Matur verðlaun, ofsakláði og offita (2011)

Hans-Rudolf Berthoud, Natalie R. Lenardog Andrew C. Shin

Í ljósi þess að offitusjúkdómur er ekki mikill, aukast þakklæti fyrir tjáning eins og „augu mín eru stærri en maginn á mér“ og nýlegar rannsóknir á nagdýrum og mönnum benda til þess að misskilin umbun í heila geti ekki aðeins stuðlað að eiturlyfjafíkn heldur einnig aukinni neyslu á bragðgóður matur og að lokum offita. Eftir að hafa lýst nýlegum framförum í því að afhjúpa taugaferli og aðferðir sem liggja að baki matarlaunum og eiginleikum hvataheilbrigðis með innri ástandsmerkjum, greinum við mögulega hringlaga tengsl milli bragðlegrar fæðuinntöku, ofstoppar og offitu. Eru fyrirliggjandi mismunandi munur á umbunaraðgerðum á unga aldri og gætu þeir verið ábyrgir fyrir þroska offitu seinna á lífsleiðinni? Setur endurtekin váhrif á bragðgóða fæðu af stað næmi eins og í fíkniefna- og áfengisfíkn? Eru umbunaraðgerðir breyttar af aukaáhrifum offitusjúkdóms, svo sem aukinni merki í gegnum bólgu, oxun og hvatbera streituleiðir? Að svara þessum spurningum mun hafa veruleg áhrif á forvarnir og meðferð offitu og fylgikvilla þess sem og átröskun og eiturlyfjafíkn.

Margar ánægjurnar af því að borða.

Að borða er venjulega upplifað sem ánægjulegt og gefandi og það hefur verið vangaveltur um að eðlislæg ánægja af því að borða hafi þróast til að veita nauðsynlega hvatningu til að taka þátt í þessari mikilvægu hegðun í slæmu og fjandsamlegu umhverfi (94). Þannig er matur öflugur náttúrulegur styrking sem keppir við flesta aðra hegðun, sérstaklega þegar einstaklingur er efnaskiptur svangur. Meltingarhegðun er ekki takmörkuð við að borða, heldur samanstendur af undirbúnings-, fullkomnunar- og eftirminnandi stigum (15). Hedonic mat og umbun vinnsla fer fram í þessum þremur stigum inntöku hegðun og ákvarðar gagnrýninn árangur þeirra.

Á undirbúningsstiginu, áður en munnlegt samband er haft með mat, gegnir umbunartilvikin lykilhlutverki. Þessari áfanga er frekar hægt að skipta í upphafsstig (athyglisskipting frá annarri hegðun), innkaupaáfanga (skipulagningu, fóðrun) og lystandi áfanga (sjá og lykta mat). Upphafsstigið er lykilferlið þar sem val, val eða ákvörðun er tekin um að stunda ákveðna markmiðstengda starfsemi en ekki aðra. Ákvarðanatökuferlið sem ber ábyrgð á því að skipta um athygli er lykilatriði í nútíma sviði taugahagfræði og umbunartölur eru ef til vill aðal þátturinn sem ákvarðar niðurstöðu þessa ferlis. Rannsóknir benda til þess að til að gera þetta val, noti heilinn framsetningar á umbun-væntingum og kröfu um áreynslu / áhættu af fyrri reynslu til að hámarka kostnað / ávinning (76, 111, 118, 139, 148). Þannig að ákvörðunin um að fylgja þessu nýja markmiði veltur að miklu leyti á því að búast við en ekki neyta verðlaunanna í raun. Tímabilið frá því að taka ákvörðun og raunverulega geta neytt umbunarins er innkaupastigið. Þessi áfangi var áður ansi langur hjá forfeðrum okkar manna og í frjálsum dýrum nútímans, eins og td myndskreytt með kanadísku fjallageitinni sem lækkar frá hærri hæð að árbotni yfir hundrað mílur til að fullnægja saltlyst sinni. Væntingar umbunar virðast vera helsti drifkrafturinn til að halda einbeitingu á þessari ferð. Meðan á matarlystina stendur byrja strax skynjandi eiginleikar hlutarins eins og að sjá, lykta og að lokum smakka fyrsta bitann af matnum til að veita fyrstu endurgjöfina um fyrirspurn verðmætagildi sitt og getur aukið hvatandi kraft sinn. Þessi magnun á matarlyst endurspeglast af kynslóð viðbragða í kefalískum fasa, sem Frakkar vita svolítið sem l'appetit vient en mangeant (matarlyst vex með fyrstu bitunum). Fyrsti bitinn er líka síðasti sénsinn til að hafna mat ef hann uppfyllir ekki væntingar eða er jafnvel eitraður.

Hátíðarstigið (máltíðin) byrjar þegar miðað er við fyrsta bitið er upphafsleðslulíkan staðfest eða umfram það. Meðan á að borða kemur er bein og bein ánægja aðallega fengin frá meltingarskyni og lyktarskynskyni, sem knýr neyslu alla máltíðina þar til mætingarmerki ráða (166). Lengd fullkomins stigs er mjög breytileg þar sem það tekur aðeins nokkrar mínútur að eta hamborgara, en það getur tekið klukkustundir að njóta fimm rétta máltíðar. Við slíkar lengri máltíðir tekur matur, sem tekin er inn, í auknum mæli þátt í eftirlitsferlum við postoral sem hafa samskipti við umbun.

