Боловсруулсан хоол хүнс ба хүнсний шагнал (2019)

Дана М.Жижиг, Александра Г.ДиФеличанонио

Шинжлэх ухаан  25 оны нэгдүгээр сарын 2019:
Боть. 363, Дугаар 6425, хуудас 346-347
DOI: 10.1126 / science.aav0556

Тэжээлийн мэдээллийг гэдэснээс тархи руу дамжуулж буй дохио нь хоол тэжээлийн хангамж, хоол хүнсний сонголтыг зохицуулдаг (1-4). Тодруулбал, төв мэдрэлийн тооцоолол нь сонголтыг гүйцэтгэдэг боловч гэдэсний мэдрэлийн систем нь хоол тэжээлийн сонголтын үр дүнгийн талаархи мэдээллийг тархинд дамжуулдаг бөгөөд ингэснээр хоол хүнсний үнэ цэнийн илэрхийлэл шинэчлэгддэг. Энд бид сүүлийн үеийн олдвор, гэдэсний тархины дохиоллын үнэнч байдал, үүний үр дүнд боловсруулсан хоол хүнсээр дамжуулж буй хүнсний бүтээгдэхүүний үнэлэмжийг санал болгодог болохыг олж мэдсэн.3, 4). Энэ тэнхлэгийг ойлгох нь боловсруулсан хоол, таргалалттай холбоотой хооллох зан үйлийн талаар мэдээлж болно.

1947-ийн туршид мэрэгч амьтдын хоол тэжээлээр хооллож байсан туршилтууд нь эзэлхүүний хувьд харилцан адилгүй байсан бөгөөд энэ нь "хархнууд калори иддэг" болохыг харуулж байгаа юм.5). Энэ нь хоол тэжээлийн эрч хүчийг тархинд дамжуулдаг хоол хүнс хэрэглэхэд чиглүүлэх дохио өгөх ёстой гэсэн үг юм. Хожим нь бусад хүмүүс эдгээр "хоол тэжээлийн дараах" дохиолол нь амьтад хоол хүнсэнд хэрэглэдэг илчлэгийг амтгүй тэжээлийн тэжээлийн нөхцлөөр (FNC) хэмээх сургалтын хэлбэрийг сонгох боломжийг олгодог болохыг харуулж байгаа юм.6). Чухал зүйл бол FNC нь амны хөндийн мэдрэхүйг өдөөдөггүй боловч хоол тэжээлийн дараах дохиог гол бэхжүүлэгч болгон тусгаарладаг (7). Жишээлбэл, чихэрлэг амтыг мэдрэлийн мэдрэлийн механизмаар эзэмшдэггүй амьтад ганц сахароз агуулсан усыг зөвхөн устай харьцуулахад илүүд үздэг бөгөөд энэ зан үйл нь өдөөгдөж, сурахад шаардлагатай тархины бүс нутаг дахь стрийум дахь эсийн гаднах допамин нэмэгддэг. Гэсэн хэдий ч эсүүд глюкозыг түлш болгон ашиглах чадварыг хязгаарладаг антиметаболик бодис 2-деоксиглюкозыг дусаах нь эсийн гаднах допамин болон давуу талыг үүсгэдэг (1). Эдгээр дохио нь дотоод шүүрлийн (өөрөөр хэлбэл дааврын) бус мэдрэлийн шинж чанартай байдаг, учир нь эсийн гаднах допамины өсөлт нь глюкозын судсаар нэвчсэний дараа хурдан байдаг (8). Цаашилбал, портал судсанд глюкозыг нэвчүүлэх боловч глюкозын гаднах допаминыг ихэсгэдэг (8). Энэ нь амьтдын хувьд элсэн чихэр (нүүрс ус) бэхлэлтийг өдөөдөг болзолгүй өдөөгч нь эсүүд глюкозыг түлш болгон ашиглах үед үүсдэг бодисын солилцооны дохио гэдгийг харуулж байна. энэ дохиог портал судлын механизмаар мэдэрч улмаар допамин дохиог зохицуулах тархинд дамжуулдаг (зураг харна уу). Бодисын солилцооны дохио, түүний мэдрэгч, мөн тархинд хэрхэн яаж дамжуулж байгаа нь тодорхойгүй байна.

