Dana M. Kleng, Alexandra G. DiFeliceantonio
Science 25 Jan 2019:
Vol. 363, Emissioun 6425, pp. 346-347
DOI: 10.1126 / science.aav0556
Signaler déi Ernärungsinformatioun aus dem Déier zum Gehir ies ginn, kontrolléiert d'Liewensmëttelverstärkung an d'Ernährungswahl (1-4). Besonnesch, obwuel zentrale neuronale Berechnungen d'Wiel auswielen, befënnt sech den Douss-Nerven-System Informatiounen iwwer d'Ernährungsresultater vun de Choise'en am Gehir, fir datt d'Representatioun vun Liewensmëttel Wäerter aktualiséiert ginn. Hei diskutéiere mer jénglech Erkenntnisser, déi d'Fidelitéit vun der Gutt-Gehiringsynchroniséierung recommandéieren an déi entsteht Representatioun vum Liewensniveau vu veraarbechten Liewensmëttel befriddeg ass (3, 4). Dës Aachsentioun kann verstoen iwwer d'Verstoussverhale mat verbesserte Liewensmëttel a Fettgewässer.
An 1947 goufen Experimenter an déi Nagetéier gi geeelt, diocaloresch Diaken déi variéiert am Volumen, datt de Knuewleken un d'Verhältnisser vun der Liewensmëttel verbrauchen, fir konsistent kaloresch Ernidderung an Deeg ze konsolidéieren. Et weist datt "Ratten iessen fir Kalorien" (5). Dëst implizéiert datt e Signal soll generéiert ginn fir de energesche Wäert vum Liewensmëttel am Gehir ze kommunizéieren ze vermëttelen. Spéider hunn aner bestätegt, datt dës "post-ingestive" Signaler verstäerkt ginn, andeems ze erkennen datt Déieren kënne Virléiften fir Virbereedungen mat Kalorien ze verbannen am Verglach mat de verbrauchten ouni eng Form vun Léieren genannt Aroma Nährstoff Konditionéiere (FNC) (6). Wichteg ass, datt FNC och bei der Ofwuelung vun der Begleedung vun enger mëndlecher sensorescher Stimulatioun, déi Isoléierungssignal als de wichtegsten Verstärker isoléiert (7). Zum Beispill, Déieren, déi d'neurobiologesch Maschinn net futti maachen fir séiss Geschmaef ze maachen, awer Präferenzen fir Waasser, déi Sucrose am Verglach mat Waasser eleng maachen, bilden. Dëst Verhalen gëtt begleet vun der Erhéigung vun extrazellulären Dopaminen am Striatum, eng Gehirregregioun déi néideg ass fir Motivatioun a Léierpersonal. Kritesch ass awer d'Infusioun vum antimetaboleschen Agenten 2-Deoxyglucose, wat d'Fähigkeit vun Zellen fir Glukos als Brennstoff ze benutzen, extrazellulär Dopamin a Preferenzbildung (1). Dës Signaler si wahrscheinlech neural wéi an ortopren (dat heescht hormonell), well de Steigerung vun extrazellulärer Dopamine séier no intragastresch Infusioun vu Glucose (8). Zousätzlech gëtt d'Infusioun vu Glucose, awer net onverbrennbar Glukose bei der Portalvenis, extrazellulär Dopamine (8). Kéenent proposéiert dat, datt an Déieren den onbedingte Stierm, deen Zocker (Carbohydrat) verstäerkt ass, ass en metabolesche Signal, deen produzéiert gëtt, wann Zellen Glucose fir Brennstoff benotzen; Dëst Signal ass dann mat engem Mechanismus an der Portalvenis erfonnt ginn an duerno an de Gehir fonnt fir Dopaminsignalisatioun ze regelen (kuckt d'Figur). Déi genee Art vun dem Stoffwechsel, hirem Sensor an wéi et an de Gehir net gitt, sinn onbekannt.