Postconsummatory áfanginn byrjar við lok matar og endist allt til næsta inntöku. Þessi áfangi er líklega flóknasti og minnsta skilningur á stigi meltingartruflana hvað varðar vinnslu á launum, þó að verkun mætingar og mettunar hafi verið rannsökuð tæmandi og langur listi yfir mettunarþætti verið greindur. Eins og getið er hér að ofan virðast næringarskynjarar í meltingarveginum og annars staðar í líkamanum einnig stuðla að því að mynda umbun matar meðan á máltíð stendur og eftir að hún (153). Sömu smekkviðtökur og finnast í munnholinu eru einnig tjáðir í þekjufrumum í þörmum (144) og í undirstúku (131). En jafnvel þegar allri smekkvinnslu er eytt með erfðabreytingum, læra mýs samt að kjósa sykur framar vatni, sem bendir til þess að matur verði umbunaður með því að nota glúkósa (44). Frekar en sú bráða ánægja að bragðgóður matur í munninum, þá er almenn ánægja sem líður lengi eftir að henni lýkur og stuðlar líklega að styrkingu máltíðar. Enn fremur, hjá mönnum, eru máltíðir oft felldar inn í skemmtileg félagsleg samskipti og skemmtilega andrúmsloft. Að lokum, þekking á því að það að borða tiltekna matvæli eða draga úr kaloríuinntöku borgar sig með því að vera heilbrigðari og lifa lengur, getur skilað enn einu formi hamingju eða umbunar.

Þannig mynda margvísleg skynjunarörvun og tilfinningaleg ástand eða tilfinningar með afar ólíkum stundlegum sniðum gefandi upplifun af því að borða og undirliggjandi taugastarfsemi er aðeins farin að skilja.

Taugakerfi matarlauna virka: mætur og vilja.

Rétt eins og það er engin hungursmiðstöð, þá er engin ánægjustöð í heilanum. Í ljósi flókinnar þátttöku ánægju og umbunar í meltingarfærum (og annarri) áhugasömu hegðun eins og lýst er hér að ofan, er ljóst að um mörg taugakerfi er að ræða. Taugakerfi sem eru virkjuð með því að hugsa um uppáhalds réttinn, gæða sér á nammi í munninum eða halla sér aftur eftir sefandi máltíð eru líklega mjög mismunandi, þó þau geti innihaldið sameiginlega þætti. Að bera kennsl á þennan mismun og sameiginlega þætti er lokamarkmið vísindamanna á sviði meltingarhegðunar.

Kannski er aðgengilegasta ferlið bráð ánægjan sem myndast við nammi í munninum. Jafnvel í ávaxtaflugunni með frumstæða taugakerfinu er örvun á taugafrumum með sykur virkjuð, en örvun með bituru efni hindrað, par hreyfiltaugafrumna í ganglíni undir vélinda, sem leiðir annað hvort kröftugan inntöku eða höfnun (68) og bætti við auknum sönnunargögnum um að smekkur þróaðist sem fasttengd kerfi sem sagði dýrinu annað hvort að samþykkja eða hafna ákveðnum matvælum. Hjá músum með erfðabreytta tjáningu viðtakans fyrir venjulega bragðlausan bindil í annað hvort sætum eða biturum bragðviðtakafrumum, var örvun með bindlinum ýmist mikil aðdráttarafl eða forðast sætar lausnir, í sömu röð (197). Það merkilegasta var að kinín, sem er vitsmuna bitur bindill, myndaði sterkt aðdráttarafl hjá músum með tjáningu á bitur viðtaka í sætum skynjandi bragðviðtaka frumum (114). Þessar niðurstöður benda til þess að frumstæðasta form þess að líkja og mislíkar geti þegar verið í eðli sínu hluti af útlægum meltingarvegum. Eins og sýnt var fram á rauðkornadýrð (70) og anencephalic barn (171), tjáning á einkennandi hamingjusömu andlitinu þegar þú smakkar sælgæti (11, 13) virðist vera taugafræðilega skipulögð innan heilastarfsins, sem bendir til þess að framheila sé ekki nauðsynleg til að tjá þetta frumstæðasta form „kjarna“.13). Hjá spendýrum er caudal heili stafurinn jafngildur gangesýru í meltingarfærum, þar sem bein skynjunarviðbrögð frá tungu og þörmum eru samofin grundvallar mótorlegum neyslumynstri (166, 179). Þannig virðist þessi grunnrás á heilaæxlum vera fær um að þekkja notagildi og kannski notalegt smekkörvun og hefja viðeigandi hegðunarviðbrögð.

