KOMMENTARER: Dette gir bevis for vår teori om en binge syklus som beskrevet i våre videoer og artikler. Det ser ut til at flere mekanismer kan initiere binging i mat, og kanskje sex, men kronisk overforbruk fører til akkumulering av DeltaFosB og avhengighetsrelaterte hjernens endringer.
Study Links Insulin Action On Brains Belønning Circuitry To Obesity (2011)
Forskere som rapporterer i juniutgaven av Cell Metabolism, en publikasjon fra Cell Press, har det de sier er noen av de første solide bevisene på at insulin har direkte effekter på hjernens belønningskretser. Mus med belønningssentre som ikke lenger kan reagere på insulin, spiser mer og blir overvektige, viser de.
Resultatene tyder på at insulinresistens kan bidra til å forklare hvorfor de som er overvektige, kan finne det så vanskelig å motstå fristelsen av mat og ta vekten tilbake.
«Når du blir overvektig eller havner i en positiv energibalanse, kan insulinresistens i [hjernens belønningssenter] føre til en ond sirkel», sa Jens Brüning fra Max Planck-instituttet for nevrologisk forskning. «Det finnes ingen bevis for at dette er begynnelsen på veien mot fedme, men det kan være en viktig bidragsyter til fedme og til vanskelighetene vi har med å håndtere det.»
Tidligere studier hadde først og fremst fokusert på insulinets effekt på hjernens hypothalamus, en region som styrer fôringsatferd i det Brüning beskriver som en grunnleggende stopp og start "refleks". Men, sier han, vi vet alle at folk spiser for mye av grunner som har mye mer å gjøre med nevropsykologi enn de gjør med sult. Vi spiser basert på selskapet vi holder på, lukten av maten og humøret vårt. "Vi kan føle oss mette, men vi fortsetter å spise," sa Brüning.
Hans team ønsket å bedre forstå de givende aspektene av mat og spesifikt hvordan insulin påvirker høyere hjernefunksjoner. De fokuserte på sentrale nevroner i midjen som frigjør dopamin, en kjemisk messenger i hjernen involvert i motivasjon, straff og belønning, blant andre funksjoner. Når insulinsignalisering ble inaktivert i disse nevronene, vokste musene feitere og tyngre da de spiste for mye.
De fant at insulin normalt fører til at nevronene brenner oftere, et svar som gikk tapt i dyr som manglet insulinreseptorer. Musene viste også en endret respons på kokain og sukker når maten var mangelfull, ytterligere bevis på at hjernens belønningssentre er avhengig av insulin for å fungere normalt.
Hvis funnene holder hos mennesker, kan de ha reelle kliniske implikasjoner.
«Samlet sett avslører studien vår en kritisk rolle for insulinvirkning i katekolaminerge nevroner i langsiktig kontroll av matinntak», skrev forskerne. «Ytterligere oppklaring av den/de nøyaktige nevrale subpopulasjonen(e) og cellulære mekanismene som er ansvarlige for denne effekten, kan dermed definere potensielle mål for behandling av fedme.»
Som et neste skritt, sa Brüning at de planlegger å gjennomføre funksjonelle magnetiske resonansbildningsstudier (fMRI) hos personer som har hatt insulin kunstig levert til hjernen for å se hvordan det kan påvirke aktiviteten i belønningssentralen.
Insulinvirkning i hjernen kan føre til fedme (2011)
Juni 6th, 2011 i Neuroscience
Fettrik mat gjør deg feit. Bak denne enkle ligningen ligger komplekse signalveier, som nevrotransmitterne i hjernen bruker for å kontrollere kroppens energibalanse. Forskere ved Max Planck-instituttet for nevrologisk forskning i Köln og Cluster of Excellence in Cellular Stress Responses in Ageing-associated Diseases (CECAD) ved Universitetet i Köln har avklart et viktig trinn i denne komplekse kontrollkretsen.