Et gëtt Beweiser datt een ähnlechen Mechanismus an de Mënschen fonktionnéiert. Neuroimaging Studien hunn festgestallt, datt Nahrungssymboler, déi préaktiv Kalorien sinn, d'Stroum an de Mënschen aktivéieren an datt d'Gréisst vun deenen Äntwerten duerch metabolescht Signal geregelt gëtt (9). Speziell erhéicht de Blutz Plasma Glucose no der Konsommatioun vun engem Gyrrhydrat-Getränk derfir mat der Gréisst vun der konditionéierter Striatalreaktioun op d'Seng an de Geschmaach vum Getränk. Well Glukose muss als Brennstoffer benotzt ginn, schlägt et drëm, datt an de Mënschen, wéi an Déieren, d'Kohbhydratverstärkung hänkt vun engem metabolesche Signal, ass mat der Präsenz vu Glukos. Zousätzlech Observatioune bei Mënsch vermëttelt datt d'Hir representatioun vun de metabolesche Signaler onofhängeg vun bewosst Appetitelen ass, wéi z'iessen. Déi selwescht Striatalreaktiounen op d'Kalorie-Predictive Geschmack, déi sou staark wéi Verännerungen am Plasma Glukose waren gekoppelt waren, waren net am Verglach vun den Getränker vun de Participanten. Dëst ass konsequent mat weider Neuroimage-Studien, déi feststellen datt d'tatsächlech Energie Dicht, an net déi geschätzte Energiedichte oder Bemierkung vu Liewensmëttel Biller, d'Wëllen fir ze bezuelen fir Liewensmëttel a Striatal Belaaschtungsreaktionsresultë (3, 10). Dës Observatioune weisen datt d'neural Representatioun vun dësen verstärkt Nährtsuewerungen onofhängeg vun bewosst Appetitelen iwwer Liewensmëttel ass. Eng interessant Méiglechkeet ass datt d'metabolesche Signaler eng wichtegen Generatioun vun Incentive-Liicht sinn (wéi d'Zeilen a motivativ sinn sinn) an datt déi verschidde Weeër déi dës Signaler initiéiert hunn, op Nahrungsfalen géint Nous-Nuclear Circuits (11).
Lipiden sinn eng aner wichteg Energiequelle, déi ënnerschiddlech vun de Kuelenhydrater metaboliséiert ginn. Dofir ass de Wee, duerch deen de energesche Wäert vu Fett zum Gehir ersat gëtt. Bléien d'Oxidatioun vu Fett erhéijen de Fett Appetit a blockéiert Glukose-Oxidatioun Zocker Appetit. Awer vagotomy (Chirurgie fir den Vagusnerv ze severéieren) an d'Mais nëmmen d'erhéicht Appetit fir Fett, ouni datt Glucose-Appetit beaflosst (12). Et gëtt konsequent wéi Glukos, direkt Infusioun vu Lipiden an de Déiere produzéiert en direkten Zousaz zu extrazellulären Striataldopamine. Dëst trëtt awer duerch e Peroxisomproliferatoraktiviséierter Rezeptor α (PPARα) -spezifescher Mechanismus (2). PPARα gëtt aus Duodenal a Jejunal Enterocytes aus dem klengen Darm erausgedréckt a si signaliséiert dem Vagusnerv duerch als onbekannte Mechanismen. Wéi d'Striatal Dopamine duerch Glukose freet, ass de Steigendull am Dopamine séier, wat konsistent mat Neural ass anstatt endokriner Signalgebung. Ausserdeem ass d'Aktivatioun vun dësen vagalen sensorinesche Neuronen am Uewerkäert, déi dem richtegen Nodee Ganglion, hindbrain, substantia nigra a dorsal striatum projizéieren, genuch fir d'Belounung léinen ze hunn (Plaz Präferenz) an d'Striataldopamin an d'Mais (13). Ob dëst Bunn am Mënsch existéiert, ass onkloer, an ob esou metabolesch neurale afferent (MNA) Weeër existéieren fir aner Lipiden a Nährstoffer gëtt unerkannt.
D'Entdeckung, datt de onbedingte Stierfhëllef déi d'Verstäerkung vun der Nahrung ass, ass e MNA Signal, dat op d'mannst deelweis onofhängeg vun der sensorescher Genoss ass - iwwerrascht. Awer deeper Reflexioun weist d'Eleganz vun dëser Léisung un. All Organismen mussen d'Energie zum Iwwerliewen ubidden, an déi meeschte Gehaltserhéiungen déi méi héich sinn, déi d'Bewosstheet ënnerstëtzen. Dofir weist de Mechanismus e conservéierte System aus, fir d'Nährstécker vum Liewensmëttel an d'Zentralkreiser am Gehir ze leeën, déi d'Onofhängeg vum Bewosstspezialist regelen, fir datt d'Liewensmëttel méi verstäerkt ginn wéi et eng nëtzlech Energiequelle ass. Dofir ass eng héich Fidelitéit Transfere vun Ernährungsinformatioun vum Déier an de Gehir ass kritesch fir eng präzis Schätzung vu Wäert.
Obwuel et kloer ass datt d'moderne Liewensmëttelen fir Adipositas a Diabetes förderen, kontroversen ëmgitt d'präzis Mechanismen, duerch déi dat geschitt. Moderne veraarbechte Nahrungssaller sinn éischter energesch dicht, si ginn entwéckelt als irresistibel wéi méiglech, a profitorientéierter Nährstoffaar an Dosen a Kombinatiounen, déi net virdrun opgefouert goufen. Well energesche Signaler déi Verstäerkung verdrängen, erhéigen Dosen d'Verstäerkung an doduerch "süchteg" Potenzial vu verarbeiteten Liewensmëttel erhéijen. Allerdéngs däerfen dës net nëmmen d'Faktore fir Diabetiker a Fettgewässer beitragen.