En jafnvel þó að einhver af þessari frumstæðu bragðstýrðu viðbragðshegðun sé skipulögð innan heilastimilsins, þá er ljóst að heilastöðvarrásirnar starfa venjulega ekki í einangrun, heldur eiga samskipti við framheilinn. Jafnvel í Drosophila, smekk sérstakar viðtaka frumur myndast ekki beint á hreyfiaugafrumum sem bera ábyrgð á smekkstýrðum atferlisframleiðslu (68), og skilur eftir fullt af tækifærum til mótandi áhrifa frá öðrum sviðum taugakerfisins. Fyrir augljós áhrif á bragðgóðan mat og huglæga ánægjuna hjá mönnum er bragð augljóslega samþætt öðrum skynjunaraðferðum, svo sem lykt og munni, í framheilasvæðum, þar með talið amygdala, svo og aðal- og hærri skynjunarkorti. svæði, þar með talin einangrandi og sporbrautarhluti til að mynda skynjun á tilteknum matvælum (43, 45, 136, 141, 163, 164, 186). Nákvæmar taugaleiðir þar sem slík skynjun eða framsetning leiðir til kynslóðar huglægrar ánægju („líkar“ Berridge, sjá Orðalisti) eru ekki skýr. Rannsóknir á taugamyndun hjá mönnum benda til þess að ánægja, mæld með huglægum mati, sé reiknuð innan hluta af svigrúm og framan af einangruðum heilaberki (13, 99).

Hjá dýrum eru aðeins undirmeðvitaðir þættir ánægju (kjarni „mætur“ Berridge) og andúð aðgengilegir í tilraunastarfi og ein af fáum sérstökum prófunarhugmyndum er mæling á jákvæðum og neikvæðum svipbrigðum í andliti þegar smakkað er á ánægjulegum (venjulega sætum) eða fráleitum áreiti (11). Með þessari aðferð notuðu Berridge og samstarfsmenn (12, 122) hafa sýnt fram á þröngt umritaðan, μ-ópíóíðviðtaka miðlaðan ánægju („mætur“) heitir reitir í kjarna accumbens skeljar og ventral pallidum. Við höfum nýlega sýnt fram á að innspýting kjarna accumbens á μ-ópíóíð viðtakablokka bældi tímabundið af slíkum súkrósa völdum jákvæðum hedonic orofacial viðbrögðum (158). Saman sýna niðurstöðurnar að innræn ör-ópíóíð merki í kjarna accumbens (ventral striatum) er gagnrýnin þátttakandi í orðinu „mætur“. Vegna þess að mæld hegðunarafkoma er skipulögð innan heila, verður „vondur“ vondi staðurinn á einhvern hátt að hafa samband með þessum grunnviðbragðsrásum, en samskiptaleiðin eru óljós.

Ein lykilspurningin er hvernig hvatning til að fá umbun er þýdd í aðgerð (113). Í flestum tilvikum kemur hvatning til framkvæmda með því að leita að einhverju sem hefur skapað ánægju í fortíðinni, eða með öðrum orðum með því að vilja hafa það sem líkar vel. Dópamín merki innan mesólimbískra dópamín vörpunarkerfa virðist vera lykilatriði í þessu ferli. Fasísk virkni dópamíns taugafrumuútsviða frá ventral tegmental svæði til kjarna accumbens í ventral striatum eru sérstaklega þátt í ákvörðunarferlinu á undirbúningsstiginu (matarlyst) í meltingarfærum (26, 148). Að auki, þegar bragðgóður matur eins og súkrósa er í raun neytt, verður viðvarandi og sætleiki háð aukning á dópamínmagni í kjarna accumbens og veltu (75, 80, 165). Dópamínmerki í kjarna accumbens virðist því gegna hlutverki bæði í undirbúnings- og lokastiginu í inntöku. Kjarni accumbens skeljarins er þar með hluti af tauga lykkju þar með talin hliðar undirstúku og legu tegmentals svæðisins þar sem orexin taugafrumur gegna lykilhlutverki (7, 22, 77, 98, 115, 125, 175, 199). Þessi lykkja er líklega mikilvæg til að framselja hvataheilbrigði til markmiðs með efnaskiptaástandsmerkjum sem eru tiltæk fyrir hlið undirstúku, eins og fjallað er um hér að neðan.

Í stuttu máli, þó að það hafi verið framúrskarandi nýlegar tilraunir til að aðgreina íhluti þess, er starfræna hugmyndin og taugrásirnar sem liggja að baki matarlaunum ennþá illa skilgreindar. Sérstaklega er ekki vel skilið hvernig umbun, sem myndast við tilhlökkun, fullnað og mettun, er reiknuð og samþætt. Framtíðarrannsóknir með nútíma taugamyndunartækni hjá mönnum og ífarandi taugefnafræðilegar greiningar hjá dýrum verða nauðsynlegar til að fá fullkomnari skilning. Kannski er mikilvægasta úrvinnsluþrepið í þýðingu slíkra skynjunarmynda í aðgerðir einkenni þess sem Berridge kallar „hvatningarheilbrigði.“ Þetta fyrirkomulag gerir sveltandi dýri kleift að vita að það þarf kaloríur eða salt tæma lífveru til að vita að það þarf salt. Hér að neðan er fjallað um aðlögun á hedonic ferlum með efnaskiptum.