De har klart å vise hvordan hormonet insulin virker i den delen av hjernen som kalles ventromedial hypothalamus. Inntak av fettrik mat fører til at mer insulin frigjøres av bukspyttkjertelen. Dette utløser en signalkaskade i spesielle nerveceller i hjernen, SF-1-nevronene, der enzymet P13-kinase spiller en viktig rolle. I løpet av flere mellomliggende trinn hemmer insulinet overføringen av nerveimpulser på en slik måte at metthetsfølelsen undertrykkes og energiforbruket reduseres. Dette fremmer overvekt og fedme.
Hypothalamus spiller en viktig rolle i energihomeostasen: reguleringen av kroppens energibalanse. Spesielle nevroner i denne delen av hjernen, kjent som POMC-celler, reagerer på nevrotransmittere og kontrollerer dermed spiseatferd og energiforbruk. Hormonet insulin er et viktig budbringerstoff. Insulin fører til at karbohydratet som konsumeres i mat transporteres til målceller (f.eks. muskler) og er deretter tilgjengelig for disse cellene som energikilde. Når man konsumerer fettrik mat, produseres mer insulin i bukspyttkjertelen, og konsentrasjonen i hjernen øker også. Samspillet mellom insulinet og målcellene i hjernen spiller også en avgjørende rolle i kontrollen av kroppens energibalanse. Imidlertid er de nøyaktige molekylære mekanismene som ligger bak kontrollen som utøves av insulin fortsatt i stor grad uklare.
En forskningsgruppe ledet av Jens Brüning, direktør for Max Planck-instituttet for neurologisk forskning og vitenskapelig koordinator for CECAD (Cellular Stress Responses in Aging-Associated Diseases), har ekspertkompetanse ved Universitetet i Köln oppnådd et viktig skritt i forklaringen av denne komplekse reguleringsprosessen.
Som forskerne har vist, utløser insulin i SF-1-nevronene – en annen gruppe nevroner i hypothalamus – en signalkaskade. Interessant nok ser det imidlertid ut til at disse cellene bare reguleres av insulin når man spiser fettrik mat og ved overvekt. Enzymet P13-kinase spiller en sentral rolle i denne kaskaden av budbringerstoffer. I løpet av de mellomliggende trinnene i prosessen aktiverer enzymet ionekanaler og forhindrer dermed overføring av nerveimpulser. Forskerne mistenker at SF-1-cellene kommuniserer på denne måten med POMC-cellene.
Kinaser er enzymer som aktiverer andre molekyler gjennom fosforylering - tilsetning av en fosfatgruppe til et protein eller et annet organisk molekyl. "Hvis insulin binder seg til reseptoren på overflaten av SF-1-cellene, utløser det aktivering av PI3-kinase," forklarer Tim Klöckener, første forfatter av studien. “PI3-kinasen styrer i sin tur dannelsen av PIP3, et annet signalmolekyl, gjennom fosforylering. PIP3 gjør de tilsvarende kanalene i celleveggen permeabel for kaliumioner. ” Tilstrømningen deres får nevronen til å 'skyte' saktere, og overføring av elektriske impulser blir undertrykt.
«Derfor hemmer insulin sannsynligvis indirekte POMC-nevronene, som er ansvarlige for metthetsfølelsen, via mellomstasjonen til SF-1-nevronene hos overvektige personer», antar forskeren. « Samtidig er det en ytterligere økning i matforbruket.» Det direkte beviset på at de to typene nevroner kommuniserer med hverandre på denne måten gjenstår imidlertid fortsatt.
