Physiol Behav. Rękopis autora; dostępny w PMC 2010 Jul 14.
Opublikowany w końcowym edytowanym formularzu jako:
Physiol Behav. 2009 Jul 14; 97 (5): 551-560.
Opublikowano online 2009 Mar 27. doi: 10.1016 / j.physbeh.2009.03.020
PMCID: PMC2734415
NIHMSID: NIHMS127696
Abstrakcyjny
W niniejszym raporcie dokonano przeglądu wyników badań, w których zbadano, czy nieprawidłowości w wynagrodzeniu wynikające ze spożywania pokarmu i spodziewanego spożycia żywności zwiększają ryzyko otyłości. Raport z własnego życia i dane behawioralne sugerują, że osoby otyłe w stosunku do osób szczupłych wykazują podwyższoną zapłatę z tytułu przewidywanej i konsumpcyjnej żywności. Badania obrazowania mózgu sugerują, że otyłość w stosunku do szczupłych osobników wykazuje większą aktywację kory smakowej (wyspy / operularum czołowe) i ustne obszary somatosensoryczne (operacja ciemieniowa i Rolandic operculum) w odpowiedzi na przewidywane spożycie i spożycie smacznych pokarmów. Jednak dane sugerują również, że otyłość w stosunku do chudych osobników wykazuje mniejszą aktywację w prążkowiu grzbietowym w odpowiedzi na spożywanie smacznych pokarmów i zmniejszoną gęstość receptora dopaminy D2 w prążkowiu. Pojawiające się dane prospektywne sugerują również, że nieprawidłowa aktywacja w tych regionach mózgu zwiększa ryzyko przyszłego przyrostu masy ciała i że genotypy związane z obniżoną sygnalizacją dopaminy wzmacniają te efekty predykcyjne. Wyniki sugerują, że osoby, które wykazują większą aktywację w obszarach kory smakowej i somatosensorycznej w odpowiedzi na oczekiwanie i spożycie pokarmu, ale które wykazują słabszą aktywację w prążkowiu podczas przyjmowania pokarmu, mogą być narażone na przejadanie się, szczególnie te z genetycznym ryzykiem dla obniżonego sygnalizacja receptora dopaminy.
Otyłość wiąże się ze zwiększonym ryzykiem zgonu, miażdżycowej choroby naczyń mózgowych, choroby wieńcowej serca, raka jelita grubego, hiperlipidemii, nadciśnienia, choroby pęcherzyka żółciowego i cukrzycy, powodując co roku w Stanach Zjednoczonych śmierć 111,000 [1]. Obecnie 65% dorosłych i 31% młodzieży w USA ma nadwagę lub jest otyły [2]. Niestety, leczenie z wyboru otyłości (leczenie odchudzające) powoduje jedynie umiarkowane i przemijające zmniejszenie masy ciała [3] i większość programów zapobiegania otyłości nie zmniejsza ryzyka przyszłego przyrostu masy ciała [4]. Ograniczony sukces tych interwencji może wynikać z niepełnego zrozumienia czynników zwiększających ryzyko otyłości. Chociaż badania bliźniacze sugerują, że czynniki biologiczne odgrywają kluczową rolę w otyłości, w niewielu badaniach prospektywnych zidentyfikowano czynniki biologiczne zwiększające ryzyko przyszłego przyrostu masy ciała.
Nagroda z spożycia żywności
Teoretycy twierdzą, że otyłość wynika z nieprawidłowości w przetwarzaniu nagrody. Jednak wyniki wydają się nieco niespójne, co skłoniło konkurencyjne modele dotyczące relacji nieprawidłowości w przetwarzaniu nagród do etiologii otyłości. Niektórzy badacze sugerują, że nadmierna reakcja obwodów nagrody na przyjmowanie pokarmów zwiększa ryzyko przejadania się [5,6]. Jest to podobne do modelu nadużywania substancji uzależniających, który zakłada, że niektórzy ludzie wykazują większą reaktywność mózgowych systemów nagradzania na wzmacnianie leków [6]. Inni stawiają hipotezę, że osoby otyłe wykazują hipo-odpowiedź obwodów nagrody, co prowadzi do przejadania się, aby zrekompensować ten niedobór [7,8]. Ten zespół niedoboru nagród może przyczyniać się do innych motywowanych zachowań, w tym nadużywania substancji i hazardu [9].
Zgodnie z modelem nadreaktywności osoby otyłe oceniają pokarmy o wysokiej zawartości tłuszczu i cukru jako bardziej przyjemne i spożywają więcej takich pokarmów niż szczupłe osoby [10,11,12]. Dzieci zagrożone otyłością ze względu na otyłość rodzicielską preferują smak wysokotłuszczowej żywności i wykazują bardziej chciwy styl karmienia niż dzieci szczupłych rodziców [13,14,15]. Preferencje dla wysokotłuszczowych i wysokosłodzonych produktów spożywczych przewidują zwiększony przyrost masy ciała i zwiększone ryzyko otyłości [16,17]. Osoby otyłe i szczupłe zgłaszają, że spożycie żywności jest bardziej wzmacniające18,19,20]. Miary samoopisowe ogólnej wrażliwości na nagrodę korelują dodatnio z przejadaniem się i masą ciała [21,22].
Badania obrazowania mózgu zidentyfikowały regiony, które wydają się kodować subiektywną nagrodę ze spożywania żywności. Spożycie smacznych potraw w stosunku do spożywania niesmacznych pokarmów lub bezsmakowej żywności powoduje większą aktywację prawej bocznej kory oczodołowo-czołowej (OFC), czołowej opuszki i wyspy [23,24]. Spożycie smacznego pokarmu powoduje również uwalnianie dopaminy w prążkowiu grzbietowym [25]. Badania mikrodializy na gryzoniach wskazują, że upodobania apetyczne uwalniają także dopaminę w jądrze półleżącym w skorupie i rdzeniu, a także w korze przedczołowej [26,27]. Badania na zwierzętach wskazują, że objadanie się cukrem zwiększa pozakomórkową dopaminę w jądrze półleżącym [28]. Stymulacja sieci mezo-limbicznej za pomocą agonisty receptora opioidowego μ [29] i uszkodzenia obwodowo-bocznego obwodu podwzgórza i migdałka mogą powodować przejadanie się [30], wspieranie znaczenia neurochemii tego regionu w konsumpcji żywności.