Aðlögun í gegnum undirstúku.

Innan undirstúkunnar hafði boginn kjarni með taugapeptíð Y og proopiomelanocortin taugafrumum upphaflega verið talinn gegna einkarétti við að samþætta efnaskipta merki. En greinilega eru leptínviðtakar staðsettir á öðrum undirstúkusvæðum eins og kvið-, dorsomedial og premammillary kjarna, sem og hlið og perifornísk svæði þar sem þeir stuðla líklega að áhrifum leptíns á fæðuinntöku og orkunotkun (101, 102). Það hefur lengi verið vitað að raförvun hliðar undirstúku vekur upp fæðuinntöku og að rottur læra fljótt að stjórna sjálfri raförvun (83, 183). Efnaskiptamerki móta örvunarþröskuldinn fyrir hliðar undirstúku framkallaða sjálfsörvun og fóðrun (16, 17, 20, 64, 81-83, 89). Nýlegar rannsóknir sýna að hliðar undirstúku taugafrumur tjá orexin (77, 199) og öðrum sendum eins og taugalyfjum (101, 107) veita mótandi inntak til dópamín taugafrumna í leghálsi sem er vel þekkt að skiptir sköpum um að þýða hvata til aðgerða (10, 14, 22, 42, 77, 91, 148, 194, 196). Orexin taugafrumur geta sameinað ýmis efnaskiptamerki eins og leptín, insúlín og glúkósa (2, 25, 51, 107, 160). Til viðbótar við dópamín taugafrumur frá miðjuhjúpi, verkefni orexin taugafrumum víða innan bæði heila og afturheilans. Einkum er undirstúku-thalamic-striatal lykkja sem felur í sér framdrátt orexin í miðhluta kjarna thalamus og kólínvirkra striatal interneurons (93), og orexin varp til oromotor og autonomic mótor svæði í caudal heila stama (6). Allar þessar stefnumótandi áætlanir setja hliðar undirstúku orexín taugafrumur í kjörstöðu til að tengja innri þarfir og umhverfismöguleika til að taka ákjósanlegan aðlögunarval.

Aðlagað „að vilja“ í gegnum mesólimbískt dópamínkerfi.

Töluverðar sannanir hafa nýlega safnast fyrir beinni mótun dópamín taugafrumna með umbrotsástandi. Eftir fyrstu sýnikennslu að leptín og insúlínsprautur beint inn á þetta heilasvæði bælaði fram svip á mataraðstæðum staðbundnum stað (61), aðrar rannsóknir sýndu að slíkar leptínsprautur minnkuðu virkni dópamíns taugafrumna og bældu neyslu fæðu skjótt, meðan augnvöðvaþrenging leptínviðtaka sérstaklega á ventral tegmental svæði (VTA) leiddi til aukinnar súkrósa og áframhaldandi bragðgóður matarneyslu (84). Aftur á móti virðist ghrelin-aðgerðir beint innan VTA virka dópamín taugafrumur, auka veltu dópamíns og auka matarneyslu (1, 88, 116). Saman benda þessar niðurstöður til þess að hluti af orexigenic drifinu á ghrelin og anorexigenic drifinu á leptíni sé náð með beinni mótun á aðgerðum sem leita að umbun sem miðlað er af dópamín taugafrumum í miðjuhjúpnum. Samt sem áður, þessi mótum getur verið flóknari þar sem mýs með leptínskort (skortur á leptínviðtaka merki) sýna bæla frekar en aukna virkni dópamíns taugafrumna [eins og búist var við úr veirumyndunartilraunum hjá rottum (84)], og leptínuppbótarmeðferð endurheimti eðlilega dópamín taugafrumuvirkni sem og amfetamínvalda hreyfingu fyrir hreyfingu (63). Hjá venjulegum rottum stuðlar leptín einnig að virkni týrósínhýdroxýlasa og amfetamín-miðlaðs dópamíns útstreymis í kjarna accumbens (119, 124). Þetta opnar þann áhugaverða möguleika að bæld mesólimbískt dópamínmerkjakerfi (frekar en ofvirkt) tengist þróun þensluáfalls og offitu, eins og lagt er til með umbunarskort tilgátunni sem fjallað er um í næsta meginhluta. Samkvæmt þessari atburðarás væri búist við að leptín auki skilvirkni dópamínmerkja frekar en að bæla það.

Aðlagað „mætur“ með skynjunarvinnslu, barkstýringarmyndun og vitsmunalegum eftirliti.

Eins og rætt er hér að ofan, þá falla matartengd sjón, lyktarskyn, gustatory og aðrar upplýsingar saman í fjölbrigðasambandi og skyldum svæðum, svo sem heilaberki heilans, insula og amygdala, þar sem það er talið mynda reynslu af matnum til að leiðbeina núverandi og framtíð hegðun. Nýlegar rannsóknir benda til þess að næmi þessara skynjunarleiða og virkni innan heilabarka utan svigrúm, amygdala og insula séu mótuð með efnaskiptaástandsmerkjum.