For å finne ut hvordan insulin virker i hjernen, sammenlignet forskerne fra Köln mus som manglet en insulinreseptor på SF-1-nevronene med mus hvis insulinreseptorer var intakte. Ved normalt matinntak oppdaget forskerne ingen forskjell mellom de to gruppene. Dette tyder på at insulin ikke har en nøkkelinnflytelse på aktiviteten til disse cellene hos slanke individer. Men når gnagerne ble matet med høyt fettinnhold, forble de med den defekte insulinreseptoren slanke, mens deres motparter med funksjonelle reseptorer raskt gikk opp i vekt. Vektøkningen skyldtes både økt appetitt og redusert kaloriforbruk. Denne effekten av insulin kan utgjøre en evolusjonær tilpasning fra kroppen til en uregelmessig matforsyning og lengre perioder med sult: hvis et overskudd av høyt fettinnhold er midlertidig tilgjengelig, kan kroppen lagre energireserver spesielt effektivt gjennom insulinets virkning.
Det er foreløpig ikke mulig å si om funnene i denne forskningen til slutt vil bidra til å legge til rette for målrettet intervensjon i kroppens energibalanse. "Vi er foreløpig veldig langt borte fra en praktisk anvendelse," sier Jens Brüning. “Vårt mål er å finne ut hvordan sult og metthetsfølelse oppstår. Først når vi forstår hele systemet som jobber her, vil vi kunne begynne å utvikle behandlinger. ”
Mer informasjon: Tim Klöckener, Simon Hess, Bengt F. Belgardt, Lars Paeger, Linda AW Verhagen, Andreas Husch, Jong-Woo Sohn, Brigitte Hampel, Harveen Dhillon, Jeffrey M. Zigman, Bradford B. Lowell, Kevin W. Williams, Joel K. Elvquist, Tamas L. Horvath, Peter Kloppenburg, Jens C. Brüning, fettfôr fremmer fedme via insulinreceptor / P13k-avhengig inhibering av SF-1 VMH-neuroner, naturneurovitenskap, juni 5th 2011
Forutsatt av Max-Planck-Gesellschaft
Binge-mekanisme utløst av fett i tarmene Stimulerende endocannabinoider (2011)
Studie finner ut hvorfor vi krever sjetonger og pommes frites
Stephanie Pappas, LiveScience Senior Writer
Dato: 04 juli 2011
Det er vanskelig å spise bare en potetgull, og en ny studie kan forklare hvorfor.
Fet mat som chips og pommes frites utløser kroppen til å produsere kjemikalier omtrent som de som finnes i marihuana, rapporterer forskere i dag i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Disse kjemikaliene, kalt "endokannabinoider", er en del av en syklus som får deg til å komme tilbake for bare en bit ostefries, fant studien.
"Dette er den første demonstrasjonen av at endokannabinoid signalisering i tarmen spiller en viktig rolle i reguleringen av fettinntak," sa forsker Daniele Piomelli, professor i farmakologi ved University of California, Irvine, i en uttalelse.
Hjemmelaget marihuana kjemikalier
Studien fant at fett i tarmen utløser frigjøring av endokannabinoider i hjernen, men de grå greiene mellom ørene dine er ikke det eneste organet som lager naturlige marihuana-lignende kjemikalier. Menneskelig hud lager også tingene. Hudcannabinoider kan spille den samme rollen for oss som de gjør for potteplanter: Fet beskyttelse mot vind og sol.
Endokannabinoider er også kjent for å påvirke appetitten og smaken, ifølge en 2009-studie i PNAS, noe som forklarer munchies folk får når de røyker marihuana.
I den nye studien monterte Piomelli og hennes kolleger rotter med rør som ville tømme innholdet i magen når de spiste eller drakk. Disse mageslangene tillot forskerne å fortelle om fett virket på tungen, i så fall ville de se en
frigjøring av endokannabinoider selv med implanterte rør, eller i tarmen, i så fall vil de ikke se effekten.
Rottene fikk nippe på en helseskudding (vanilje Sikre), en sukkerløsning, en proteinrik væske som kalles pepton, eller en fettrik drikk laget av maisolje. Så bedøvet og forsket forskerne rotter, og fryset raskt deres organer for analyse.