Үүнтэй ижил төстэй механизм нь хүн дээр ажилладаг гэсэн нотолгоо байдаг. Neuroimaging судалгаагаар илчлэгийг урьдчилан таамаглаж буй хоол хүнс нь хүний ​​хөрс хуулалтыг идэвхжүүлдэг бөгөөд эдгээр хариу урвалын хэмжээг метаболизмын дохиогоор зохицуулдаг болохыг тогтоожээ.9). Тодруулбал, нүүрс ус агуулсан ундаа хэрэглэсний дараа цусны сийвэн дэх глюкозын хэмжээ ихэссэн нь ундааны хараа, амтанд тохирсон стриатал хариу урвалын хэмжээг тодорхойлно. Глюкозыг түлш болгон ашиглах шаардлагатай байдаг тул хүн, амьтдын нэгэн адил нүүрс усыг бэхжүүлэх нь глюкоз агуулсан холбоотой бодисын солилцооны дохио хамаардаг болохыг харуулж байна. Нэмж дурдахад, хүний ​​биед ажиглагдсан ажиглалтууд нь бодисын солилцооны дохиоллын тархины дүрслэл нь хоолонд дуртай гэх мэт ухамсартай ойлголтоос хараат бус болохыг харуулж байна. Плазмын глюкозын өөрчлөлттэй маш нягт уялдуулсан илчлэгийн таамаглах амтыг өөрчлөхтэй ижил хариу арга хэмжээ нь оролцогчдын ундаанд өгсөн үнэлгээтэй холбоогүй байна. Энэ нь эрчим хүчний нягтрал эсвэл хүнсний зурагтай харьцуулсан үнэлгээ биш харин бодит энергийн нягтрал, хоол тэжээлийн төлбөрийг төлөхөд бэлэн байгаа болон жирэмсний үеийн урамшууллын хэлхээний хариу урвалын талаархи нэмэлт судалгааны үр дүнд нийцсэн болно.3, 10). Эдгээр ажиглалтууд нь эдгээр тэжээлийн дохиоллын мэдрэлийн дүрслэл нь хоол хүнсний талаархи ухамсартай ойлголтоос хараат бус байгааг харуулж байна. Бодисын солилцооны дохио нь өдөөх чадварыг бий болгодог чухал ач холбогдолтой үүсгэгч бодис юм (эдгээр үгс хэрхэн урам зоригтой болох нь чухал юм), эдгээр дохиололоос үүдэлтэй ялгаа зам нь хоол хүнснээс гадна хоолонд дургүй мэдрэлийн хэлхээний зураглал үүсгэдэг.11).

Липидүүд нь нүүрс уснаас ялгаатай метаболизмд ордог энергийн бас нэг чухал эх үүсвэр юм. Иймээс өөх тосны эрчим хүчийг тархинд дамжуулж буй зам өөр өөр байдаг. Өөх тосны исэлдэлтийг хориглох нь өөх тосны хоолны дуршлыг нэмэгдүүлж, глюкозын исэлдэлтийг хориглох нь чихрийн хоолны дуршлыг нэмэгдүүлдэг. Гэсэн хэдий ч хулганууд дахь ваготомиоми (вагусын мэдрэлийг таслан зогсоох мэс засал) нь өөхний нэмэгдсэн хоолны дуршлыг алдагдуулж, глюкозын хоолны дуршлыг үр нөлөөгүй болгодог (12). Глюкоз шиг липидийг гэдэс рүү шууд нэвчүүлэх нь гадуурх эсийн стриатал допаминыг шууд нэмэгдүүлдэг. Гэхдээ энэ нь пероксисомын пролифератор-идэвхжүүлсэн рецептор α (PPARα)-тусгай механизмаар дамжин тохиолддог (2). PPARα нь жижиг гэдэс дотор, арван хоёрдогч энтероцитээр илэрхийлэгддэг ба үл мэдэгдэх механизмаар дамжин үтрээний мэдрэл рүү дохио өгдөг. Глюкозоор ялгардаг стриаталь допаминыг ялгаруулахтай адил дофаминий өсөлт нь хурдан бөгөөд энэ нь дотоод шүүрлийн дохиолол биш харин мэдрэлийн эсүүдтэй нийцдэг. Нэмж дурдахад, зангилааны зөв зангилааны, хойд тархи, эссегра нигра, нугасны хөндий зэрэгт чиглүүлдэг эдгээр үтрээний мэдрэлийн мэдрэлийн эсийг идэвхижүүлэх нь шагналын сургалтанд (байрны давуу байдал), хулганад стриатал допаминыг ялгаруулахад хангалттай юм.13). Энэ зам нь хүний ​​биед оршдог эсэх нь тодорхойгүй бөгөөд ийм липид, шим тэжээлийн бодисын солилцооны мэдрэлийн afferent (MNA) замууд байгаа эсэхийг судалж байна.

