laki 13, dengan dropout 1 sebelum pemberian makan tes pertama (Gambar 1). Peserta 12 yang tersisa termasuk 2 Hispanics, 3 kulit hitam non-hispanik, dan 7 kulit putih non-hispanik. Usia rata-rata adalah 29.1 y (kisaran: 20-35 y), BMI adalah 32.9 (kisaran: 26-41), konsentrasi glukosa plasma puasa adalah 4.9 mmol / L (kisaran: 3.6-6.2 mmol / L), dan konsentrasi insulin puasa adalah 10.3 μU / mL (kisaran: 0.8 – 25.5 μU / mL). Data pencitraan untuk satu peserta tidak lengkap karena kesalahan penyimpanan data; peserta lain menyelesaikan protokol dengan lancar.
Respons subyektif dan biokimiawi untuk menguji makanan
Kelezatan makanan uji GI tinggi dan rendah tidak berbeda menurut tanggapan pada 10-cm VAS (5.5 ± 0.67 dibandingkan dengan 5.3 ± 0.65 cm, masing-masing; P = 0.7). Konsisten dengan prediksi GI (Tabel 1), AUC 2-h inkremental untuk glukosa adalah 2.4-lipat lebih besar setelah uji tinggi-rendah-GI (2.9 ± 0.36 dibandingkan dengan 1.2 ± 0.27 mmol · h / L, masing-masing; P = 0.0001) (Gambar 2). AUC 2-h inkremental untuk insulin (127.1 ± 18.1 dibandingkan dengan 72.8 ± 9.78 μU · h / mL; P = 0.003) dan incremental 5-h AUC untuk kelaparan (0.45 ± 2.75 dibandingkan dengan −5.2 ± 3.73 cm · h; P = 0.04) juga lebih besar setelah makanan uji GI tinggi dan rendah. Pada 4 h ke periode postprandial, konsentrasi glukosa darah lebih rendah (4.7 ± 0.14 dibandingkan dengan 5.3 ± 0.16 mmol / L, P = 0.005), dan perubahan kelaparan dari baseline lebih besar (1.65 ± 0.79 dibandingkan dengan −0.01 cm ± 0.92; P = 0.04) setelah makan uji GI tinggi dan rendah.
Pencitraan otak
Aliran darah serebral lebih besar 4 jam setelah makanan tinggi-rendah-GI di nucleus kanan accumbens (perbedaan rata-rata: 4.4 ± 0.56 mL · 100 g-1 · Mnt-1; kisaran: 2.1 – 7.3 mL · 100 g-1 · Mnt-1; perbedaan relatif 8.2%). Perbedaan ini tetap signifikan setelah koreksi Bonferroni untuk wilayah minat anatomi 25 yang telah ditentukan sebelumnya (P = 0.0006) dan setelah koreksi untuk semua wilayah otak 334 nonredundant (P = 0.009). Analisis berbasis gambar menunjukkan satu wilayah di nucleus accumbens kanan di Montreal Neurological Institute / International Consortium untuk koordinat Pemetaan Otak 8, 8, −10 (puncak t = 9.34) dan maksimum lokal lainnya pada koordinat 12, 12, 2 (t = 5.16), yang menyebar ke area lain di striatum kanan (berekor, putamen, dan globus pallidus) dan daerah penciuman (Gambar 3). Kami tidak mengamati perbedaan striatum kontralateral atau daerah minat yang ditentukan sebelumnya lainnya.
Hubungan antara variabel metabolik dan aliran darah di nucleus accumbens kanan ditunjukkan pada Tabel 2. Semua variabel yang berhubungan dengan glukosa plasma, insulin serum, dan rasa lapar secara signifikan terkait dengan aliran darah di nucleus accumbens kanan, sedangkan palatabilitas makanan tidak.
PEMBAHASAN
Asupan makanan diatur oleh sistem hedonis dan homeostatis (3) yang secara historis berfungsi mempertahankan BMI rata-rata dalam kisaran yang sehat dalam kondisi lingkungan yang sangat beragam. Namun, bertepatan dengan epidemi obesitas, pasokan makanan telah berubah secara radikal, dengan meningkatnya konsumsi produk makanan olahan yang terutama berasal dari komoditas biji-bijian. Sebagai akibatnya, beban glikemik (produk multiplikasi GI dan jumlah karbohidrat) (30) dari diet AS telah meningkat secara substansial dalam setengah abad terakhir, dan tren sekuler ini dapat mempengaruhi kedua sistem yang mengatur asupan makanan. Penurunan glukosa darah (dan bahan bakar metabolisme lainnya) (13, 14) pada akhir periode postprandial setelah makan IG tinggi tidak hanya akan menjadi sinyal kelaparan homeostatik yang kuat (15) tetapi juga meningkatkan nilai hedonis makanan melalui aktivasi striatal (18). Kombinasi peristiwa fisiologis ini dapat menumbuhkan keinginan makan dengan preferensi khusus untuk karbohidrat tinggi-GI (16, 17), dengan demikian menyebarkan siklus makan berlebih. Selain itu, aktivasi berulang striatum dapat menurunkan ketersediaan reseptor dopamin dan semakin meningkatkan dorongan untuk makan berlebihan (11).