For kjærligheten til fett
Smak av sukker og proteiner påvirket ikke frigjøringen av kroppens naturlige marihuana-kjemikalier, fant forskerne. Men supping på fett gjorde det. Resultatene viste at fett på tungen utløser et signal til hjernen, som deretter videreformidler en melding ned til tarmen via en nervebunt kalt vagusnerven. Denne meldingen befaler produksjonen av endokannabinoider i tarmen, som igjen driver en kaskade av andre signaler som alle skyver den samme meldingen: Spis, spis, spis!
Denne beskjeden ville ha vært nyttig i pattedyrenes evolusjonære historie, sa Piomelli. Fett er avgjørende for overlevelse, og det var en gang vanskelig å få tak i i pattedyrenes kosthold. Men i dagens verden, hvor en nærbutikk full av junk food ligger på hvert hjørne, slår vår evolusjonære kjærlighet til fett lett tilbake.
Funnene tyder på at ved å blokkere mottak av endokannabinoide signaler, kan medisinske forskere kanskje bryte syklusen som driver folk til å overvære fet mat. Blokkering av endokannabinoide reseptorer i hjernen kan forårsake angst og depresjon, sier Piomelli, men et stoff som er utviklet for å målrette tarmene, kan ikke utløse de negative bivirkningene.
Hvordan søppelmat primerer hjernens matsøkende oppførsel (2015)
Februar 23, 2016 av Christopher Packham
(Medical Xpress) —Den nåværende fedmeepidemien i utviklede land bør være en advarsel for helsemyndigheter i utviklingsland med nylig åpnede markeder. Matprodusenter, restaurantfranchisevirksomheter, matforsyningskjeder og annonsører samarbeider om å skape miljøer der ekstremt velsmakende, energitette matvarer og deres relaterte signaler er lett tilgjengelig; Imidlertid har folk fortsatt adaptiv nevral arkitektur som er best egnet for et miljø med matmangel. Med andre ord kan hjernens programmering gjøre det vanskelig å håndtere det moderne matøkosystemet på en metabolsk sunn måte.
Mennesker har, som alle dyr, eldgammel genetisk programmering tilpasset spesielt for å sikre matinntak og matsøkende overlevelsesatferd. Miljøsignaler påvirker denne oppførselen sterkt ved å endre nevral arkitektur, og selskaper har raffinert vitenskapen om å utnytte menneskelig nytelsesrespons og kanskje utilsiktet omprogrammere hjernen til å søke overskuddskalorier. I et miljø som er rikt på svært velsmakende, energitette matvarer, kan utbredelsen av matrelaterte signaler føre til matsøk og overspising uavhengig av metthet, en sannsynlig driver for fedme.
En gruppe kanadiske forskere ved University of Calgary og University of British Columbia publiserte nylig resultatene av en musestudie i Proceedings of the National Academy of Sciences, der de utforsket de nevrale mekanismene bak disse endringene i matsøkende atferd.
Programmering av fremtidig mattilnærming
De rapporterer at korttidsinntak av ekstremt velsmakende mat – nærmere bestemt søtet, fettrik mat – faktisk forbereder fremtidig mattilnærmingsatferd. De fant at effekten formidles av styrking av eksitatorisk synaptisk overføring til dopaminneuroner , og varer i dager etter den første 24-timers eksponeringen for søtet, fettrik mat.
Disse endringene skjer i hjernens ventrale tegmentale område (VTA) og dets mesolimbiske projeksjoner, et område som er involvert i tilpasning til miljømessige signaler som brukes til å forutsi motivasjonsrelevante utfall – med andre ord, VTA er ansvarlig for å skape et sug etter stimuli som viser seg å være givende på en eller annen måte.