Gromadzące się dane wskazują na braki w receptorach dopaminy w otyłości. Otyłe w stosunku do szczurów szczupłych wykazują mniejszą gęstość receptora D2 w podwzgórzu [31] i w prążkowiu [32] i zmniejszona aktywność dopaminy w podwzgórzu po na czczo, ale uwalniają więcej fazowej statystycznie dopaminy podczas jedzenia i nie przerywają jedzenia w odpowiedzi na podawanie insuliny i glukozy [33]. Szczury Sprague-Dawley podatne na otyłość zmniejszyły obrót dopaminą w podwzgórzu w porównaniu ze szczepem opornym na dietę, zanim staną się otyłe i rozwijają otyłość, gdy otrzymują smaczną dietę o wysokiej energii [34,35]. Blokada receptora D2 powoduje przejadanie się otyłych, ale nie szczupłych szczurów [31,36], sugerując, że blokowanie już niskiej dostępności receptora D2 może uwrażliwić otyłe szczury na jedzenie [37]. Ludzie otyli i szczupli wykazują zmniejszoną gęstość receptora prążkowia D2 [38,39]. Po ekspozycji na tę samą dietę wysokotłuszczową, myszy o niższej gęstości receptora D2 w skorupie wykazują większy przyrost masy ciała niż myszy o wyższej gęstości receptora D2 w tym regionie [40]. Antagoniści dopaminy zwiększają apetyt, pobór energii i przyrost masy ciała, podczas gdy agoniści dopaminy zmniejszają pobór energii i powodują utratę wagi [41,42,43,44].
Badania neuroekonomiczne wskazują, że aktywacja w kilku obszarach mózgu koreluje dodatnio z wielkością nagrody pieniężnej i wielkości nagrody [45]. Podobne odkrycia pojawiły się dla nagrody żywnościowej46]. Ponadto takie reakcje różnią się w zależności od głodu i sytości. Reakcje na smak pokarmu w śródmózgowiu, wyspie, prążkowiu grzbietowym, zakręcie podśluzówkowym, grzbietowo-bocznej korze przedczołowej i grzbietowej przyśrodkowej korze przedczołowej są silniejsze w stanie postu niż stanu sytego, prawdopodobnie odzwierciedlając większą wartość nagrody żywności indukowanej deprywacją [47,48]. Takie dane sugerują, że odpowiedzi na pokarm w kilku regionach mózgu można wykorzystać jako wskaźnik odpowiedzi na nagrodę.
Chociaż niewiele badań obrazowych mózgu porównywało osoby szczupłe i otyłe, stosując paradygmaty, które oceniają aktywację obwodów nagrody, pewne ustalenia są zbieżne z tezą, że osoby otyłe wykazują nadreaktywność w obszarach mózgu zaangażowanych w nagrodę pokarmową. Badanie Pozytonowej Tomografii Emisyjnej (PET) wykazało, że otyłość w stosunku do szczupłych dorosłych wykazywała większą spoczynkową aktywność metaboliczną w jamie ustnej somatosensorycznej, regionie, który koduje czucie w ustach, wargach i języku [8], co skłoniło autorów do spekulacji, że wzmożona aktywność w tym regionie może sprawić, że osoby otyłe będą bardziej wrażliwe na nagradzające właściwości żywności i zwiększą ryzyko przejadania się, chociaż nie zostało to bezpośrednio potwierdzone. Rozszerzając te odkrycia, badanie funkcjonalnego rezonansu magnetycznego (fMRI) przeprowadzone przez nasze laboratorium w celu zbadania odpowiedzi nerwowej u otyłych i szczupłych nastolatków na pierwotną nagrodę (pożywienie) wykazało, że otyłe i szczupłe nastolatki wykazywały większą aktywację w doustnej korze somatosensorycznej w odpowiedzi do otrzymania czekoladowego koktajlu mlecznego w porównaniu z otrzymaniem bez smaku roztworu [49]. Dane te łącznie sugerują, że otyłe w stosunku do osób szczupłych mają ulepszoną architekturę neuronową w tym regionie. Przyszłe badania powinny wykorzystywać morfometrię opartą na wokselu, aby sprawdzić, czy osoby otyłe wykazują wyższą gęstość lub objętość istoty szarej w tym regionie w stosunku do osób szczupłych.
Badania z wykorzystaniem PET wykazały, że środkowa część grzbietowa wyspy, śródmózgowia i tylnego hipokampa pozostaje nienormalnie wrażliwa na spożycie pokarmu u osób wcześniej otyłych w porównaniu z osobami szczupłymi [50,51], skłaniając tych autorów do spekulacji, że te nieprawidłowe odpowiedzi mogą zwiększać ryzyko otyłości. Nasze laboratorium wykazało, że otyłość w stosunku do nastolatków szczupłych wykazuje większą aktywację przedniej wyspy / przedniej części macicy w odpowiedzi na spożycie żywności [49]. Kora wyspowa bierze udział w wielu funkcjach związanych z integracją odpowiedzi autonomicznych, behawioralnych i emocjonalnych [51]. Konkretnie, literatura dotycząca neuroobrazowania człowieka sugeruje, że kora wyspowa ma anatomicznie odmienne regiony, które podtrzymują różne funkcje dotyczące przetwarzania smaku [52-55]. Połowa wyspy okazała się odpowiadać na odczuwaną intensywność smaku niezależnie od wyceny afektywnej, podczas gdy odpowiedzi specyficzne dla walencji obserwuje się w przedniej ściance / przednim naczyniu [54]. Co ciekawe, osoby otyłe i szczupłe wykazują zwiększoną aktywację w obu regionach podczas spożywania pokarmu, co sugeruje, że mogą odczuwać większą intensywność smaku, a także doświadczać zwiększonej nagrody.