Í nagdýrum hefur verið sýnt fram á að skortur á leptíni eykur og bætir við leptíni til að draga úr útlægum smekk og lyktarskynskyni (66, 90, 157). Leptín getur einnig mótað skynvinnslu við hærri gustatory og Lyktarskynfæri vinnslu skref, eins og gefið er til kynna með nærveru leptín viðtaka og leptín völdum Fos tjáningu í kjarna einangrunar, parabrachial kjarna, Lyktarlampa og einangruð og piriform cortices nagdýra (53, 74, 86, 112, 159).

Í heilaberki og framan af öpum voru einstaka taugafrumur sem svöruðu fyrir smekk sérstakra næringarefna eins og glúkósa, amínósýra og fitu, breyttar með hungri á skynsamlegan hátt (137, 138, 140, 141). Á svipaðan hátt var huglæg ánægja hjá mönnum kóðuð með taugastarfsemi í miðtaugarhluta heilabrautar, mældur með virkni segulómskoðun (fMRI) og var háð skynsamlegri þéttleika, mynd af styrkingu styrkinga (45, 100, 117, 135).

Einnig með fMRI mælingu var sýnt að breytingar á bragði af völdum bragðs á örvun taugafrumna áttu sér stað innan nokkurra svæða í einangrunarhluta manna og utan sporbrautar og helst á hægri heilahveli (164). Samanburður á föstu og fóðruðu ástandi jók aukning matvæla á að virkja sjón- (occipitotemporal cortex) og gustatory (insular cortex) skynvinnslu svæði með sjón og smekk matar (181). Í annarri rannsókn, myndir af mat sem vakti mikla virkjun á sjón- og forstoppar heilaberki, hippocampus og undirstúku við heilablóðfall, vakti mun veikari örvun eftir 2 daga offóðrun (30). Í nýlegri rannsókn þar sem kannað var virkni taugafræðilegra afleiðinga mataræðis hjá offitusjúkum mönnum kom í ljós að eftir fæðingu af völdum 10% líkamsþyngdar, voru taugabreytingar af völdum sjónrænna fæðubóta verulega auknar á nokkrum heilasvæðum sem fjalla um skynjun með hærri röð skynjun og vinnsla vinnsluminnis, þar með talið svæði í miðju tímabundnu gírusinu sem tekur þátt í sjónrænni vinnslu með hærri röð (142). Báðum þessum mismun af völdum þyngdartaps var snúið við eftir leptínmeðferð, sem benti til þess að lágt leptín næmi heilasvæðum sem bregðast við vísbendingum um mat. Taugavirkjun í kjarna sem safnast upp með sjónrænu matarörvun er mjög mikil hjá unglingum sem eru erfðabreyttir með leptíni og fara strax aftur í eðlilegt gildi eftir gjöf leptíns (57). Í leptínskorti, var virkjun kjarna accumbens samsvarandi jákvætt og mat á líkindum fyrir matinn sem sýndur er á myndum bæði í fastandi og fóðruðu ástandi. Jafnvel matvæli sem voru álitin vönduð við venjulegar aðstæður (með leptíni í mettuðu ástandi) líkaði mjög vel við leptínmerki. Eftir leptínmeðferð hjá þessum sjúklingum með skort á leptíni, og hjá venjulegum einstaklingum, var virkjun kjarna accumbens aðeins tengd við mat á hæfi í fastandi ástandi (57).

Ennfremur er taugastarfsemi á heilasvæðum talin taka þátt í vitsmunalegri vinnslu framsetningar matvæla eins og amygdala og hippocampal flókans með leptíni (78, 79, 105) og ghrelin (27, 50, 92, 109, 147, 189). Þannig er það alveg ljóst að ferli undirvitundar heiðnismats og huglægrar upplifunar á ánægju í dýrum og mönnum eru mótuð af innra ástandi.

Í stuttu máli, umbrotsástandsmerki hafa áhrif á næstum öll taugaferli sem taka þátt í öflun, neyslu og fræðslu um mat. Það er því ólíklegt að fyrirkomulagið sem hvetur til hvatningar til áreitni sé eingöngu upprunnið frá næringartilfinningasvæðum í miðgöngum undirstúku. Frekar, þetta lífstætt ferli er skipulagt á óþarfa og dreifða hátt.

Valda erfðafræðilegum og öðrum fyrirliggjandi mismun á launastarfsemi offitu?

Ein grundvallar forsenda hér er að ótakmarkaður aðgangur að bragðgóðri fæðu leiðir til ofheilbrigðis ofneyslu og að lokum offitu, sem kallast glottony tilgáta til einföldunar. Þessi tilgáta er studd af fjölmörgum rannsóknum á dýrum sem sýna fram á aukna neyslu á bragðgóðri fæðu og þroska offitu, svokallað offita af völdum mataræðis (143, 151, 152, 154, 167, 178, 180, 193, 195). Það eru líka til margar rannsóknir á mönnum sem sýna bráðaáhrif af að meðhöndla smekkleiki, breytileika og framboð á mat (191, 192), þó að fáar samanburðarrannsóknir sýni langtímaáhrif á orkujafnvægi (120, 134).