Fir Schwaarzer ze erhéijen, net-nëtzlech Séisswueren (Stoffer mat kaloreschen Inhaltsstécker) ginn dacks och un Liewensmëttel a Getränke hinzugefügt, déi och niddereg Zucker a Stärken enthalen. Zum Beispill Zocker séiss Getränke enthalen déi nährstof Zucker Glukose a Fruktose, souwéi net-nëtzlech Séisser Séisser a Acesulfame K. Yoghart häppt häufig Nährstoffer Zucker a keng Nährstoffer wéi Stevia Blatenextrakt. Eng kuerz Perusal vun Nahrungsergänzungen an engem Liewensmëttelgeschäft wäert vill Beispiller vu Liewensmëttel a Gedrénks verëffentlechen, déi entweder Nährstoffzillen a keng Nährstoffer süchteg sinn. Am Géigesaz zu de net behandelt Liewensmëttel, séiss ass proportional zum Zockergehalt, an dofir ass en kaloresche (Energie) Inhalt, vum Liewensmëttel. Déi rezent Beweiser stëmmen datt Produkter, déi eng Kombinatioun vun nidderegen Zucker a keng Nährstoffzwecker enthalen, produzéieren iwwerraschend metabolesch a verstäerkt, effektiv. Zum Beispill d'Konsuméiere vun engem 115-kcal-Getränk méi staark thermogenesch Effekter, wann d'Séisses "mat der kalorescher Ladung" mat ugepasst ass wéi wann se ze séiss oder net séiss genuch ass (4). Well Diät-induzéiert Thermogenese (DIT) ass e Marker vum Nährstoffer an der metabolescher Reaktioun dréint d'Verstäerkung duerch MNA, eng méi kalorieart "matgerecht" Getränk kann d'Konditioun méi wéi flott a striataler Reaktioun wéi eng Héichkalorien "mismatched" Getränk (4). Wichteg ass dëst Effekt och wann d'Plasma Glukose erhéicht. Dëst weist datt bei Mënsch, wéi an Déieren, et net d'Präsenz vum Nährstoffer am Douch ass oder d'Blutt, déi d'Verstärkung ugeet, mee d'Generatioun vun enger MNA, wann de Nährstoff als e Brennstoff benotzt deen kritesch ass. De Mechanismus hannert deem "Mismatch" Effekt am Mënsch ass onbekannt a garantéiert weiderfuere kann. Besonnesch Verständnis vum Schicksal vun der net-metaboliséierter Glukos, a bestëmmen, ob et Auswierkungen op Diabetis a Fettgewässer gëtt, ass eng kritesch Zukunft. Wat kloer ass, datt de energesche Wäert vu Getränke déi niddereg Zucker a keng Nährstoffer süchteg sinn net genau an de Gehir net kommunizéieren, zumindest a ville Verhältnisser, an dëst kann zu der Generatioun vu ongerechte Signaler net nëmme fir d'Regelen regelen, mee och Prozesser wéi Energie Spuer an Nährstoffaart.
Stäerkt vun de Stoffwechsel a Gehir
An dësem propperen Modell fir d'Verstäerkung vun metabolesche neural afferent Signaler (MNA) ass d'Signal fir Fett hänkt vun der PPARα-vermittelter Aktivatioun vu vagal-sensoriséierende Afferenter, déi op déi richteg Knosliounskonzept hindbrain, substantia nigra a dorsal striatum hellt. D'Signal fir Kuelehydrat gëtt während Glukosoxidatioun entstoe gelooss an aktivéiert en onbekannte Portal-Venen-Sensor, wat e Signal induzéiert, deen den Midbrain-Dopamin-Neuronen aktiv ass fir de Stroum z'entwéckelen. E onofhängege Kortikale Netz integréiert MNA-Signaler mat bewosstem Wäert.
GRAPHESCH: A. KITTERMAN /WËSSENSCHAFT
Een zwee Beispill vu compromiséierte Trägeren vu Benalgetieser-Signaling stinn aus enger Etude, déi d'Verstärkung vun Liewensmëttel déi primär Fett, virun allem Kohlehydrat oder Fett a Kohbhydrat (3). Eier Fett an Fett a Kohbhydrat fanne si net einfach an net veraarbechte Liewensmëttel, awer si ginn Thema vu Liewensgewunnechten (zum Beispill Schockela an Donuten). D'Etude demonstriert, datt aus enger Auswiel vu kaloreschem a geféierleche Liewensmëttele wollten d'Liewensmëttel déi Fett a Kohbhydrat méi haten wéi déi mat Fett oder Kohlendekoratioun alleng, an dëst gouf an supra-additiven Striatalreaktiounen reflektéiert (3). Dëst kann zu e puer Liewensmëttel bäidroe ginn, méi gespuert oder méi irresistibel wéi anerer, a spillt also eng Roll bei Iwwerdrock.
