Overmatig eten, obesitas en dopamine receptoren (2010)

Ga naar:

Abstract

De neurotransmitter dopamine speelt een sleutelrol in het beloningscircuit van de hersenen. De inname van zeer verslavende drugs zoals cocaïne veroorzaakt een toename van dopamine niveaus in de limbische hersenen inclusief de nucleus accumbens van het striatum, wat leidt tot versterking van geassocieerd gedrag (1). Recente onderzoeken hebben ook licht geworpen op de betrokkenheid van het striatum bij voeding bij obese mensen. Met name hebben positron emissie tomografie studies aangetoond dat striatale dopamine D₂ receptoren zijn verminderd bij obese personen vergeleken met D₂ receptoren van hun magere tegenhangers (2). Daarnaast is ook aangetoond dat obese personen de neiging hebben te veel te eten om te compenseren voor stompe striatale gevoeligheid (3). Analoge gebreken in striatale dopamine-signalering zijn ook waargenomen bij personen die verslaafd zijn aan geneesmiddelen. Omdat pathologische overeten ook wordt veroorzaakt door plezier en de dwang om door te gaan ondanks bekende negatieve effecten, zoals drugsverslaving, wordt gedacht dat het dopamine neurotransmissie betreft. Echter, of deze tekortkomingen in D₂ receptor signalering drive obesitas of dat obese personen deficiënties ontwikkelen als gevolg van beloningsdysfunctie is een open vraag.

Johnson en Kenny (4) om de fysiologie van dwangmatig eten te begrijpen door het gedrag van ratten te bestuderen met gemakkelijke toegang tot vetrijk voedsel. Ze merken nu dat het hersengeldcircuit bij dwangmatige overvoeding vergelijkbaar is met het circuit dat geassocieerd is met drugsverslaving (4).

In de eerste reeks experimenten werden ratten van ongeveer gelijke grootte voorbereid op beloningsprocedures voor hersenstimulatie. In het kort werden stimulerende elektroden geïmplanteerd in de laterale hypothalami. De ratten mochten herstellen van de chirurgische procedures en de basislijnniveaus van elektrische stimulatie vereist voor ratten om een ​​wiel te draaien werden geregistreerd. De hoeveelheid stimulatie of stabiele beloningsdrempel was vrijwel identiek voor alle ratten. Vervolgens verdeelden de auteurs de dieren in drie groepen. Voor 40-dagen had de eerste reeks ratten toegang tot alleen standaard laboratoriumvoer; de tweede set had toegang tot chow en een uur toegang tot smakelijk, energierijk "cafetaria-achtig" voedsel zoals spek, worst en cake; en de derde set had uitgebreide toegang tot zowel voer als vetrijk voedsel. Na verloop van tijd kregen de ratten met uitgebreide toegang tot energierijk voedsel ongeveer twee keer zoveel gewicht als de ratten die toegang hadden tot alleen chow of chow en beperkte hoeveelheden energierijk voedsel. Bovendien vereisten ratten met een betere toegang tot het smakelijke dieet meer stimulatie om het wiel te laten draaien, een kenmerk van hersenbeloningstekort dat ook wordt geassocieerd met vormen van drugsverslaving.

Vervolgens testten de auteurs of overeten enig effect had op D₂ receptorniveaus in het striatum. Om dit te doen, herhaalden de auteurs de voedingsexperimenten zonder insertie van elektroden. Nogmaals, werden ratten verdeeld in drie groepen die alleen toegang hadden tot chow, chow en beperkte toegang tot vetrijk voedsel, of chow en uitgebreide toegang tot vetrijk voedsel. Nadat significante verschillen in lichaamsgewicht tussen chow-only en extended-access ratten werden waargenomen, werden ze gedood om niveaus van D te onderzoeken.₂ receptoren in het striatale complex. Immunoblot-analyse onthulde dat het lichaamsgewicht van ratten negatief correleerde met het niveau van D₂ receptoren. Met andere woorden, hoe vetter de rat, hoe lager de dichtheid van D₂ receptoren in het striatum.