Penelitian ini memiliki beberapa kekuatan. Pertama, kami menggunakan ASL, yang merupakan teknik pencitraan baru yang memberikan ukuran kuantitatif aliran darah otak. Metode konvensional (tingkat oksigenasi darah tergantung fMRI) menilai perubahan akut pada aktivitas otak, bukan perbedaan absolut, yang biasanya membatasi pengamatan hingga beberapa menit setelah gangguan fisiologis. Dengan ASL, kami dapat menguji efek persisten dari makanan yang diuji tanpa stimulasi superimposed (misalnya, gambar makanan berkalori tinggi). Kedua, kami menggunakan intervensi crossover daripada perbandingan cross-sectional antara kelompok (misalnya, lean dibandingkan dengan obesitas), yang memberikan peningkatan kekuatan statistik dan bukti untuk arah kausal. Ketiga, kami fokus pada faktor makanan tertentu dengan mengendalikan kandungan kalori, komposisi makronutrien, sumber bahan, dan bentuk makanan, daripada membandingkan makanan yang sangat berbeda (misalnya, kue keju dibandingkan dengan sayuran) (6, 10, 31, 32). Keempat, makanan uji 2 dirancang dan didokumentasikan memiliki kelezatan yang serupa, yang membantu mengurai efek metabolik dari respons hedonis langsung. Kelima, kami memeriksa periode postprandial akhir, yang merupakan waktu dengan signifikansi khusus untuk perilaku makan di makan berikutnya. Studi sebelumnya biasanya membatasi durasi pengamatan hingga ≤1 jam setelah konsumsi makanan, ketika puncak penyerapan glukosa dan makanan tinggi GI mungkin secara sementara tampak memberikan manfaat bagi fungsi otak (33). Keenam, kami menggunakan makanan campuran dengan komposisi makronutrien dan beban glikemik diet dalam rentang yang berlaku. Dengan demikian, temuan ini memiliki relevansi dengan sarapan IG tinggi yang biasa dikonsumsi di Amerika Serikat (misalnya, bagel dan keju krim bebas lemak) (12).
Keterbatasan studi utama termasuk ukuran kecil dan fokus eksklusif pada pria yang kelebihan berat badan dan obesitas. Studi kecil membatasi generalisasi dan meningkatkan risiko temuan false-negative (tetapi tidak false-positive). Penelitian kami, meskipun ukurannya, memiliki kekuatan yang kuat untuk menguji hipotesis a priori dengan penyesuaian untuk beberapa perbandingan. Studi tambahan dengan subyek kontrol lean, wanita, dan individu obesitas sebelum dan sesudah penurunan berat badan akan informatif. Kami tidak menilai tanggapan hedonis terhadap makanan atau mengidam makanan secara langsung, dan oleh karena itu, kami tidak dapat mengeksplorasi hubungan antara nilai-nilai subjektif ini dan aktivasi otak. Selain itu, bentuk cair makanan uji membatasi generalisasi temuan untuk makanan padat.
Beberapa masalah interpretif lainnya memerlukan pertimbangan. Kami tidak mengantisipasi efek GI pada otak terbatas pada belahan kanan, meskipun lateralitas sebelumnya telah terlibat dalam gangguan neurobehavioral yang melibatkan sirkuit hadiah. Memang, sebuah penelitian yang membandingkan insulin-sensitif dibandingkan dengan laki-laki yang resisten insulin menunjukkan efek diferensial pemberian insulin sistemik pada metabolisme glukosa untuk ventral striatum kanan, tetapi tidak kiri (34). Kami juga tidak mengamati perbedaan di wilayah otak yang ditentukan sebelumnya, baik karena penelitian kami tidak memiliki kekuatan untuk melihat efek yang kurang kuat atau karena efek seperti itu tidak terjadi pada titik waktu 4-h. Namun demikian, manipulasi kimia dari nukleus accumbens pada tikus mengakibatkan stimulasi neuron orexigenic dan penghambatan neuron anorexigenic di hipotalamus (35), yang menggambarkan pengaruh striatum pada area otak lain yang terlibat dalam pemberian makan.