Хоол хүнсний бэхжилтийг дэмжиж болзолгүй өдөөгч нь мэдрэхүйн таашаалаас хараат бус байдаг MNA дохио болох нь гайхалтай юм. Гэсэн хэдий ч илүү гүнзгий тусгал нь энэ шийдлийн дэгжин байдлыг илтгэнэ. Бүх организм амьд үлдэхийн тулд энерги гаргаж авах ёстой бөгөөд ихэнх нь ухамсарт дэмжлэг үзүүлдэг өндөр дараалалтай тархины үйл ажиллагаа дутмаг байдаг. Тиймээс энэхүү механизм нь хоол тэжээлийн шинж чанарыг тархинд тархины төв эргэлтэд хүргэх зорилготой хадгалсан системийг тусгасан байх бөгөөд ингэснээр хоол хүнс нь эрчим хүчний ашигтай эх үүсвэр болж бэхждэг. Иймээс хоол тэжээлийн мэдээллийг гэдэснээс тархи руу шилжүүлэх нь үнэн зөв үнэлэхэд чухал ач холбогдолтой юм.

Орчин үеийн хүнсний орчин нь хэт таргалалт, чихрийн шижин өвчнийг өдөөдөг нь тодорхой боловч маргаан энэ үйл явцыг яг нарийн механизмаар хүрээлж байдаг. Орчин үеийн боловсруулсан хоол хүнс нь энерги шиг нягтралтай, аль болох тэсвэргүй байдлаар зохион бүтээгдсэн бөгөөд шим тэжээлийг урьд өмнө тохиолдож байгаагүй тун, хослолоор шингээдэг. Эрчим хүчний дохио нь арматурыг өдөөдөг тул тунг ихэсгэх нь арматурыг ихэсгэж, улмаар боловсруулсан хоолонд "донтуулдаг" боломжийг нэмэгдүүлдэг. Гэсэн хэдий ч эдгээр нь чихрийн шижин, таргалалтыг нэмэгдүүлэх цорын ганц хүчин зүйл биш байж болох юм.

Амтлаг байдлыг нэмэгдүүлэхийн тулд тэжээллэг бус чихэрлэг бодис (калорийн агууламжгүй бодис) -ийг хоол тэжээл, элсэн чихэр, цардуул агуулсан хоол хүнс, ундаа дээр байнга нэмж оруулдаг. Жишээлбэл, чихэрлэг чихэрлэг ундаа нь сахароз, фруктоз, тэжээллэг бус чихэрлэг бодис, сахароз ба ацульфама К.Ягуртс зэрэг нь ихэвчлэн тэжээллэг бус чихэр, шим тэжээлгүй чихэрлэг бодис агуулсан байдаг. Хүнсний дэлгүүрт хүнсний шошгоны талаар товчхон мэдээлэл өгөхдөө тэжээллэг элсэн чихэр, тэжээллэг бус чихэрлэг бодис агуулсан хоол хүнс, ундааны олон жишээг дэлгэх болно. Эсрэгээр, боловсруулаагүй хоолонд чихэрлэг байдал нь элсэн чихрийн агууламжтай харьцаатай байдаг тул илчлэг (энерги) агууламжтай байдаг. Сүүлийн үеийн нотолгооноос харахад тэжээллэг элсэн чихэр, тэжээллэг бус чихэрлэг бодис агуулсан бүтээгдэхүүн нь гайхамшигтай метаболизм, бэхжүүлэгч нөлөө үзүүлдэг. Жишээлбэл, 115-ккал ундаа хэрэглэснээр чихэрлэг нь илчлэг ихтэй буюу чихэрлэг биш байвал илчлэгийн ачаалалтай "таарч" байвал илүү их термоген нөлөө үзүүлдэг.4). Хоолны найрлагад оруулсан термогенез (DIT) нь шим тэжээлийн бодисын солилцооны шинж тэмдэг бөгөөд метаболизын хариу урвалын MNA-тай харьцуулахад нэмэлт илчлэг багатай “тохирохгүй” ундаа нь өндөр илчлэг “тохирохгүй” ундаагаас илүү их тааламжтай, зогсонги байдалд хүргэдэг.4). Чухал зүйл бол плазмын глюкозын хэмжээ өсч байсан ч энэ нөлөө ажиглагддаг. Энэ нь амьтдын нэгэн адил хүний ​​биед гэдэс дотор агуулагдах шимт бодис эсвэл арматурыг өдөөдөг цус биш, харин шим тэжээлийг чухал түлш болгон ашиглаж байх үед MNA үүсгэдэг болохыг харуулж байна. Хүний энэхүү "үл нийцэх" нөлөөний цаад механизм нь тодорхойгүй байгаа бөгөөд цаашид судлах шаардлагатай байна. Ялангуяа өөх тосгүй глюкозын хувь тавиланг ойлгох, чихрийн шижин, таргалалттай холбоотой үр дагавар байгаа эсэхийг тодорхойлох нь ирээдүйн чухал чиглэл юм. Мэдээжийн хэрэг, тэжээллэг элсэн чихэр, тэжээллэг бус чихэрлэг бодис агуулсан ундааны эрч хүч нь наад зах нь зарим нөхцөлд тархинд яг тодорхойлогдоогүй байдаг бөгөөд энэ нь зөвхөн шагнал урамшууллыг зохицуулах бус харин буруу дохио өгөхөд хүргэдэг. энерги хадгалах, шим тэжээлийг хуваах зэрэг үйл явцыг явуулдаг.