Badania na zwierzętach sugerują również nadreaktywność docelowych regionów dopaminy w otyłości. W szczególności Yang i Meguid [56] odkryli, że otyłe szczury wykazują większe uwalnianie dopaminy w podwzgórzu podczas karmienia niż szczupłe szczury. Jednak jak dotąd żadne badanie obrazowania PET nie testowało, czy otyłe osoby wykazały większe uwalnianie dopaminy w odpowiedzi na spożycie pokarmu w porównaniu z chudymi ludźmi.
Inne wyniki są sprzeczne z modelami nadreaktywności, a zamiast tego są zgodne z hipotezą, że osoby otyłe wykazują hipo-odpowiedź obwodów nagrody. Otyłe w stosunku do chudych gryzoni wykazują mniejsze wiązanie receptora D2 prążkowia [32]. Badania PET również wykazują, że otyłe w stosunku do ludzi szczupłych wykazują mniejsze wiązanie receptora prążkowia D2 [38,39], prowadząc tych autorów do spekulacji, że osoby otyłe doświadczają mniej subiektywnej nagrody z przyjmowania pokarmu, ponieważ mają mniej receptorów D2 i niższą transdukcję sygnału DA. Jest to intrygująca hipoteza, choć kilka zastrzeżeń wymaga uwagi. Po pierwsze, proponowana odwrotna zależność między dostępnością receptora D2 a subiektywną nagrodą z przyjmowania pokarmu jest trudna do pogodzenia ze stwierdzeniem, że ludzie z mniejszą dostępnością receptora D2 zgłaszają większą subiektywną nagrodę od metylofenidatu niż ludzie z większą liczbą receptorów D2 [57]. Jeśli zmniejszona dostępność receptorów D2 w prążkowiu powoduje osłabienie subiektywnej nagrody, nie jest jasne, dlaczego osoby z niższym wiązaniem D2 zgłaszają, że psychostymulanty są bardziej subiektywnie nagradzające. Rozwiązanie tego pozornego paradoksu przyczyniłoby się do lepszego zrozumienia związku między działaniem dopaminy a otyłością. Zagadnienia metodologiczne wymagają również uwagi w interpretacji literatury PET na temat receptorów D2. Po pierwsze, receptory D2 odgrywają zarówno autoregulacyjną, jak i przedsynaptyczną rolę autoregulacyjną. Podczas gdy ogólnie przyjmuje się, że pomiary PET wiązania D2 w prążkowiu są napędzane przez receptory postsynaptyczne, dokładny udział przedsynaptycznej sygnalizacji jest niepewny, a obniżony poziom receptora przed synaptycznego miałby odwrotny skutek mniejszej liczby postów receptory synaptyczne. Po drugie, ponieważ ligandy PET na bazie benzamidu współzawodniczą z endogenną dopaminą, odkrycie obniżonej dostępności receptora D2 może wynikać ze zwiększonej tonicznej aktywności dopaminy [58]. Jednak nawet jeśli potencjał wiązania jest modulowany przez endogenną DA, korelacja między wiązaniem receptora D2 w stanie normalnym a stanem zubożonym w dopaminę jest niezwykle wysoka, co sugeruje, że większa część wariancji w wiązaniu D2 jest spowodowana gęstością i powinowactwem creptor, zamiast różnic w endogennych poziomach DA [59]. Inny argument przeciwko większemu tonicznemu poziomowi dopaminy w prążkowiu osób otyłych wynika z danych od gryzoni. Otyłe szczury mają obniżone podstawowe poziomy dopaminy w jądrze półleżącym i zmniejszają stymulowane uwalnianie dopaminy zarówno w jądrze półleżącym, jak i w prążkowiu grzbietowym [60].
Dodatkowe powiązania z badaniami na zwierzętach zmniejszyły funkcjonowanie D2 dzięki zwiększeniu masy ciała. Jak wspomniano, blokada receptora D2 powoduje, że otyłe, ale nie szczupłe szczury przejedzą [31,33] sugerując, że blokowanie już niskiej dostępności receptora D2 może uwrażliwić otyłe szczury na jedzenie [61]. Po ekspozycji na tę samą dietę wysokotłuszczową, myszy o niższej gęstości receptora D2 w skorupie wykazują większy przyrost masy ciała niż myszy o wyższej gęstości receptora D2 w tym regionie [40]. Antagoniści dopaminy zwiększają apetyt, pobór energii i przyrost masy ciała, podczas gdy agoniści dopaminy zmniejszają pobór energii i powodują utratę wagi [41,42,43,44]. Podsumowując, dane te sugerują, że funkcjonowanie D2 nie jest po prostu konsekwencją otyłości, ale raczej zwiększa ryzyko przyszłego przyrostu masy ciała.