Di luar penghargaan dan keinginan, nucleus accumbens secara krusial terlibat dalam penyalahgunaan zat dan ketergantungan (36-38), menimbulkan pertanyaan apakah makanan tertentu mungkin membuat ketagihan. Memang, gagasan kecanduan makanan telah mendapat perhatian populer luas melalui buku-buku diet dan laporan anekdotal dan semakin menjadi subjek penyelidikan ilmiah. Penelitian baru-baru ini yang menggunakan fMRI yang bergantung pada tingkat oksigenasi darah konvensional telah menunjukkan aktivitas selektif yang berlebihan dalam nucleus accumbens dan area otak terkait dalam obesitas dibandingkan dengan individu kurus ketika diperlihatkan gambar makanan yang sangat enak.6-11) dan pada subjek yang mendapat skor tinggi pada kecanduan makanan (39). Namun, dapat dikatakan bahwa respons kesenangan yang melibatkan makanan ini pada dasarnya tidak berbeda dengan kenikmatan pegolf yang melihat gambar-gambar yang menampilkan musik hijau yang indah atau audiophile yang mendengarkan musik (40). Berbeda dengan penelitian sebelumnya, penelitian kami menggunakan makanan uji palatabilitas yang sama dan metode ASL untuk memeriksa aktivitas otak yang tidak distimulasi setelah 4 h. Namun demikian, validitas konsep kecanduan makanan masih diperdebatkan dengan penuh semangat (41-47). Tidak seperti obat-obatan pelecehan, makanan diperlukan untuk bertahan hidup, dan beberapa individu dapat terbiasa mengkonsumsi sejumlah besar produk makanan tinggi-GI (dan tinggi kalori, sangat diproses) tanpa konsekuensi fisik atau psikologis yang merugikan. Dengan demikian, penerapan konsep kecanduan makanan menjamin tambahan studi intervensi dan penelitian yang berorientasi mekanis.
Sebagai kesimpulan, kami menunjukkan bahwa konsumsi makanan uji tinggi-dibandingkan dengan rendah-GI meningkatkan aktivitas di daerah otak terkait dengan asupan makanan, hadiah, dan keinginan pada periode postprandial akhir, yang bertepatan dengan glukosa darah lebih rendah dan lebih besar kelaparan. Temuan-temuan neurofisiologis ini, bersama dengan studi pemberian makan yang lebih lama tentang pemeliharaan penurunan berat badan (48, 49), menyarankan bahwa pengurangan konsumsi karbohidrat tinggi-GI (khususnya, produk biji-bijian yang sangat diproses, kentang, dan gula pekat) dapat memperbaiki makan berlebih dan memfasilitasi pemeliharaan berat badan yang sehat pada individu yang kelebihan berat badan dan obesitas.
Ucapan Terima Kasih
Kami berterima kasih kepada Dorota Pawlak, Simon Warfield, dan Phillip Pizzo karena merangsang diskusi dan saran; Joanna Radziejowska untuk bantuan dengan formulasi dan ketentuan tes-makan; dan Henry Feldman untuk saran statistik. Tak satu pun dari orang-orang ini menerima kompensasi atas kontribusi mereka.
Tanggung jawab penulis adalah sebagai berikut - DCA, CBE, JMG, LMH, BSL, DSL, dan ES: memberikan konsep dan desain studi; DCA dan BSL: data yang diperoleh dan keahlian statistik yang disediakan; DCA, JMG, LMH, BSL, dan DSL: data dianalisis dan ditafsirkan; BSL dan DSL: menyusun naskah; DCA, CBE, JMG, LMH, RR, dan ES: secara kritis merevisi naskah; RR: memberikan dukungan teknis; DCA, BSL, dan DSL: memperoleh dana; DCA dan DSL: disediakan pengawasan; dan DSL: sebagai penyelidik utama, memiliki akses penuh ke semua data dalam penelitian dan bertanggung jawab atas integritas data dan keakuratan analisis data. DCA menerima hibah dari NIH dan GE Healthcare, yang merupakan vendor MRI, untuk pengembangan dan aplikasi teknik pencitraan serta royalti melalui lembaga akademisnya yang sekarang dan bekas untuk penemuan terkait dengan teknik ASL yang digunakan dalam penelitian ini. DSL menerima hibah dari NIH dan yayasan untuk penelitian terkait obesitas, pendampingan, dan perawatan pasien serta royalti dari sebuah buku tentang obesitas masa kecil. BSL, LMH, ES, RR, CBE, dan JMG melaporkan tidak ada konflik kepentingan.
Catatan kaki
5Singkatan yang digunakan: ASL, pelabelan arterial spin; GI, indeks glikemik; VAS, skala analog visual.
REFERENSI
;