Тархинд бодисын солилцооны дохиог бэхжүүлдэг

Бодисын солилцооны мэдрэлийн afferent (MNA) дохиог бэхжүүлэх энэхүү загварт өөхний дохио нь баруун зангилааны зангилааны, хойд хорхойн, substantia nigra, dorsal striatum руу чиглүүлдэг үтрээний мэдрэхүйн afferents-ийн идэвхжүүлэлтээс хамаарна. Глюкозын исэлдэлтийн үед нүүрс усны солилцоо үүсдэг бөгөөд үл мэдэгдэх портал судлын мэдрэгчийг идэвхжүүлдэг бөгөөд энэ нь striatum руу чиглэсэн дунд тархины допамин нейроныг идэвхжүүлдэг дохиог өдөөдөг. Бие даасан кортикал сүлжээ нь ухамсрын үнэ цэнэтэй MNA дохиог нэгтгэдэг.

График: А.Киттерман /Шинжлэх ухаан

Бүдүүн гэдэсний дохиоллын үнэн зөв байдлын хоёр дахь жишээ нь өөх тос, үндсэндээ нүүрс ус эсвэл өөх тос, нүүрс ус агуулсан хоол тэжээлийн арматурын утгыг харьцуулсан судалгаагаар гарчээ.3). Өөх тос, нүүрс ус ихтэй хоол хүнс боловсруулагдаагүй хоолонд амархан байдаггүй, гэхдээ ихэнхдээ хоол хүнс (жишээлбэл, шоколад, донот гэх мэт) хоолонд дуртай байдаг. Судалгаагаар илчлэг ихтэй, тааламжтай хоол хүнсний сонголтоос харахад хүмүүс өөх тос, нүүрс ус агуулсан хоол хүнс нь зөвхөн өөх тос эсвэл нүүрс усны агууламжтай хоол хүнснээс илүү байдаг болохыг тогтоожээ.3). Энэ нь зарим хоол хүнснээс илүү их хэмжээгээр татагдах эсвэл бусад бүтээгдэхүүнийг үл тэвчихэд хүргэдэг тул хэт идэж уух нь чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.

Эдгээр шинээр гарч ирж буй ололтууд нь хоол хүнсний сонголтыг жолооддог хоёр салангид системийг харуулж байна. Нэг систем нь хоол тэжээлийн үнэ цэнийг шууд тусгадаг бөгөөд тархинд (MNAs) хүрч буй бодисын солилцооны дохио дээр тулгуурладаг. Тэжээлийн мэдрэх чадвартай энэхүү систем нь стриатын допаминыг зохицуулах, хоол хүнсний үнэ цэнийг тодорхойлох, хоол хүнсний сонголтыг жолоодоход чухал үүрэг гүйцэтгэдэг бололтой. Хоёрдахь тогтолцоонд хоол хүнснээс илчлэгийн агууламж, өртөг, эрүүл мэндэд тустай амт, итгэл үнэмшил гэх мэт ухамсартай ойлголтууд нь хоол хүнсний сонголтын чухал хүчин зүйл болдог.14, 15). Утгын хувь нэмэр оруулагчтай холбоотой мэдрэлийн тооцоолол нь MNA-ийн тэжээлийг бэхжүүлдэг дохионуудтай харьцуулахад ялгаатай бөгөөд prefrontal cortex ба insular cortex доторх хэлхээнүүдээс хамаардаг.9). Хоол боловсруулах болон хоол тэжээлийн бодисын солилцоог зохицуулахын тулд энэ хоёр систем хэрхэн ажилладагийг тодорхойлох нь судалгааны чухал сэдэв юм.

