Dana M. Small, Alexandra G. DiFeliceantonio
Vísindi 25 Jan 2019:
Vol. 363, útgáfu 6425, bls. 346-347
DOI: 10.1126 / science.aav0556
Merki sem miðla næringarupplýsingum frá meltingarvegi til heilans stjórna matvælaöryggi og matarvali (1-4). Nánar tiltekið, þótt miðlægar taugaútreikningar framkvæma val, færir taugakerfið taugakerfið upplýsingar um næringarárangur val á heila svo að framsetning matvæla geti verið uppfærð. Hér er fjallað um nýlegar niðurstöður sem benda til þess að vísbending sé um gut-heila merkingu og leiðir til þess að matvælaverð sé í hættu á meðhöndluðum matvælum (3, 4). Skilningur á þessari ás gæti upplýst um brjósti sem tengist unnum matvælum og offitu.
Í 1947 voru tilraunir þar sem nagdýr fengu ísóþórað fæði sem breytilegt í magni sýndu að nagdýr nákvæmlega títra magni sem neytt er til að viðhalda stöðugum kalorískum inntaka yfir daga, sem gefur til kynna að "rottur borða fyrir hitaeiningar" (5). Þetta leiddi í ljós að merki verða að mynda til að miðla orkufyrirtækinu mat í heilann til að leiðbeina inntöku. Síðar staðfestu aðrir að þessi "eftir inntöku" merki geta styrkt með því að sýna að dýr geta skapað óskir fyrir bragðefna sem eru notuð með kaloríum samanborið við þá sem neyta eru án þess að vera í námi sem kallast bragðbætt næring (FNC)6). Mikilvægt kemur fram að FNC sést jafnvel án samhliða skynjunarörvunar til inntöku, sem einangrar eftirminnileg merki sem lykilstyrktaraðili (7). Til dæmis mynda dýr sem skortir taugaeinafræðilega vélar til að framkvæma sætt bragð mynda óskir fyrir vatni sem innihalda súkrósa samanborið við vatn einn og þessi hegðun fylgir hækkun á utanfrumu dópamíni í striatuminu, heila svæði sem er nauðsynlegt til að hvetja og læra. Í bráðabirgðum er hins vegar dregið úr utanfrumu dópamíni og ákvarðanatöku (innrennsli efnaskiptaefnisins 2-deoxyglucose, sem hindrar getu frumna til að nota glúkósa sem eldsneyti)1). Þessi merki eru líklega tauga frekar en innkirtla (þ.e. hormóna) vegna þess að hækkun á utanfrumu dópamíni er hröð eftir inngjöf glúkósa (intragastric innrennsli)8). Ennfremur eykur innrennsli glúkósa en ekki ómælanleg glúkósa í vefjarvefinu utanfrumu dópamíns (8). Samhliða bendir þetta til þess að hjá dýrum sé óskilyrt hvati sem rekur sykur (kolvetni) styrking efnaskipta sem myndast þegar frumur nota glúkósa fyrir eldsneyti; þetta merki er þá skynjað með vélbúnaður í vefgáttinni og síðan flutt til heilans til að stjórna dopamínmerkjum (sjá myndina). Nákvæm eðli efnaskipta, skynjarans og hvernig það er sent í heila er ekki þekkt.
Það er vísbending um að svipuð kerfi starfi hjá mönnum. Neuroimaging rannsóknir hafa sýnt að matarlyklar, sem eru fyrirsjáanlegar af hitaeiningum, virkja striatumið hjá mönnum og að umfang þessara svörunar er stjórnað með efnaskiptum (9). Sérstaklega, hækkun á glúkósa í blóði eftir að neysla á kolvetni inniheldur drykkinn spá fyrir um umfang skilyrts svörunar við svörun og sýn á drykknum. Vegna þess að glúkósa verður að vera til staðar til notkunar sem eldsneyti, bendir þetta til þess að hjá mönnum, eins og hjá dýrum, veldur kolvetnisstyrking á efnaskiptum í tengslum við nærveru glúkósa. Að auki bendir athuganir á mönnum að framsetning heilans á efnaskiptum er sjálfstæð frá meðvitundarskynjun, svo sem matvæli. Sama svörun við kaloría-fyrirsjáanlegu bragðbætinu sem var svo vel tengd breytingum á glúkósa í plasma var ótengd að hlutfalli af drykkjum þátttakenda. Þetta er í samræmi við frekari rannsóknir á taugakrabbameini sem finnast að raunveruleg orkugjafi og ekki áætlað orkuþéttleiki eða metinn líkur á matarmyndum, spáir vilji til að greiða fyrir matvæli og straumbætur3, 10). Þessar athuganir benda til þess að tauga framsetning þessara styrkandi næringarmerkja sé óháð meðvitundarskynjun um mat. Áhrifamikill möguleiki er að efnaskiptamerkin eru mikilvæg uppsprettur hvatningarmagns (hvernig vísbendingar verða hvatandi) og að hinir mismunandi leiðir sem byrja á þessum merkjum eru kortar á matvæla-ófullnægjandi gagnvart matvælum11).