Dane obrazowania mózgu również sugerują, że otyłość jest związana z niedoczynnością prążkowia. W dwóch badaniach fMRI przeprowadzonych przez nasze laboratorium odkryliśmy, że nastolatki otyłe i szczupłe wykazują mniejszą aktywację w prążkowiu grzbietowym w odpowiedzi na spożycie żywności [49,62]. Ponieważ zmierzyliśmy odpowiedź BOLD, możemy jedynie spekulować, że efekty odzwierciedlają niższą gęstość receptora D2. Interpretacja ta wydaje się rozsądna, ponieważ obecność allelu A1 Taq1A, który jest związany ze zmniejszoną sygnalizacją dopaminergiczną w kilku badaniach pośmiertnych i PET [63-67], znacznie złagodził obserwowane efekty BOLD. Oznacza to, że aktywacja w tym regionie wykazywała silny odwrotny stosunek do równoczesnego wskaźnika masy ciała (BMI) dla osób z allelem Taq1A A1 i słabszą zależność od BMI dla osób bez tego allelu [49]. Jednak tępa aktywacja prążkowia może również sugerować zmianę uwalniania dopaminy z przyjmowanego pokarmu, a nie niższą gęstość receptora D2. W związku z tym ważne będzie zbadanie uwalniania DA w odpowiedzi na przyjmowanie pokarmu u osób otyłych i szczupłych. Powyższe odkrycia potwierdzają dowody, że uzależniające zachowania, takie jak nadużywanie alkoholu, nikotyny, marihuany, kokainy i heroiny, są związane z niską ekspresją receptorów D2 i osłabioną wrażliwością obwodów nagród na narkotyki i nagrodą finansową [68,69,70]. Wang i współpracownicy [8] twierdzą, że niedobory receptorów D2 mogą predysponować osoby do stosowania leków psychoaktywnych lub przejadania się, aby zwiększyć powolny system dopaminy. Jak zauważono, badanie PET wykazało, że mniejsza dostępność receptora D2 w prążkowiu wśród nieuzależnionych ludzi była związana z większym samozadowoleniem w odpowiedzi na metylofenidat [57]. Ponadto, mniejsza dostępność receptora D2 w prążkowiu jest związana z niższym metabolizmem spoczynkowym w korze przedczołowej, co może zwiększać ryzyko przejadania się, ponieważ ten ostatni region jest zaangażowany w kontrolę hamowania [38].
Alternatywna interpretacja powyższych ustaleń jest taka, że spożywanie wysokotłuszczowej, wysokosłodzonej diety prowadzi do zmniejszenia liczby receptorów D2 [25], równoległa odpowiedź neuronalna na przewlekłe stosowanie leków psychoaktywnych [57]. Badania na zwierzętach sugerują, że powtarzające się przyjmowanie pokarmów słodkich i tłustych skutkuje zmniejszeniem ekspresji postsynaptycznych receptorów D2, zwiększonym wiązaniem receptora D1 i zmniejszoną czułością D2 oraz wiązaniem receptora opioidowego μ [71,72,73]; zmiany, które występują również w odpowiedzi na przewlekłe nadużywanie substancji. Co ciekawe, istnieją również dowody doświadczalne, że zwiększone spożycie wysokotłuszczowej żywności prowadzi do większych preferencji smakowych w przypadku wysokotłuszczowej żywności: szczury przypisane do diety wysokotłuszczowej preferują wysokotłuszczową żywność nad produktami o wysokiej zawartości węglowodanów, w porównaniu ze zwierzętami kontrolnymi karmione dietą o umiarkowanej zawartości tłuszczu lub dietą wysokowęglowodanową [74,75]. Dane te sugerują, że zwiększone spożycie niezdrowej żywności o wysokiej zawartości tłuszczu powoduje, że preferowany jest ten sam rodzaj żywności. W związku z tym priorytetem badań jest sprawdzenie, czy nieprawidłowości w obwodzie nagradzania mózgu wyprzedzają początek otyłości i zwiększają ryzyko przyszłego przyrostu masy ciała.
Niedawno badaliśmy, czy stopień aktywacji prążkowia grzbietowego w odpowiedzi na otrzymanie smacznego pokarmu podczas badania fMRI koreluje ze zwiększonym ryzykiem przyszłego przyrostu masy ciała [49]. Chociaż stopień aktywacji docelowych regionów mózgu nie wykazywał głównego efektu w przewidywaniu przyrostu masy ciała, związek między nieprawidłową aktywacją prążkowia grzbietowego w odpowiedzi na odbiór pokarmu i przyrost masy ciała w kolejnym okresie 1 był moderowany przez allel A1 z TaqIA gen związany z niższymi poziomami receptorów prążkowia D2 (patrz punkt dotyczący genotypów, które wpływają na sygnalizację dopaminy poniżej). Niższa aktywacja prążkowia w odpowiedzi na otrzymanie pokarmu zwiększa ryzyko przyszłego przyrostu masy ciała u osób z allelem A1 TaqIA gen. Co ciekawe, dane sugerują, że w przypadku osób bez allelu A1 nadmierna reakcja prążkowia na odbiór pokarmu przewidywała przyrost masy ciała (Rys. 1). Jednak ten ostatni efekt był słabszy niż silna odwrotna zależność między odpowiedzią prążkowia a przyrostem masy ciała u osób z allelem A1.
