Trudno odmówić jeszcze jednej muffinki, babeczki czy ciasteczka. Badania na gryzoniach ujawniają dlaczego: mechanizmy kontrolujące głód i przyjemność z jedzenia są ze sobą nierozerwalnie powiązane.
Zjadłeś już muffinkę. I pół. Wiesz, że jesteś pełny. Ale już są, puszyste i pyszne, czekają na przechodniów w biurze. Na samą myśl o nich ślinka cieknie.
Może gdybyś po prostu przekroił jednego na ćwiartki. To znaczy, to się ledwo liczy…
A potem się poddajemy, a nasz mózg zastępuje rozsądek ciała. Kiedy po raz kolejny przyłapuję się na polerowaniu całego talerza wypieków, żałuję, że nie mogę nic zrobić, jakiejś małej pigułki, która sprawi, że ten ostatni pyszny kęs będzie wyglądał – i smakował – trochę mniej atrakcyjnie.
Ale im więcej naukowcy dowiadują się o ludzkim ciele, tym lepiej rozumieją, że nie ma jednego zestawu hormonów dla głodujących, a osobny zestaw rozpoczyna od objadania się lodami. Zamiast tego nasze wnętrzności i ich hormony są mocno powiązane z naszym poczuciem nagrody i motywacji. Ta bliska relacja pokazuje, jak ważne dla naszego organizmu jest zapewnienie nam pożywienia i jak trudno jest powstrzymać nas przed przejadaniem się.
Naukowcy od dawna dzielą nasze zachowania żywieniowe na dwie odrębne kategorie. Pierwsza, homeostatyczna, zajmuje się przede wszystkim zapewnieniem wystarczającej ilości energii, aby kontynuować pracę i jest zlokalizowana w bocznym podwzgórzu mózgu. Składnik związany z nagrodą, czyli „hedoniczny”, jest scentralizowany w mezolimbicznym układzie dopaminowym, czyli obszarach mózgu, o których zwykle mowa, gdy mówimy o skutkach seks, leki i rock 'n' roll.
Kiedy wielu z nas myśli o tym, co kontroluje apetyt, na myśl przychodzą nam insulina, grelina i leptyna. Wszystkie te hormony wpływają na to, czy odczuwamy głód, czy nie. Insulina uwalniana z trzustki podczas przyjmowania i trawienia pokarmu pomaga nam odłożyć widelec. Leptyna uwalniana z komórek tłuszczowych w podobny sposób przyczynia się do uczucia sytości. Z drugiej strony grelina jest wytwarzana w przewodzie pokarmowym, gdy żołądek jest pusty, i zwiększa się, gdy zbliżamy się do następnego posiłku, przyczyniając się do uczucia głodu.
Inni przekaźniki chemiczni są powiązani z homeostatycznymi aspektami głodu, a także z aspektami jedzenia związanymi z nagrodą. Peptyd 1 podobny do glukagonu, uwalniany z małego zestawu komórek mózgowych w pniu mózgu, powstrzymuje pacjentów przed spożywaniem pokarmów o wysokiej zawartości tłuszczu. Podobnie natywny system kannabinoidowy mózgu może sprzyjać jedzeniu, gdy jest stymulowany, i ograniczać go, gdy jest tłumiony (kannabinoidy pochodzenia roślinnego stymulują ten system, dla każdego, kto kiedykolwiek słyszał o „przekąskach”). Oreksyna, substancja chemiczna uwalniana z podwzgórza, również zwiększa ilość spożywanego pokarmu przez zwierzęta.
Jednak naukowcom nie udaje się tak łatwo odróżnić jedzenia energetycznego od karmienia czerpanego z przyjemności. Wszystkie te substancje chemiczne (i wiele innych) skupiają się w tym samym obszarze mózgu, mezolimbicznym układzie dopaminowym. Dopamina wiąże się z uczuciem przyjemności i nagrody, ale jest również powiązana z czymś, co nazywa się istotnością lub tym, czy coś jest na tyle widoczne lub ważne, aby zwrócić na to uwagę, a następnie zapamiętać. „Jeśli układ dopaminowy nie jest zaangażowany w zachowanie… to tak się nie stanie” – mówi Roger Adan, neurobiolog molekularny z Uniwersyteckiego Centrum Medycznego w Utrechcie w Holandii. „Dobrze jest mieć system, który daje satysfakcję. To wrodzona reakcja.” Mówi, że układ dopaminowy daje nam impuls świadomości, który pomaga nam skoncentrować się na zdobywaniu, gdy otrzymywanie jest dobre.
Potrzeba wykorzystania szans oznacza, że czasami strona nastawiona na nagrody będzie musiała mieć pierwszeństwo przed potrzebami energetycznymi. Być może w tej chwili nie będziesz potrzebować jedzenia, ale musisz się nauczyć i zapamiętać, gdzie są te smaczne jabłka. W ten sposób podwzgórze równoważące energię i mezolimbiczny układ dopaminowy stały się bardzo dobrze połączone. „Obwody są całkowicie ze sobą powiązane” – mówi Zhiping Pang, fizjolog synaptyczny na Uniwersytecie Rutgers w New Brunswick w stanie New Jersey. „Bardzo trudno jest je rozdzielić”.