Lipíðum er annar mikilvægur orkugjafi sem umbrotnar öðruvísi en kolvetni. Í samræmi við það er ferillinn sem áhrifamikill gildi fitu er sendur til heilans öðruvísi. Slökkt á oxun fitu eykur fitubólgu og blokkir glúkósaoxun eykur sykur matarlyst. Hins vegar truflar vagotomy (skurðaðgerð til að skilja vagus taug) í músum aðeins aukin matarlyst á fitu, þannig að glúkósa matarlystin verður óbreytt (12). Samhliða, eins og glúkósa, veldur bein innrennsli fituefna í þörmum strax aukningu á utanfrumulyfum dopamíns. Hins vegar kemur þetta fram með peroxisome proliferator-virkjað viðtaka α (PPARα) -specific vélbúnaður (2). PPARα er gefið upp með skeifugarnarsjúkdómum og skeifugörn í smáþörmum og merki um vagus taugarnar í gegnum eins og ennþá óþekkt kerfi. Eins og glúkósa frá dopamín losun, er hækkun dópamíns hratt, sem er í samræmi við tauga frekar en innkirtla. Að auki er virkjun þessara vöðva skynjunar taugafrumna í efri hluta þörmum sem ræðst til hægri til að knýja ganglion, hindbrain, substantia nigra og dorsal striatum nægjanleg til að stuðla að því að læra að læra (staðvalla) og losna dopamín dopamíns í músum (13). Hvort þetta ferli er fyrir hendi hjá mönnum er óljóst og hvort slíkar efnaskiptaræðarleiðir (MNA) eru fyrir aðrar fituefni og næringarefni er verið að rannsaka.
Uppgötvunin að óskilyrt örvunin sem styður matvælaöryggi er MNA merki - sem er að minnsta kosti stundum óháð skynjunar ánægju - kemur á óvart. Hins vegar dýpra íhugun sýnir glæsileika þessa lausn. Allir lífverur verða að afla orku til að lifa af og flestir skortir heilar aðgerðir sem styðja við meðvitund. Þannig endurspeglar kerfið líklega vistuð kerfi sem ætlað er að miðla nærandi eiginleika matvæla í miðtaugakerfi í heilanum sem stýrir fóðrun óháð meðvitund, þannig að maturinn sé eins styrkandi og gagnlegur orkugjafi. Í samræmi við það er mikilvægt að flytja næringarupplýsingar frá meltingarvegi til heilans mikilvægt fyrir nákvæma mat á gildi.
Þrátt fyrir að það sé ljóst að nútíma matvælaiðnaðinn stuðlar að offitu og sykursýki, umlykur umdeildar aðferðir sem þetta gerist. Nútíma unnin matvæli hafa tilhneigingu til að vera orkuþétt, eru gerðar til að vera eins ómögulegir og mögulegt er og veita næringarefni í skömmtum og samsetningar sem ekki hafa komið upp áður. Vegna þess að öflug merki víxla styrkingu geta auknar skammtar aukið styrkingu og þar af leiðandi "ávanabindandi" möguleiki unninna matvæla. Hins vegar geta þetta ekki verið eini þátturinn til að stuðla að aukinni sykursýki og offitu.