Podsumowując, istniejące dane sugerują, że otyłość w stosunku do szczupłych osobników wykazuje hiper-wrażliwą korę smakową i korę somatosensoryczną w odpowiedzi na odbiór pokarmu, ale osoby otyłe wykazują również hipo-odpowiedź w prążkowiu grzbietowym w odpowiedzi na spożycie pokarmu w stosunku do chudych osobników . Tak więc istniejące odkrycia nie zgadzają się z prostym modelem hiper-responsywności lub prostym modelem otyłości z obniżoną odpowiedzią. Kluczowym priorytetem przyszłych badań będzie pogodzenie tych pozornie niezgodnych wyników, które wydają się sugerować, że osoby otyłe wykazują zarówno nadpobudliwość, jak i hipo-odpowiedź regionów mózgu zaangażowanych w nagrodę pokarmową w stosunku do osób szczupłych. Jak zauważono, możliwe jest, że przewlekłe przyjmowanie pokarmów wysokotłuszczowych i wysokosłodzonych, które mogą wynikać z nadreaktywności kory smakowej i somatosensorycznej, prowadzi do regulacji w dół prążkowia receptorów D2 i stępionej reakcji w tym region spożywania smacznych potraw. Inną możliwością jest to, że zmniejszona reaktywność prążkowia grzbietowego i zmniejszona dostępność receptora D2 są produktem podwyższonej toniki dopaminy wśród otyłych w stosunku do osobników szczupłych, co zmniejsza dostępność receptora D2 i odpowiedź regionów docelowych dopaminy, takich jak prążkowie grzbietowe w odpowiedzi na pokarm paragon. Prospektywne badania, które sprawdzają, czy nadreaktywność w kory smakowej i somatosensorycznej oraz hipo-reaktywność prążkowia grzbietowego zwiększa ryzyko wystąpienia otyłości, powinny pomóc w odróżnieniu nieprawidłowości, które są czynnikami podatnymi na niezdrowy przyrost masy ciała w porównaniu z konsekwencjami historii przejadania się lub podwyższonego ciała gruby. Do tej pory tylko jedno badanie prospektywne testowało, czy nieprawidłowości w regionach mózgu zaangażowanych w nagrodę pokarmową zwiększają ryzyko przyszłego przyrostu masy ciała [49]. Kolejnym priorytetem przyszłych badań będzie ustalenie, czy osoby otyłe wykazują podwyższoną wrażliwość na nagrodę w ogólności, czy tylko podwyższoną wrażliwość na nagrodę pokarmową. Dowody na to, że przyjmowanie pożywienia, alkoholu, nikotyny i pieniędzy aktywuje podobne obszary mózgu [23,76,77] i że nieprawidłowości w obwodzie nagrody są związane z otyłością, alkoholizmem, nadużywaniem narkotyków i hazardem [9] sugeruje, że osoby otyłe mogą wykazywać większą wrażliwość na nagrodę w ogóle. Trudno jest jednak wyciągać wnioski, ponieważ badania te nie oceniały wrażliwości zarówno na ogólną nagrodę, jak i nagrodę za żywność. Osoby otyłe mogą wykazywać podwyższoną wrażliwość na ogólną nagrodę, ale jeszcze większą wrażliwość na nagrodę pokarmową.
Przewidywana nagroda z spożycia żywności
Literatura na temat nagród stanowi ważne rozróżnienie między nagrodą apetyczną i konsumującą, lub pragnieniem kontra sympatią [78]. To rozróżnienie może być krytyczne dla rozwiązania niektórych pozornych rozbieżności między hiper- i hipo-odpowiedzią na bodźce pokarmowe. Niektórzy teoretycy wysunęli hipotezę, że zasadnicza kwestia otyłości odnosi się do fazy antycypacyjnej, z większą przewidywaną nagrodą z żywności zwiększającą ryzyko przejadania się i otyłości [79,80]. Teoria zachęt motywacyjnych zakłada, że procesy nagradzające i przewidujące działają wspólnie w określaniu wartości wzmocnienia żywności, ale w wyniku powtarzających się prezentacji żywności wartość hedoniczna (upodobanie) maleje, podczas gdy przewidywana nagroda wzrasta [81]. Jansen [82] zaproponował, że sygnały, takie jak wzrok i zapach żywności, ostatecznie wywołują reakcje fizjologiczne, które wywołują głód pokarmowy, zwiększając ryzyko dalszego przejadania się po warunkowaniu.
Badania obrazowe zidentyfikowały regiony, które wydają się kodować oczekiwaną nagrodę pokarmową u ludzi. Przewidywany odbiór smacznego jedzenia, w porównaniu z niesmacznym jedzeniem lub bezsmakowym jedzeniem, aktywuje OFC, ciało migdałowate, zakręt zakrętu, prążkowie (jądro ogoniaste i skorupa), dopaminę śródmózgowia, zakręt przyhipokampowy i zakręt wrzecionowaty u mężczyzn i kobiet [23,79].
Dwa badania bezpośrednio porównywały aktywację w odpowiedzi na konsumpcję i przewidywane spożycie żywności w celu wyizolowania regionów, które wykazują większą aktywację w odpowiedzi na jedną fazę nagrody żywnościowej w porównaniu z drugą. Przewidywanie przyjemnego smaku w porównaniu z rzeczywistym smakiem spowodowało większą aktywację dopaminergicznego śródmózgowia, prążkowia brzusznego i tylnego prawego ciała migdałowatego [23]. Przewidywanie przyjemnego napoju spowodowało większą aktywację ciała migdałowatego i wzgórza śródocznego, podczas gdy otrzymanie napoju spowodowało większą aktywację w lewej insula / operculum [83]. Badania te sugerują, że ciało migdałowate, śródmózgowie, prążkowate brzuszne i wzgórze śródbłonkowe są bardziej wrażliwe na przewidywane spożycie pokarmu, podczas gdy czołowa operculum / insula jest bardziej wrażliwa na spożycie pokarmu. Przewidywanie i otrzymywanie pieniędzy, alkoholu i nikotyny również aktywuje nieco odmienne regiony, które odpowiadają tym, które są zaangażowane w przewidywalną i konsumpcyjną nagrodę żywnościową [76,84,85,86].
Brzuszne prążkowie i wyspa wykazują większą aktywację w odpowiedzi na oglądanie obrazów żywności wysokokalorycznej i niskokalorycznej [87,88], co sugeruje, że aktywacja w tych regionach jest odpowiedzią na większe znaczenie motywacyjne wysokokalorycznych pokarmów. Reakcje na obrazy żywności w ciele migdałowatym, zakręcie przyhipokampowym i przednim wrzecionowatym zakręcie były silniejsze podczas postu, werset sated [89], a reakcje na obrazy żywności w pniu mózgu, zakręcie przyhipokampowym, kulszowym, gałce bladej, zakręcie środkowym skroniowym, zakręcie czołowym dolnym, zakręcie środkowym czołowym i zakręcie językowym były silniejsze po 10% utraty masy ciała w stosunku do początkowej nadwagi [90], przypuszczalnie odzwierciedlając większą wartość nagrody żywności spowodowanej deprywacją. Wzrost zgłaszanego głodu w odpowiedzi na prezentację sygnałów pokarmowych był dodatnio skorelowany z większą aktywacją OFC, wyspy i podwzgórza / wzgórza [91,92,93]. Przezczaszkowa stymulacja magnetyczna kory przedczołowej osłabia głód pokarmowy [94], dostarczając dalszych dowodów na rolę kory przedczołowej w oczekiwanej nagrodzie pokarmowej. Stymulacja tego obszaru zmniejsza również potrzebę palenia i palenia [94], sugerując, że kora przedczołowa odgrywa szerszą rolę w przewidywanej nagrodzie.