Í sinni hreinustu mynd þarf tilgátan um glottony ekki að umbunaraðgerðir séu óeðlilegar; það krefst þess að umhverfisaðstæður séu ekki óeðlilegar (aukið aðgengi að bragðgóðri fæðu og váhrifum af vísbendingum). Þrátt fyrir að umhverfisþrýstingur þrýsti vafalaust almenningi á hærri fæðuinntöku og líkamsþyngd, þá er þessi einfalda skýring ekki gerð grein fyrir því að ekki allir einstaklingar sem verða fyrir sama eitruðu umhverfi þyngjast. Þetta bendir til þess að fyrirliggjandi munur geri suma einstaklinga viðkvæmari fyrir auknu framboði á bragðgóðri mat og vísbendingum um mat og afgerandi spurning er hver þessi munur gæti verið. Hér erum við að halda því fram að mismunur á umbunaraðgerðum sé ábyrgur, en það er alveg eins mögulegt að munur á því hvernig staðbundna kerfið meðhöndlar hedonic overeating er mikilvægur. Samkvæmt þessari atburðarás myndi einstaklingur sýna öll merki um bráða ofheyrandi offramleiðslu, en stöðugleikastillirinn (eða aðrir búnaðir sem valda neikvæðum orkujafnvægi) myndu geta unnið gegn þessum áhrifum til langs tíma.

Preexisting mismunur gæti verið ákvarðaður með erfðabreytingum og erfðabreytileikum og af snemma lífsreynslu með þróunarforritun. Meðal 20 eða svo helstu gena (skýrar vísbendingar úr að minnsta kosti tveimur óháðum rannsóknum) sem tengjast þróun offitu (129), engum er beinlínis beitt í þekktum aðferðum við umbunaðgerðir. Hins vegar, vegna þess að samanlögð áhrif þessara gena nema aðeins minna en ∼5% offitu hjá mönnum, er mjög líklegt að mörg mikilvæg gen hafi enn ekki fundist, en sum þeirra gætu starfað innan umbunarkerfisins.

Töluvert er um bókmenntir sem sýna fram á mismun á launastarfsemi milli halla og feitra dýra og manna (40, 162, 173, 174). Slíkur munur gæti verið fyrir þroska offitu eða gæti verið í framhaldi af offitusjúkdómnum, en fáar rannsóknir hafa reynt að greina frá þessum tveimur aðferðum. Það er einnig mikilvægt að hafa í huga að fyrirliggjandi munur á umbunaföllum leiðir ekki sjálfkrafa til offitu síðar á ævinni.

Að bera saman halla og offitusjúklinga sem bera mismunandi samsætur af annað hvort dópamíni D2 viðtakanum eða μ-ópíóíð viðtaka genum sýnir mun á hegðun og taugasvörun við bragðgóðan mat (39, 40, 60, 172). Í ræktuðum línum af offituhneigðri og offituþolnum rottum hefur verið greint frá nokkrum mismun á merkjum dópamíns í mesólimbísku (41, 65), en flestar þessar rannsóknir notuðu fullorðin, þegar offitusjúk dýr. Í aðeins einni frumrannsókn sást munur á unga aldri (65), svo það er ekki ljóst hvort munur á umbunaraðgerðum sé fyrir hendi og erfðafræðilega ákvarðaður eða aflað með útsetningu fyrir bragðgóðri matarörvun og / eða afleiðing offitusjúkdóms. Vegna þess að rottur sem hafa tilhneigingu til offitu þróa að einhverju leyti offitu, jafnvel á venjulegu chow mataræði, er heldur ekki ljóst að hve miklu leyti erfðafræðilegur munur fer eftir framboði á bragðgóðri fæðu samanborið við chow, til að koma fram á svipgerð (genum). Mesolimbic dópamín merki er einnig bælað verulega í leptínskorti ob / ob músum og bjargað með kerfisbundnum leptínuppbótum (63). Hjá erfðabreyttum leptínskortum mönnum var taugastarfsemi í kjarnanum, sem fengin var með því að skoða myndir af bragðgóðri fæðu, ýkt í fjarveru leptíns og afnumin eftir gjöf leptíns (57). Ennfremur sýndi PET taugamyndun skert dópamín D2 viðtaka að mestu leyti í riddarahlið og hlið, en ekki vöðva, striatum (187). Á grundvelli þessarar síðustu athugunar var tilgátan um skort á umbun skort, sem bendir til þess að aukin fæðuinntaka sé tilraun til að afla meiri umbóta í skaðabótum vegna minnkaðra mesólimbískra dópamínmerkja (19, 128, 187). Ljóst er að sönnunargögn sem ekki eru rugluð af mismunandi einstaklingum og aðferðafræði eru nauðsynleg til að öðlast skýrleika til að skilja hvernig mesólimbísk dópamín merki er þátttakandi í ofstoppi á bragðgóðri fæðu og þróun offitu.