Forskerne skriver: ”Fordi forbedret eksitatorisk synaptisk overføring til dopaminneuroner antas å transformere nøytrale stimuli til fremtredende informasjon, kan disse endringene i eksitatorisk synaptisk overføring ligge til grunn for den økte oppførselen til mattilnærming som ble observert dager etter eksponering for søte matvarer med høyt fettinnhold og potensielt prime økt matforbruk. ”
Mulige terapeutiske tilnærminger til fedme
Den økte synaptiske styrken varer i flere dager etter eksponering for mat med høy energitetthet, og medieres av økt eksitatorisk synaptisk tetthet. Forskerne fant at det å introdusere insulin direkte til VTA undertrykker eksitatorisk synaptisk overføring til dopaminneuroner og fullstendig undertrykker matsøkende atferd observert etter 24-timers tilgang til søtet fettrik mat.
I løpet av denne perioden med tilgang til mat øker antallet glutamatfrigjøringssteder på dopaminneuroner. Insulin blokkerer disse stedene og konkurrerer med glutamat. Forfatterne bemerker at dette antyder en mulig terapeutisk tilnærming til fedme, og skriver: «Fremtidig arbeid bør derfor avgjøre om intranasalt insulin kan redusere overspising på grunn av matklargjøring indusert av spiselig mat eller matrelaterte signaler.»
Mer informasjon: Inntak av velsmakende mat stimulerer mattilnærmingsatferd ved raskt å øke synaptisk tetthet i VTA. PNAS 2016; publisert før trykk 16. februar 2016, DOI: 10.1073/pnas.1515724113
Abstrakt
I et miljø med lett tilgang til svært velsmakende og energisk mat, driver matrelaterte signaler matsøk uansett metthet, en effekt som kan føre til fedme. Det ventrale tegmentale området (VTA) og dets mesolimbiske fremskrivninger er kritiske strukturer involvert i læring av miljøsignaler som brukes til å forutsi motivasjonsrelevante resultater. Grunnleggende effekter av matrelatert reklame og forbruk av velsmakende mat kan føre til matinntak. Imidlertid er mekanismen som denne effekten oppstår, og om disse primingeffektene varer dager etter inntak, ukjent. Her demonstrerer vi at kortvarig forbruk av velsmakende mat kan føre til fremtidig oppførsel av mat og matinntak. Denne effekten medieres av styrking av eksitatorisk synaptisk overføring til dopaminneuroner som opprinnelig kompenseres av en forbigående økning i endokannabinoid tone, men varer dager etter en første 24-timers eksponering for søtet høy-fett mat (SHF). Denne forbedrede synaptiske styrken formidles av en langvarig økning i eksitatorisk synaptisk tetthet på VTA-dopaminneuroner. Administrering av insulin i VTA, som undertrykker eksitatorisk synaptisk overføring på dopaminneuroner, kan avskaffe mattilnærmingsadferd og matinntak observert dager etter 24-timers tilgang til SHF. Disse resultatene antyder at selv en kortvarig eksponering for velsmakende matvarer kan føre til fremtidig fôringsatferd ved å "rewire" mesolimbiske dopaminneuroner.
Forskere låser opp mekanismer i hjernen som skiller matforbruk fra trang (2016)
Mars 8, 2016
Forskere som undersøker spiseforstyrrelser, studerer ofte kjemiske og nevrologiske funksjoner i hjernen for å finne ledetråder til overmåling. Forståelse av ikke-homeostatisk spising eller spising som er drevet mer av smak, vane og mat-cues-og hvordan det fungerer i hjernen, kan hjelpe neuroscientists å bestemme hvordan man skal kontrollere trang, opprettholde sunnere vekter og fremme sunnere livsstil. Forskere ved University of Missouri nylig oppdaget kjemiske kretser og mekanismer i hjernen som skiller matforbruk fra trang. Å vite mer om disse mekanismene kan hjelpe forskere til å utvikle medisiner som reduserer overeating.