Боловсруулсан хоол тэжээлийн агууламж тархинд зөв дамждаггүй нь нотолгоо юм. Энэ нь хоол хүнсээ хэрхэн боловсруулж боловсруулж, энергийн нягтрал, тааламжаас гадна физиологид хэт ихээр нөлөөлж, бодисын солилцооны үйл ажиллагааг алдагдуулж болох юм. Боловсруулсан хоол хүнсний шинж чанар нь гэдэс, тархины замтай хэрхэн харьцдаг болохыг илүү сайн ойлгох нь чухал бөгөөд ингэснээр ийм нөлөө нь ханасан дохио, хоол хүнсний нэмэлт шинж чанар, бодисын солилцооны эрүүл мэнд, таргалалтад нөлөөлдөг эсэхийг тодорхойлох явдал юм. Үүнээс гадна бид өөх тос, нүүрс усанд анхаарлаа төвлөрүүлдэг боловч хоол хүнсний сонголтыг удирдан чиглүүлэх зорилгоор олон тооны тэжээллэг мэдээллийг тархи руу дамжуулах олон дохионы замууд байдаг бөгөөд эдгээр замууд боловсруулсан хоолонд мөн адил нөлөөлж болзошгүй юм.

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

Энэ бол нийтлэлийн дагуу тараагдсан нийтлэл юм Шинжлэх ухааны сэтгүүлүүдийн үндсэн лиценз.

Лавлагаа болон Тэмдэглэл

  1. ↵
    1. LA Tellez нар бусад

., J. Физиол. 591, 5727 (2013).

CrossRefPubMedGoogle Scholar

  1. ↵
    1. LA Tellez нар бусад

., Шинжлэх ухаан 341, 800 (2013).

Хураангуй / үнэгүй бүрэн текстGoogle Scholar

  1. ↵
    1. AG DiFeliceantonio нар

., Гар метаб. 28, 33 (2018).

Google Scholar

  1. ↵
    1. MG Veldhuizen нар бусад

., Curr. Биол. 27, 2476 (2017).

Google Scholar

  1. ↵
    1. EF Адольф

, Ам. J. Физиол. 151, 110 (1947).

Google Scholar

  1. ↵
    1. GL Holman

, J. Comp. Физиол. Психол. 69, 432 (1969).

CrossRefPubMedШинжлэх ухааны вэбсайтGoogle Scholar

  1. ↵
    1. X. Рен ба бусад

., J. Neurosci. 30, 8012 (2010).

Хураангуй / үнэгүй бүрэн текстGoogle Scholar

  1. ↵
    1. Л.Жанг нар болон бусад

., Урд. Нэгтгэх. Нуеросчи. 12, 57 (2018).

Google Scholar

  1. ↵
    1. IE de Araujo нар

., Curr. Биол. 23, 878 (2013).

CrossRefPubMedGoogle Scholar

  1. ↵
    1. DW Тан нар бусад

., Сэтгэлзүй. Шинжлэх ухааны. 25, 2168 (2014).

CrossRefPubMedGoogle Scholar

  1. ↵
    1. KC Берриж

, Мэдрэлийн эмч. Биобехав. Илч 20, 1 (1996).

CrossRefPubMedШинжлэх ухааны вэбсайтGoogle Scholar

  1. ↵
    1. С. Риттер,
    2. JS Тейлор

, Ам. J. Физиол. 258, R1395 (1990).

Google Scholar

  1. ↵
    1. W. Han нар бусад

., 175, 665 (2018) нүднүүд.

Google Scholar

  1. ↵
    1. TA Харе нар бусад

., Шинжлэх ухаан 324, 646 (2009).

Хураангуй / үнэгүй бүрэн текстGoogle Scholar

  1. ↵
    1. H. Plassmann нар бусад

., J. Neurosci. 30, 10799 (2010).

Хураангуй / үнэгүй бүрэн текстGoogle Scholar

Талархал: И.П.Араужо, А.Дагер, С. Ла Флюер, С.Лукет, М.Шатцер, М.Титтгемейер нар бидний хэтийн төлөвийг төлөвшүүлэхэд тусалж байгаад талархаж байна. Б.Милнерийг далд сурч боловсрох чиглэлээр анхлан ажиллаж байсандаа талархаж байна.