Að auki klassískur erfðafræðilegur, epigenetic og nongenetic fyrirkomulag (23, 34, 36, 37, 62, 67, 126, 155, 176, 184) gæti einnig verið mögulega ábyrgt fyrir mismun á taugabrautum og umbunarhegðun á ungum aldri, með tilhneigingu til ofstoppar og offitu síðar á ævinni. Sýnt er fram á slík áhrif hjá erfðafræðilega sams konar C57 / BL6J innfæddum músum eða eins tvíburum. Í einni slíkri rannsókn varð aðeins um það bil helmingur karlkyns C57 / BL6J músa feitir í bragðmiklu fituríku mataræði (55), en umbunaðgerðir voru ekki metnar.

Í stuttu máli skiptir munur á merkja dópamíns mesólimbs sterkast í breyttum atvika og meðferðar og offitu. Samt sem áður er óljóst að hve miklu leyti fyrirliggjandi mismunur og / eða aukaverkanir ákvarða þessar hegðunarbreytingar og valda offitu. Aðeins lengdarrannsóknir á erfðafræðilega skilgreindum stofnum munu veita afdráttarlausari svör.

Er endurtekin váhrif ávanabindandi matvæla að breyta umbunarkerfi og leiða til hraðari þróunar offitu?

Það er hituð umræða um líkt milli matar og eiturlyfjafíknar (32, 38, 49, 56, 69, 94, 104, 123, 133, 187, 188). Þó að sviði eiturlyfjafíknar hafi langa hefð (td Refs. 96, 132), hugmyndin um fíkn er enn ekki almennt viðurkennd og atferlis- og taugakerfi þess er óskýr. Það er vel þekkt að endurtekin váhrif á misnotkun lyfja valda taugadrepandi breytingum sem leiða til hækkunar á umbunarmörkum (minni umbun) sem knýja fram hraðari neyslu lyfja (4, 87, 96, 97, 110, 145). Spurningin hér er hvort endurtekin váhrif á bragðgóðan mat geti leitt til svipaðra taugadrepandi breytinga á matarlaunakerfinu og hegðunarfíkn (þrá eftir bragðgóðri fæðu og fráhvarfseinkennum) og hvort þetta er óháð offitu sem kemur venjulega fram eftir langvarandi váhrif á bragðgóðan mat . Takmarkaðar upplýsingar sem til eru bendir til þess að endurtekin súkrósaaðgangur geti stjórnað losun dópamíns (5) og dópamín flutningsmaður (9) og breyttu dópamíni D1 og D2 viðtaka (5, 8) í kjarna accumbens. Þessar breytingar geta verið ábyrgar fyrir aukinni aukningu á súkrósa bingeing, krossofnæmi fyrir hreyfingu af völdum amfetamíns, fráhvarfseinkennum, svo sem auknum kvíða og þunglyndi (5), svo og minnkandi styrkja virkni venjulegra matvæla (33). Fyrir óþægilegan bragðgóður mat (venjulega fituríkan mat) eru minna sannfærandi vísbendingar um þróun ávanabindingar (21, 31), þó að hlé á aðgangi að kornolíu geti örvað losun dópamíns í kjarnanum.106).

Hjá Wistar rottum leiddi útsetning fyrir bragðlegu mötuneyti mataræði til viðvarandi ofstoppar á 40 dögum og hliðarþrýstingsmagns raförvunar sjálfsörvunarþröskuldar jukust samhliða líkamsþyngdaraukningu (89). Svipuð ónæmi umbunarkerfisins sást áður hjá fíknum rottum, sem sjálfir hafa gefið kókaín í bláæð eða heróíni (4, 110). Enn fremur minnkaði tjáning dópamíns D2 viðtakans í ristli á bakinu verulega samhliða því að verðlaunaþröskuldurinn versnaði (89), að stigum sem finnast í rottum af kókaínfíkn (35). Athyglisvert er að eftir 14 daga bindindi frá bragðlegu mataræði kom verðlaunaþröskuldurinn ekki í eðlilegt horf jafnvel þó að rotturnar væru sveigðarogar og misstu ∼10% líkamsþyngdar (89). Þetta er í mótsögn við tiltölulega hröð (∼48 klst.) Eðlilegt horf í verðlaunamörkum hjá rottum sem sitja hjá við sjálfsstjórnun kókaíns (110) og getur bent til þess að óafturkræfar breytingar orsakast af fituríku fæðunni (sjá næsta kafla). Í ljósi þeirrar athugunar að kókaínfíklar og offitusjúkir einstaklingar sýna lítið D2R framboð í riddarastriki (190) benda þessar niðurstöður til þess að dópamínplastleiki vegna endurtekinnar neyslu á bragðgóðri fæðu sé nokkuð svipuð og vegna endurtekinnar neyslu misnotkunarlyfja.

Eins og með lyf (71, 96, 156) og áfengi (18, 185fíkn, bindindi frá súkrósa geta valdið þrá og fráhvarfseinkennum (5), sem að lokum leiðir til bakslagshegðunar72, 73). Talið er að bindindi séu frekari breytingar á taugum og sameindum (28, 185), til að auðvelda endurheimt sjálfvirkra atferlisforrita með vísan til. Þess vegna hefur endurkomuhegðun verið rannsökuð af mikilli rannsókn þar sem hún er lykillinn að því að trufla ávanabindandi hringrás og koma í veg fyrir frekari vindhvörf (156). Lítið er vitað hvernig þessi ræktun hefur áhrif á „mætur“ og „vilja“ á bragðgóðan mat og hvernig það hefur samskipti við offitu, og skýringarmyndina í Fig. 3 er tilraun til að gera grein fyrir helstu leiðum og ferlum.