Om de link te leggen tussen niveaus van striatale D₂ receptoren en hersenbeloning, in een nieuwe partij ratten, gebruikten de auteurs een virale vector met een kort haarspeld interfererend RNA om genexpressie te elimineren. Ratten met verminderde D₂ de receptorgehaltes na de knockdown hadden hogere beloningsdrempels die leken op het scenario dat werd gevonden bij ratten op een energierijk dieet met uitgebreide toegang. Interessant is dat andere recente studies hebben aangetoond dat inherent impulsieve ratten D hebben verminderd₂/D₃ receptorniveaus zelfs bij afwezigheid van blootstelling aan geneesmiddelen (5). Omgekeerd is het haalbaar dat een hoge D₂ receptorgehaltes bieden mogelijk enige bescherming tegen inname van geneesmiddelen (2). Een onbeantwoord probleem dat uit deze studies naar voren komt, is of spontane impulsiviteit gecorreleerd is aan overeten door verminderde D₂ receptor niveaus.

In een andere reeks experimenten kregen ratten toegang tot een van de drie diëten en werden na 40-dagen geconditioneerd om een ​​voetschok te verwachten die overeenkwam met een lichtsignaal (4). Ratten uit alle drie groepen mochten ook het energierijke voedsel voor een korte periode eten. Ratten met beperkte eerdere toegang of geen toegang tot energierijk voedsel, zodra de toegang tot het smakelijke voedsel was verschaft. Deze ratten stopten met eten toen het lichtsignaal ontstond. Angst voor voetschokken kon echter het voeren van ratten bij wijdverbreide voorafgaande toegang tot eetbaar voedsel niet afremmen. Nogmaals, dwangmatig overeten leek op zelftoediening door geneesmiddelen in die negatieve consequenties waren onvoldoende afschrikkende beloning voor het zoeken naar beloningen.

Tezamen genomen pleiten deze studies sterk voor de betrokkenheid van het hersengeldcircuit bij dwangmatig overeten. Een argument voor een directe rol bij obesitas is minder overtuigend. Zoals met alle gedragsstudies uitgevoerd op laboratorium knaagdieren, moet uiterste voorzichtigheid worden betracht bij het extrapoleren van waarnemingen naar menselijke populaties. Bij mensen wordt de handeling van het eten sterk beïnvloed door sociale, culturele en emotionele factoren die mogelijk niet waarneembaar zijn bij andere dieren (zelfs bij andere primaten). Bovendien zijn voedingsgedrag veel ingewikkelder dan die geassocieerd met zelftoediening door geneesmiddelen. Bijvoorbeeld, het eten van een sandwich omvat meerdere niveaus van sensorische betrokkenheid op een manier die injecteren met heroïne niet heeft. Bovendien activeren medicijnen het beloningscircuit van de hersenen door directe interventie bij receptoren, terwijl voedsel dit indirect doet via tal van chemicaliën zoals hormonen, opioïden en cannabinoïden. Het is ook de moeite waard om in gedachten te houden dat het beloningscircuit niet het enige circuit is dat betrokken is bij eetgedrag; andere circuits zoals leren en motivatie spelen ook een belangrijke rol bij het voeren (2). Ten slotte zijn er veel genetische en metabolische factoren die een individu vatbaar maken voor te veel eten en de neiging om zwaarlijvig te worden beïnvloeden. Met name veel onderzoek in de afgelopen twee decennia heeft zich gericht op leptine en ghreline, hormonen die de eetlust beïnvloeden. Het is bekend dat leptine de striatale activiteit en het eetgedrag beïnvloedt (6). Hoe leptine signalering in de hypothalamus en striatum D₂ receptorsignalering zijn gecoördineerd voor de regulering van energiehomeostase vereist verder onderzoek (7).

Desondanks duiken er interessante vragen op. Bestaat er een direct verband tussen drugsmisbruik en dwangmatige overvoeding? Kan iemand worden beschouwd als een predisponerende factor voor de ander in de kliniek? En tenslotte, zullen therapeutische middelen die drugsmisbruik bestrijden effectief zijn voor de behandeling van dwangmatig overeten? Ongetwijfeld zullen studies voortbouwen op de huidige kennis om een ​​duidelijker beeld te geven.

Referenties