Dës Schwieregkeetsergebnisse weisen op zwou separabel Systemer fir d'Liewensmëttelwahl ze féieren. Een System reflektéiert de Nährwert vu Liewensmëttel a setzt sech op de metabolesche Signal an de Gehirn (MNAs). Dëst Nährstécker erfëllt Sphäramdopamine fir eng kritesch Roll ze maachen, de Wäert vun de Liewensmëttel ze bestëmmen an d'Nahrungswahl ze féieren. Am zweeten System sinn bewosst Beweiser wéi Aroma an Iwwerzeegungen iwwer Kalorie Inhalt, d'Käschten an d'Gesondheet vu Liewensmëttel och wichteg Faktoren vun der Ernährungswahl (14, 15). Neural Computatiounen bezuelen mat bewosst Contributoren zu Wäert zeechent sech vun deenen, déi mat Nährstoffer verstäerkt Signaler vun MNAs sinn, ënnerscheeden an ofhängeg vun de Circuituren am Préfrontal Cortex an dem Inselkuertext (9). Bestëmmung, wéi déi zwee Systeme interagéiere fir eng Verhalensverhënnerung a Nährstoff Metabolismus ze regelen ass e wichtege Thema vun der Fuerschung.
D'Beweis se spuert, datt den Nährstoffgehalt vun veraarbechte Liewensmëttel net genau an de Gehir fonnt gëtt. Dëst erhéicht d'Méiglechkeet, datt d'Liewensmëttel virbereet a veraarbecht ginn, net méi wéi hir Energie Dicht oder Geschmaachkeet, beaflosst Physiologie an onerwënscht Weeër, déi d'Iwwerwaachung an d'metabolische Dysfunktioun erhéijen. E bessere Verständnis fir wéi d'Eigenschaften vu veraarbechten Liewensmëttel interagéieren mat dem Dier Brainbutt ass kritesch, wéi d'Bestëmmung, ob esou Effekter Affer vun Signalgezeechen, déi Suchtfaktioune vu Liewensmëttel, metabolësche Gesondheet a Fettgewässer beaflossen. Zousätzlech, obwuel mer eis op Fett a Kohbhydrat konzentréieren, et gëtt wahrscheinlech méi Signalisewaart, fir e puer Aromatiséierungsinformatiounen am Gehir, fir d'Nahrungswahl ze féieren, ze vermëttelen - an dës Weeër kënnen ähnlech beandrockt Liewensmëttel betrëfft.
http://www.sciencemag.org/about/science-licenses-journal-article-reuse
Dëst ass en Artikel deen ënner den Terme vun der Science Journals Standard Lizenz.
Referenzen an Notizen
- ↵
- LA Tellez et al
., J. Physiol. 591, 5727 (2013).
- ↵
- LA Tellez et al
., Wëssenschaft 341, 800 (2013).
Abstract / KENG ganz TextGoogle Léier
- ↵
- AG DiFeliceantonio et al
. Zelle Metab. 28, 33 (2018).
- ↵
- MG Veldhuizen et al
., Curr. Biol. 27, 2476 (2017).
- ↵
- EF Adolph
, Am. J. Physiol. 151, 110 (1947).
- ↵
- GL Holman
J. Comp. Physiol. Psychol. 69, 432 (1969).
CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Léier
- ↵
- X. Ren et al
., J. Neurosci. 30, 8012 (2010).
Abstract / KENG ganz TextGoogle Léier
- ↵
- L. Zhang et al
., Front. Integréieren. Nuerosci. 12, 57 (2018).
- ↵
- IE de Araujo et al
., Curr. Biol. 23, 878 (2013).
- ↵
- DW Tang et al
., Psychol. Sci. 25, 2168 (2014).
- ↵
- KC Berridge
, Neurosci. Biobehav. Rev. 20, 1 (1996).
CrossRefPubMedWeb of ScienceGoogle Léier
- ↵
- S. Ritter,
- JS Taylor
, Am. J. Physiol. 258, R1395 (1990).
- ↵
- W. Han et al
. Zuel 175, 665 (2018).
- ↵
- TA Hare et al
., Wëssenschaft 324, 646 (2009).
Abstract / KENG ganz TextGoogle Léier
- ↵
- H. Plassmann et al
., J. Neurosci. 30, 10799 (2010).
Abstract / KENG ganz TextGoogle Léier
Merci geet: Mir soen dem I. I. de Araujo, A. Dagher, S. La Fleur, S. Luquet, M. Schatzker, an M. Tittgemeyer fir hir Hëllef bei der Gestioun vun eiser Perspektive. Mir erkennen B. Milner fir hir Pionéieraarbecht am impliziten Léieren.
;