Til að auka gleði, eru ekki næringarlausar sætuefni (efni án hitaeiningar) oft bætt við matvæli og drykki sem einnig innihalda næringarsykur og sterkju. Til dæmis innihalda sykur-sætuefni drykkjarvörurnar sykur og frúktósa næringarsykrurnar, svo og sælgæti sem innihalda ekki næringarefni súkralósi og acesúlfam K. Jógúrt inniheldur oft næringarsykur og næringarlausa sætuefni eins og stevia blaðaútdrátt. Stutt skoðun matvælamerkja í matvöruverslun mun sýna mörg dæmi um matvæli og drykkjarvörur sem innihalda bæði næringarsykur og næringarefni. Hins vegar, í óunninni matvælum, er sætleikur í réttu hlutfalli við sykurinnihald og þar af leiðandi hitastig (orku) innihald matarins. Nýlegar vísbendingar benda til þess að vörur sem innihalda blöndu af nærandi sykri og næringarefnum sætiefni framleiða ótrúleg efnaskipta og styrkja áhrif. Til dæmis, ef neysla á 115-kcal drykkur mun það leiða til meiri hitafræðilegra áhrifa ef sætleikur er "sambærilegur" við kalorískan álag samanborið við ef það er of sætur eða ekki nógu sætur (4). Vegna þess að þvagræsilyfja er dregið úr næringarefnum og efnaskiptavörnin stýrir styrkingu í gegnum MNA, er lægri kaloría "samsvörun" drykkja getur skilað meiri líkur og striatalviðbragð en hærri kaloría "ósamræmi" drykkur (4). Mikilvægt er þessi áhrif, jafnvel þó að glúkósa í plasma aukist. Þetta sýnir að hjá mönnum, eins og hjá dýrum, er það ekki nærvera næringarefna í meltingarvegi eða blóðinu sem rekur styrkingu heldur kynslóð MNA þegar næringarefnið er notað sem eldsneyti sem er mikilvægt. Aðgerðin á bak við þessa "ósamræmi" áhrif hjá mönnum er óþekkt og ber ábyrgð á frekari rannsókn. Einkum að skilja örlög ómeðhöndlaðra glúkósa og ákvarða hvort það hafi áhrif á sykursýki og offitu, er mikilvægt framtíðarstefnu. Það sem ljóst er er að ekki sé nákvæmlega miðlað við heilann, að minnsta kosti í sumum tilfellum, að öruggt verðmæti drykkja sem innihalda næringarsykur og næringarlausa sætuefni. Þetta getur leitt til þess að ónákvæm merki séu til kynna ekki aðeins til að stjórna verðlaun en einnig ferli eins og geymsla orku og næringarefna skipting.
Styrkja efnaskipta merki við heilann
Í þessari fyrirhugaða líkani til að styrkja efnaskiptafræðilega taugaþræðingu (MNA) merki, fer merki um fitu af PPARα miðlaðri virkjun á vagal skynjunar afferents sem ræðst til hægri nodose, hindbrain, substantia nigra og dorsal striatum. Merkið fyrir kolvetni myndast við glúkósaoxun og virkjar óþekkt gáttarvökva, sem veldur merki sem virkjar miðgrænu dópamín taugafrumur sem eru til staðar á striatum. Óháð kortlagningarkerfi samþættir MNA merki með meðvitað gildi.
GRAFISK: A. KITTERMAN /Vísindi
Annað dæmi um málamiðlun í tengslum við gauða-heila merkingu kemur frá rannsókn þar sem samanburðarröðun matvæla sem innihalda aðallega fitu, aðallega kolvetni, eða bæði fitu og kolvetni var borið saman við3). Matur sem er hátt í bæði fitu og kolvetnum finnst ekki auðveldlega í óunninni matvælum en er oft háð matarþráðum (td súkkulaði og kleinuhringir). Rannsóknin sýndi að frá vali á jafnhita og líkaði matvælum vildi fólk matvæli sem höfðu meiri fitu og kolvetni en þær sem innihalda fitu eða kolvetni einu sinni og þetta endurspeglast í svörun við ofnæmisviðbrögðum (3). Þetta getur stuðlað að því að sum matvæli séu þráhyggju eða meira irresistible en aðrir og því gegna hlutverki við að meta.