"Ikke-homeostatisk spising kan betraktes som å spise dessert etter at du har spist et helt måltid," sa Kyle Parker, en tidligere gradstudent og etterforsker i MU Bond Life Sciences Center. “Jeg vet kanskje at jeg ikke er sulten, men denne desserten er deilig, så jeg skal spise den uansett. Vi ser på hva nevrale kretsløp er involvert i å drive den oppførselen. "
Matthew J. Will, førsteamanuensis i psykologiske vitenskaper ved MU College of Arts and Science, en forsker i Bond Life Sciences Center og Parkers rådgiver, sier for atferdsforskere at spising blir beskrevet som en to-trinns prosess kalt appetittvekkende. og fullføringsfaser.
"Jeg tenker på neonskiltet for en smultringbutikk - logoen og aromaen av varme glaserte smultringer er de miljømessige signalene som sparker i gang den begjærende, eller appetittvekkende fasen," sa Will. "Fullføringsfasen er etter at du har den smultringen i hånden og spist den."
Parker studerte atferdsmønstrene til laboratorierotter ved å aktivere hjernens lystsenter, et hotspot i hjernen som behandler og forsterker meldinger knyttet til belønning og glede. Han matet deretter rottene med et kakedeiglignende kosthold for å overdrive fôringsatferdene sine og fant ut at rottene spiste dobbelt så mye som vanlig. Da han samtidig inaktiverte en annen del av hjernen, kalt basolateral amygdala, sluttet rottene å spise. De vendte tilbake til matkurvene sine på jakt etter mer, men konsumerte bare en normal mengde.
"Det virket som om rottene fremdeles hadde lyst på deigen," sa Will. “De fortsatte å gå tilbake etter mat, men spiste ganske enkelt ikke. Vi fant ut at vi hadde avbrutt den delen av hjernen som er spesifikk for fôring - kretsen knyttet til faktisk spising - men ikke trangen. I det vesentlige forlot vi ønsket om intakt. "
For å finne ut hva som skjedde i hjernen under trang, satte Parker et spin-off-eksperiment. Som før slått han på hjernens område i forbindelse med belønning og glede og inaktiverte den basolaterale amygdalaen i en gruppe rotter, men ikke den andre. Denne gangen begrenser han imidlertid mengden av det høye fettete dietten som rotene hadde tilgang til, slik at begge grupper spiste det samme beløpet.
Utenfor viste begge grupper av rotter samme fôringsegenskaper. De spiste en del mat, men fortsatte å gå frem og tilbake til matkurver. Men inne i hjernen så Parker klare forskjeller. Rotter med aktiverte kjernebakterier viste økt dopaminneuronaktivitet, som er forbundet med motivert tilnærming.
Teamet fant også at tilstanden til den basolaterale amygdala ikke hadde noen effekt på dopamin-signalnivåer. I en region av hjernen kalt hypothalamus så Parker imidlertid forhøyede nivåer av orexin-A, et molekyl assosiert med appetitt, bare hos rotter med aktivert basolateral amygdala.
"Vi viste at det som kan blokkere forbruksatferden, er denne blokkeringen av orexin-oppførselen," sa Parker.
"Resultatene forsterket ideen om at dopamin er involvert i tilnærmingen - eller trangfasen - og orexin-A i forbruket," sa Will.
Teamet mener at disse funnene kan føre til bedre forståelse av de ulike aspektene av overeating og narkotikamisbruk. Ved å avsløre det uavhengige kretsløpet vs. det faktiske forbruket eller narkotikamisbruk, kan dette føre til potensielle narkotikabehandlinger som er mer spesifikke og har mindre uønskede bivirkninger.
Parker og Wills studie, « Nevrale aktiveringsmønstre som ligger til grunn for basolateral amygdala-influence på intra-accumbens opioid-drevet konsumatorisk versus appetittvekkende fettrik spiseatferd hos rotter », ble nylig publisert i Behavioral Neuroscience . Forskningen ble delvis finansiert av National Institute of Drug Abuse (DA024829).