Zarówno grelina, jak i leptyna mają receptory w obszarze mózgu, w którym zlokalizowane są ciała komórek dopaminy. Leptyna może zmniejszać odpalanie komórek dopaminy w tym obszarze, zmniejszając wrażliwość zwierzęcia na sygnały pokarmowe, Adan i współpracownicy ogłosili 17 lipca w International Journal of Obesity. Odwrotnie, grelina zwiększa wrażliwość zwierzęcia na sygnały pokarmowe poprzez zwiększenie odpowiedzi dopaminy w układzie mezolimbicznym, Mitchell Roitman, neurobiolog behawioralny z Uniwersytetu Illinois w Chicago wraz ze współpracownikami doniósł w marcu w czasopiśmie Journal of Neurochemistry.
Hormony z peryferii nie są same. Pang i jego współpracownicy wykazali niedawno, że glukagonopodobny peptyd-1 działa poprzez układ dopaminowy, hamując przyjmowanie wysokotłuszczowego (a zatem smacznego) pokarmu u myszy. Oni opublikowany ich wyniki 4 sierpnia Raporty komórkowe.
Oreksyna, choć wytwarzana w podwzgórzu, jest również silnie związana z dopaminą. „Wydaje się, że jest to pomost między układem homeostatycznym a hedonicznym” – mówi Mario Perello, neuroendokrynolog w Multidyscyplinarnym Instytucie Biologii Komórki w La Plata w Argentynie. Jego grupa odkryła, że neurony wytwarzające oreksynę są aktywowane, gdy myszy spożywają dietę wysokotłuszczową, ale grelina jest niezbędna, aby przejść od prostego karmienia do objadania się tłustym jedzeniem, – podają badacze w październiku Psychoneuroendocrinology.
Leptyna i grelina, arbitrzy sytości i głodu, wpływają na komórki w mózgu wytwarzające dopaminę – chemiczny przekaźnik tak często kojarzony z nagrodą – ale także na hormony podwzgórza. Niektóre hormony podwzgórza mogą również modulować działanie leptyny i greliny.
Zatem pośród tych krzyżujących się sygnałów trudno wybrać jeden cel dla leku, który mógłby kontrolować apetyt, nie mówiąc już o jedzeniu, gdy tak naprawdę nie jesteśmy głodni. Wszystkie drogi molekularne mogą prowadzić do dopaminy, ale atak na samą dopaminę niestety nie wchodzi w rachubę. To prawda, że całkowicie eliminuje mezolimbiczny układ dopaminowy zmniejsza motywacja zwierzęcia do jedzenia. Ale to także eliminuje wszystko inne. „Usuwasz układ dopaminowy, usuwając nagrodę” – mówi Peter Kalivas, neurolog z Uniwersytetu Medycznego Karoliny Południowej w Charleston. „To zbyt blisko korzeni ludzkich zachowań”.
Lekcję można znaleźć w historii rimonabant, antagonista receptora kannabinoidowego, który został zatwierdzony w Europie w 2006 roku do leczenia otyłości. Tłumi układ dopaminowy, a wraz z nim przyjmowanie pokarmu. „Skutkowało to utratą wagi” – mówi Adan. „Ale to także wpędzało ludzi w depresję. To nie było wystarczająco szczegółowe.” Rymanobant był wycofane z rynku w 2009 roku z obawy przed skutkami ubocznymi, m.in psychiatryczny efekty.
Inne chemikalia są bardziej obiecujące w ograniczaniu przejadania się bez tak wielu skutków ubocznych. Leki stymulujące glukagonopodobny peptyd-1 zostały już wcześniej zatwierdzone do stosowania w leczeniu cukrzycy typu 2, a w grudniu 2014 r. jeden z nich, Saxenda, został również zarejestrowany zatwierdzony do leczenia otyłości. W mózgu glukagonopodobny peptyd-1 jest „wydzielany jedynie przez bardzo małą grupę neuronów w pniu mózgu” – mówi Pang. „To tylko jedna grupa neuronów, więc łatwiej jest sobie z nią poradzić”.
Wszystkie te badania pokazują, że niewłaściwie jest wrzucać niektóre hormony do wiadra głodu, a inne do pudełka w zamian za nagrodę. „Myślę, że w przyszłości w mniejszym stopniu będziemy skupiać się na tej różnicy” – mówi Stephanie Borgland, neurolog z Uniwersytetu Calgary w Albercie w Kanadzie, która opublikowany dokonano w marcu przeglądu ponad 15 substancji chemicznych wchodzących w interakcję z układem dopaminowym. „Kiedy jesteś głodny, ma to wpływ na system nagrody, znajdujesz się w stanie negatywnej nagrody i jesz, aby przezwyciężyć tę negatywną nagrodę” – mówi. „Moim zdaniem jedno i drugie nie dzieje się niezależnie.”
Tak więc, chociaż pigułka zapobiegająca muffinom prawdopodobnie nigdy nie pojawi się w naszej przyszłości, konieczne jest większe zrozumienie tego, jak działa przyjmowanie pokarmu. Ale niestety wiedza to tylko połowa sukcesu. „Każdego ranka idę napić się kawy do kampusowej kawiarni i większość poranków nie udaje mi się oprzeć pokusie babeczki z kawałkami czekolady” – mówi ze smutkiem Roitman. Jego lepsze zrozumienie, dlaczego i jak zdobywać przekąski, mówi, „nie ułatwia tego”. Zrozumienie wielu sygnałów chemicznych odpowiedzialnych za to, kiedy i dlaczego jemy, może nam pomóc w połowie drogi, ale będziemy musieli zastosować tę wiedzę do zmiany naszych nawyków, aby mieć największe szanse na pozostawienie babeczek w spokoju.
;