Þessar nýjar niðurstöður benda til tveggja skiljanlegra kerfa sem stjórna matvælum. Eitt kerfi endurspeglar strax næringargildi matvæla og byggir á efnaskiptum sem ná til heila (MNA). Þetta næringarefnakerfi virðist hafa mikilvægt hlutverk við að stjórna striatal dópamíni, ákvarða gildi matvæla og stjórna matvælum. Í seinni kerfinu eru meðvitaðir skynjanir eins og bragð og viðhorf um innihald kaloríu, kostnað og heilsu matvæla einnig mikilvægar ákvarðanir matvælaval (14, 15). Náttúrulegar útreikningar sem tengjast meðvitaðri þátttakendur í gildi virðast vera frábrugðnar þeim sem tengjast næringargildandi merkjum MNAs og að vera háðir hringrásum innan forráðs heilaberkins og eyrnalokka9). Ákvarða hvernig tvö kerfi hafa samskipti við að stjórna inntökuhegðun og næringarefnum er mikilvægt efni rannsókna.
Vísbendingar eru að safna að næringar innihald unnar matvæla sé ekki nákvæmlega miðlað til heilans. Þetta vekur möguleika á því að matvæli séu unnin og unnin, utan orkuþéttleika þeirra eða sælgæti, hefur áhrif á lífeðlisfræði á óvæntum vegu sem gætu stuðlað að ofþenslu og efnaskiptatruflanir. Betri skilningur á því hvernig eiginleika unninna matvæla hafa áhrif á meltingarvegi er mikilvægt, eins og að ákvarða hvort slík áhrif hafa áhrif á mætingarmerki, ávanabindandi eiginleika matvæla, efnaskipta og offitu. Þar að auki, þótt við leggjum áherslu á fitu og kolvetni, eru líklega margar merkjunarleiðir til að flytja fjölbreyttar næringarupplýsingar til heila til að leiðbeina matvælavali - og þessar leiðir geta verið fyrir áhrifum af unnum matvælum.
http://www.sciencemag.org/about/science-licenses-journal-article-reuse
Þetta er grein sem er dreift samkvæmt skilmálum þess Vísindi Tímarit Sjálfgefið Leyfi.
Tilvísanir og athugasemdir
- ↵
- LA Tellez o.fl.
., J. Physiol. 591, 5727 (2013).
- ↵
- LA Tellez o.fl.
., Vísindi 341, 800 (2013).
Útdráttur / FREE Full TextGoogle Scholar
- ↵
- AG DiFeliceantonio et al
., Cell Metab. 28, 33 (2018).
- ↵
- MG Veldhuizen o.fl.
., Curr. Biol. 27, 2476 (2017).
- ↵
- EF Adolph
, Am. J. Physiol. 151, 110 (1947).
- ↵
- GL Holman
, J. Comp. Physiol. Psychol. 69, 432 (1969).
CrossRefPubMedVefvísindiGoogle Scholar
- ↵
- X. Ren o.fl.
., J. Neurosci. 30, 8012 (2010).
Útdráttur / FREE Full TextGoogle Scholar
- ↵
- L. Zhang o.fl.
., Framan. Integr. Nuerosci. 12, 57 (2018).
- ↵
- IE de Araujo o.fl.
., Curr. Biol. 23, 878 (2013).
- ↵
- DW Tang et al
., Psychol. Sci. 25, 2168 (2014).
- ↵
- KC Berridge
, Taugaskemmdum. Biobehav. Rev. 20, 1 (1996).
CrossRefPubMedVefvísindiGoogle Scholar
- ↵
- S. Ritter,
- JS Taylor
, Am. J. Physiol. 258, R1395 (1990).
- ↵
- W. Han o.fl.
., Klefi 175, 665 (2018).
- ↵
- TA Hare et al
., Vísindi 324, 646 (2009).
Útdráttur / FREE Full TextGoogle Scholar
- ↵
- H. Plassmann o.fl.
., J. Neurosci. 30, 10799 (2010).
Útdráttur / FREE Full TextGoogle Scholar
Tilkynningar: Við þökkum I. de Araujo, A. Dagher, S. La Fleur, S. Luquet, M. Schatzker og M. Tittgemeyer fyrir hjálp þeirra við að móta sjónarhorn okkar. Við viðurkennum B. Milner fyrir brautryðjandi verk sitt á óbeinum námi.
;