Kluczową cechą kodowania wynagrodzeń jest przejście od przyjmowania pokarmu do spodziewanego spożycia po kondycjonowaniu. Naiwne małpy, które nie otrzymały pokarmu w określonym otoczeniu, wykazywały aktywację neuronów dopaminowych tylko w odpowiedzi na smak żywności; jednakże, po kondycjonowaniu, aktywność dopaminergiczna zaczęła poprzedzać dostarczanie nagrody i ostatecznie maksymalna aktywność była wywoływana przez bodźce warunkowe, które przewidywały zbliżającą się nagrodę, a nie przez faktyczne otrzymanie pokarmu [95,96]. Kiyatkin and Gratton [97] stwierdzili, że największa aktywacja dopaminergiczna wystąpiła w sposób przewidywalny, gdy szczury zbliżały się i ściskały kostkę, która dawała nagrodę pokarmową, a aktywacja faktycznie maleje, gdy szczur przyjmuje i zjada jedzenie. Blackburn [98] stwierdzili, że aktywność dopaminy była większa w jądrze półleżącym szczurów po przedstawieniu warunkowego bodźca, który zwykle sygnalizował odbiór pokarmu niż po dostarczeniu nieoczekiwanego posiłku. Dane te nie przemawiają przeciwko modelom fazowego odpalania dopaminy, które podkreślają rolę dopaminy w sygnalizowaniu błędów prognozowania dodatniego [99], ale raczej podkreślają znaczenie dopaminy w przygotowaniu i oczekiwaniu na nagrody żywnościowe.
Historia podwyższonego spożycia cukru może przyczyniać się do nieprawidłowego wzrostu oczekiwanej nagrody z pożywienia [100]. Szczury narażone na okresową dostępność cukru wykazują oznaki uzależnienia (eskalacja ataków nieprawidłowo dużego spożycia cukru, opioidów i zmian w receptorze dopaminy oraz obskurnych cukrów wywołanych deprywacją) oraz somatycznych, neurochemicznych i behawioralnych oznak odstawienia opioidów, które są wytrącone przez podawanie naloksonu, jak również uczulenie krzyżowe z amfetaminą [100,101]. Eksperymentalnie wywołane łaknienie narkotyków wśród uzależnionych dorosłych aktywuje prawo OFC [102,103], aktywacja równoległa w tym regionie spowodowana ekspozycją na sygnały żywnościowe [93], sugerując, że zakłócona aktywność oczodołowo-czołowa może prowadzić do przejadania się.
Zgłaszane przez siebie zachcianki żywieniowe korelują pozytywnie z BMI i obiektywnie mierzonym spożyciem kalorii [22,104,105,106]. Osoby otyłe donoszą o silniejszym pragnieniu wysokotłuszczowej żywności o wysokiej zawartości cukru niż osoby chude [16,107,108]. Otyli dorośli ciężej pracują nad jedzeniem i pracują na więcej jedzenia niż szczupli dorośli [19,37,109]. W stosunku do chudych dzieci otyłe dzieci częściej jedzą przy braku głodu [110] i ciężej pracować nad jedzeniem [111].
W badaniach porównano aktywację mózgu w odpowiedzi na prezentację sygnałów pokarmowych wśród otyłych szczupłych osobników wersetu. Karhunen [112] stwierdzili zwiększoną aktywację w prawej korze ciemieniowej i skroniowej po ekspozycji na obrazy żywności u otyłych, ale nie szczupłych kobiet i że ta aktywacja korelowała dodatnio z ocenami głodu. Rothemund [113] stwierdzili większą reakcję prążkowia grzbietowego na zdjęcia wysokokalorycznych pokarmów u otyłych szczupłych dorosłych wersetów, a BMI korelowało dodatnio z odpowiedzią w wyspie, klaustrum, zakręcie obręczy, zakręcie pośrodkowym (korze somatosensorycznej) i bocznym OFC. Stoeckel [114] stwierdzili większą aktywację w środkowym i bocznym OFC, ciele migdałowatym, prążkowiu brzusznym, przyśrodkowej korze przedczołowej, wyspie, przedniej obręczy obręczy, brzusznej bladości, ogoniastym i hipokampie w odpowiedzi na zdjęcia wysokokalorycznych i niskokalorycznych pokarmów dla otyłych w stosunku do chude osoby. Stice, Spoor i Marti [115] stwierdzili, że BMI koreluje dodatnio z aktywacją w skorupie (Rys. 2) w odpowiedzi na zdjęcia apetycznego jedzenia w porównaniu z nieapetycznym jedzeniem i aktywacją w bocznym OFC (Rys. 3) i czołowa operculum w odpowiedzi na zdjęcia apetycznego jedzenia w porównaniu ze szklankami wody.
Chociaż powyższe badania neuroobrazowe pogłębiły naszą wiedzę na temat reakcji niektórych obszarów mózgu na obrazy żywności, nie jest jasne, czy badania te wychwytują przewidywane spożycie pokarmu, ponieważ nie wymagały one konsumpcji bodźców pokarmowych podczas skanowania. Według naszej wiedzy tylko jedno badanie obrazowe porównywało osoby otyłe z osobami szczupłymi, stosując paradygmat, w którym badano przewidywane przyjmowanie pokarmu. Stwierdziliśmy, że otyłe nastolatki wykazały większą aktywację Rolandic, skroniowych, czołowych i ciemieniowych regionów operacyjnych w odpowiedzi na oczekiwanie spożycia pokarmu w stosunku do szczupłych nastolatków [49].