 

Fig. 3.

Huglæg framsetning á fyrirkomulagi í bragðmiklum offramleiðslu af mat. Nóg umhverfi styrkir venjulega neyslu á bragðgóðri fæðu sem getur flýtt fyrir fíkn eins og ástand þegar venjuleg umbun vinnsla skemmist af ofvirkni ...

Í stuttu máli bendir snemma á nagdýr í nagdýrum til þess að sumar bragðgóður matur, svo sem súkrósa, hafi ávanabindandi möguleika í tilteknum tilraunadýrum, þar sem þau endurskapa að minnsta kosti nokkur lykilviðmið sem sett voru fyrir fíkniefni og áfengi. Hins vegar eru miklu frekari rannsóknir nauðsynlegar til að fá skýrari mynd af misnotkunarmöguleikum tiltekinna matvæla og taugaferla sem um er að ræða.

Er offitusjúkdómur að breyta umbunarkerfi og flýta fyrir ferlinu?

Offita er tengd við óregluð merkjakerfi, svo sem leptín og insúlínviðnám, sem og aukin merki í gegnum frumubólgu cýtókína og ferla sem eru virkjaðir með oxun og endoplasmatic álags streitu (3). Það er að verða ljóst að eituráhrif af völdum offitu skemma ekki heilann (24, 46, 48, 52, 59, 95, 121, 127, 177, 182, 198). Talið er að offita af völdum offitu heilainsúlín hafi bein áhrif á þróun Alzheimers sjúkdóms sem nú er einnig kallaður sykursýki af tegund 3 (46, 47) sem og aðra taugahrörnunarsjúkdóma (161).

Fjöldi nýlegra rannsókna beindi athyglinni að undirstúkunni, þar sem fiturík fæði trufla viðkvæmt samband glialfrumna og taugafrumna með aukinni endoplasmic reticulum og oxunarálagi, sem leiðir til streitusvörunarferla með almennt frumudrepandi áhrifum (48, 121, 177, 198). Lokaáhrif þessara breytinga eru aðal insúlín- og leptínviðnám og skert undirstúkueftirlit með orkujafnvægi, sem frekar stuðlar að offitu og síðan taugahrörnun. Hins vegar hætta þessi eituráhrif ekki á stigi undirstúku, heldur geta þau einnig haft áhrif á heila svæði sem taka þátt í vinnslu verðlauna. Of feitir, leptínskortir músar eru miklu næmari fyrir efnafræðilega framkallaða taugahrörnun eins og metamfetamín völdum dópamín taugahrörnun eins og gefið er til kynna með því að draga úr dópamíngildum (170). Offita og þríglýseríðhækkun framleiða vitsmunalega skerðingu hjá músum, þar með talið minnkað lyftistöng til að fá matarlaun (59) og faraldsfræðilegar rannsóknir sýna tengingu á líkamsþyngdarstuðul og hættu á Parkinson-sjúkdómi og vitsmunalegum hnignun (85). Offita sem hafa tilhneigingu til offitu leyfðu að verða offitusjúkir við reglulega chow eða fengu magn af fituríku mataræði til að ná ekki aukinni líkamsþyngd, sýndu marktækt minni virkni sem svaraði (framvinduhlutfallsbrotspunktur) vegna súkrósa, af völdum amfetamíns, skilyrts staðar, og dópamínvelta í kjarnanum.41). Þessar niðurstöður benda til þess að bæði offita í sjálfu sér og fiturík mataræði geti valdið breytingum á mesólimbískum dópamínmerkjum og umbunar hegðun. Sýnt er í mögulegum leiðum og aðferðum þar sem meðferð fæðis og offita getur haft áhrif á taugagreiðslurás Fig. 4.

 

Fig. 4.

Aukaáhrif offitu á umbunarkerfi og reglur um jafnvægi á orkujafnvægi. Bragðgóður og fiturík fæði getur leitt til offitu með eða án ofstoppar. Aukin merki um bólgu, hvatbera og oxun í oxun ...

Í stuttu máli virðist það vera ljóst að innra eitrað umhverfi sem er af völdum offitu hættir ekki á stigi heilans og innan heilans stoppar ekki við umbunarbrautina. Rétt eins og heila svæði sem taka þátt í reglunni um jafnvægi á orkujafnvægi, svo sem undirstúku, og í vitsmunalegum stjórnun, svo sem hippocampus og nýfrumukrabbameini, er líklegt að umbunarkerfi í barkstera og öðrum svæðum hafi áhrif á offitu af völdum breytinga á útlægum merkjum heila og staðbundin heila merki um bólgu, oxun og hvatbera streituleiðir.

Við þökkum Laurel Patterson og Katie Bailey fyrir hjálpina við klippingu og Christopher Morrison og Heike Muenzberg fyrir margar umræður.