Podsumowując, dane z raportów własnych, behawioralnych i obrazowania mózgu sugerują, że osoby otyłe wykazują większe oczekiwane nagrody żywnościowe niż osoby szczupłe. Tak więc otyłość może wynikać z nadreaktywności w przewidywanym systemie „chcącym”. Wierzymy, że ta dziedzina odniosłaby korzyść z większej liczby badań obrazowych, które bezpośrednio sprawdzają, czy osoby otyłe wykazują dowody większej przewidywalnej nagrody żywnościowej w odpowiedzi na prezentację rzeczywistej żywności, w przeciwieństwie do żywności, której nie można uzyskać. Co ważne, żadne dotychczasowe badania obrazowe nie testowały, czy wzrost oczekiwanej nagrody żywnościowej zwiększa ryzyko niezdrowego przyrostu masy ciała i wystąpienia otyłości, co czyni ten priorytet kluczowym dla przyszłych badań. Ważne będzie również sprawdzenie, czy zwiększone spożycie pokarmów o wysokiej zawartości tłuszczu i cukru powoduje zwiększenie oczekiwanej nagrody żywnościowej.
Moderatorzy wrażliwości na nagrody
Dwie linie dowodowe sugerują, że ważne jest zbadanie moderatorów, którzy współdziałają z nieprawidłowościami w nagrodzie pokarmowej, aby zwiększyć ryzyko otyłości. Dane wskazują, że jedzenie, używanie substancji psychoaktywnych i nagrody pieniężne aktywują podobne obszary mózgu [23,76,77,86]. Ponadto nieprawidłowości w obwodach nagrody są związane z otyłością, nadużywaniem substancji i hazardem [9,116]. Rzeczywiście, istnieje coraz więcej dowodów na związek między wzmocnieniem żywności a lekami. Deprywacja żywności zwiększa wartość wzmocnienia żywności i leków psychoaktywnych [117,118], efekt, który jest przynajmniej częściowo pośredniczony przez zmiany w sygnale dopaminy [119]. Podwyższona preferencja sacharozy u zwierząt wiąże się z większym samopodawaniem kokainy [120] i spożycie sacharozy zmniejsza wartość wzmacniającą kokainę [121]. Dane neuroobrazowe sugerują również podobieństwa w profilach dopaminowych osób nadużywających narkotyków i osób otyłych [39,122].
Chociaż istnieje wiele czynników, które mogą złagodzić związek między nieprawidłowościami w nagradzaniu pokarmem a otyłością, trzy w szczególności wydają się teoretycznie uzasadnione: (1) obecność genotypów związanych ze zmniejszoną sygnalizacją dopaminy w obwodzie nagrody (DRD2, DRD4, DAT, COMT), (2) impulsywność cechy, która teoretycznie zwiększa ryzyko odpowiedzi na różne bodźce apetytowe, i (3) niezdrowe środowisko żywnościowe.
Genotypy wpływające na sygnalizację dopaminy
Biorąc pod uwagę, że dopamina odgrywa kluczową rolę w obwodzie nagrody i bierze udział w nagradzaniu żywności [25,123,124], wynika z tego, że polimorfizmy genetyczne, które wpływają na dostępność dopaminy i funkcjonowanie receptorów dopaminowych, mogą złagodzić skutki nieprawidłowości w nagradzaniu pokarmem na ryzyko przejadania się. Kilka genów wpływa na funkcjonowanie dopaminy, w tym te, które wpływają na receptory dopaminy, transport i rozpad.
Do tej pory pojawiło się najsilniejsze wsparcie empiryczne dla TaqIA polimorfizm genu DRD2. The TaqIA polimorfizm (rs1800497) ma trzy warianty alleliczne: A1 / A1, A1 / A2 i A2 / A2. TaqIA początkowo sądzono, że znajduje się w nieulegającym translacji regionie 3 'DRD2, ale faktycznie znajduje się w sąsiednim genie ANKK1 [125]. Szacunki sugerują, że osoby z genotypami zawierającymi jedną lub dwie kopie allelu A1 mają 30 – 40% mniej receptorów prążkowia D2 i upośledzone przekazywanie dopaminy przez mózg niż te bez allelu A1 [126,127,128]. Osoby z allelem A1 zmniejszyły wykorzystanie glukozy w spoczynku w regionach prążkowia (skorupa i jądro półleżące), przedczołowe i Insula [70] - regiony zaangażowane w nagrodę żywnościową. Teoretycznie allel A1 jest związany z niedoczynnością obszarów mezo-limbicznych, kory przedczołowej, podwzgórza i ciała migdałowatego [9]. Niska gęstość receptora D2 związana z allelem A1 przypuszczalnie sprawia, że jednostki są mniej wrażliwe na aktywację obwodów nagrody opartych na dopaminie, co czyni je bardziej skłonnymi do przejadania się, używania substancji psychoaktywnych lub angażowania się w inne czynności, takie jak hazard, aby przezwyciężyć ten niedobór dopaminy [57]. W genetycznie jednorodnych i heterogenicznych próbkach allel A1 jest związany z podwyższoną otyłością [129,130,131,132,133,134,135]. Być może z powodu uwarunkowań, które występują podczas napadów przejadania się, osoby z allelem A1 zgłaszają większe pragnienie pokarmu, pracują na więcej jedzenia w zadaniach operacyjnych i spożywają więcej jedzenia ad lib niż ci bez tego allelu [37,116].
Co ważne, związek między nieprawidłowościami we wzmacnianiu pokarmu a obiektywnie mierzonym spożyciem pokarmu jest moderowany przez allel A1. Epstein [136] stwierdzili interakcję między allelem A1 a oczekiwaną nagrodą pokarmową wśród dorosłych, tak że największe spożycie pokarmu wystąpiło u tych, którzy zgłaszali podwyższone wzmocnienie z pożywienia i mieli allel A1. Podobnie Epstein [37] stwierdzili istotną interakcję między allelem A1 a oczekiwaną nagrodą pokarmową wśród dorosłych, tak że największe spożycie pokarmu wystąpiło wśród tych, którzy najtrudniej zarabiali na przekąski i mieli allel A1. Jak wspomniano, Stice [49] odkryli, że związek między stępioną odpowiedzią prążkowia grzbietowego na odbiór pokarmu przewidział zwiększone ryzyko przyszłego przyrostu masy ciała w okresie obserwacji 1 dla osób z allelem A1.
Powtórzenie 7 lub dłuższy allel genu DRD4 (DRD4-L) połączono ze zmniejszoną sygnalizacją receptora D4 w badaniu in vitro [137], do gorszej odpowiedzi na metylofenidat w zaburzeniach uwagi / zaburzeniach hiperkinetycznych [138,139], i do mniejszego uwalniania dopaminy w brzusznym prążkowiu po użyciu nikotyny [140], sugerując, że może to być związane z wrażliwością na nagrody. DRD4 jest receptorem postsynaptycznym, który jest głównie inhibitorem drugiej przekaźnikowej cyklazy adenylanowej. Tak więc przypuszczano, że osoby z allelem DRD4-L mogą wykazywać większą impulsywność [138]. Receptory D4 zlokalizowane są głównie w obszarach unerwianych przez projekcje mezokortykalne z brzusznego obszaru nakrywkowego, w tym kory przedczołowej, zakrętu zakrętu obręczy i insula [141]. Ludzie z allelem bez DRD4-L wykazali wyższy maksymalny BMI życia w próbkach narażonych na otyłość, w tym osoby z sezonowym zaburzeniem afektywnym, które zgłaszają przejadanie się [142], osoby z bulimią psychiczną [143], a młodzież afroamerykańska [144], ale ta relacja nie pojawiła się w dwóch próbkach młodzieży [145,146]. Wykrycie efektów genetycznych na próbce osób, które nie przeszły jeszcze okresu największego ryzyka wystąpienia otyłości, może być trudne. Dorośli z allelem bez DRD4-L wykazywali zwiększone łaknienie pokarmu w odpowiedzi na sygnały pokarmowe [147], zwiększone pragnienie palenia i aktywacja zakrętu czołowego górnego i wyspy w odpowiedzi na sygnały palenia [148,149], wzmożony apetyt na alkohol w odpowiedzi na smak alkoholu [150] i zwiększone pragnienie bohaterki w odpowiedzi na sygnały bohaterki [151].
Fazowo uwalniana dopamina jest zwykle eliminowana przez szybki wychwyt zwrotny przez transporter dopaminy (DAT), który jest obfity w prążkowiu [152]. DAT reguluje synaptyczne stężenie dopaminy przez wychwyt zwrotny neuroprzekaźnika do końców presynaptycznych. Niższa ekspresja DAT, która jest związana z allelem powtórzeń 10 (DAT-L), może zmniejszać klirens synaptyczny, a zatem wytwarzać wyższe podstawowe poziomy dopaminy, ale tępe fazowe uwalnianie dopaminy [140]. Pecina [153] stwierdzili, że rozerwanie genu DAT spowodowało zwiększenie synaptycznej dopaminy wraz z podwyższonym poborem energii i preferencją dla smacznych pokarmów u myszy. Dieta wysokotłuszczowa znacznie zmniejszyła gęstość DAT w grzbietowej i brzusznej części ogoniastego skorupy ogona ogoniastego w porównaniu z dietą niskotłuszczową u myszy [154]. Dostępność DAT w prążkowiu była związana z podwyższonym BMI u ludzi [155]. DAT-L jest związany z otyłością u palących Afroamerykanów, ale nie w innych grupach etnicznych [156]. Dorośli z allelem bez DAT-L wykazali tępe fazowe uwalnianie dopaminy w odpowiedzi na palenie papierosów [140].
Katechol-o-metylotransferaza (COMT) reguluje pozasynaptyczny rozpad dopaminy, szczególnie w korze przedczołowej, gdzie COMT jest bardziej obfity niż w prążkowiu [157]. Jednak COMT ma również niewielki efekt lokalny w prążkowiu [158] i wpływa na poziomy dopaminy w prążkowiu poprzez eferentne glutaminergiczne z kory przedczołowej do prążkowia [159]. Wymiana pojedynczego nukleotydu w genie COMT, która powoduje substytucję waliny do metioniny (Val / Met-158), powoduje 4-krotne zmniejszenie aktywności COMT w Met w porównaniu z homozygotami Val, przypuszczalnie powodując wzrost homozygot Met o zwiększone poziomy dopaminy w korze przedczołowej i prążkowiu oraz w mniejszym fazowym uwalnianiu dopaminy [140,159]. Osoby z allelem bez Met wykazują podwyższoną ogólną wrażliwość na nagrodę jako indeksowane odpowiedziami BOLD podczas oczekiwania na nagrodę lub wyboru nagrody [160,161] i używanie substancji [162]. Wang [154] stwierdzili, że osoby z allelem Met versus bez były bardziej skłonne do wykazywania co najmniej 30% wzrostu BMI od wieku 20 do wieku 50 (na podstawie raportów retrospektywnych).
Impulsywność cechy
Stwierdzono, że osoby impulsywne są bardziej wrażliwe na sygnały nagrody i bardziej podatne na wszechobecną pokusę smacznych potraw w naszym środowisku otyłości [164,165] prowadząc do hipotezy, że największy przyrost masy ciała nastąpi u młodzieży wykazującej nieprawidłowości w nagradzaniu pokarmem i impulsywność cech. Poddana samoocenie impulsywność koreluje pozytywnie ze statusem otyłości [166,167,168] obiektywnie zmierzone spożycie kalorii [169] i negatywnie z utratą wagi podczas leczenia otyłości [169,170,171]. Osoby otyłe w stosunku do osób szczupłych wykazują więcej trudności z zahamowaniem reakcji w zadaniach behawioralnych typu „odejdź od celu” i „zatrzymaj sygnał” oraz pokaż więcej wrażliwości na nagrodę w zadaniu hazardowym [172,173]. Dzieci z nadwagą i szczupłe spożywają więcej kalorii po ekspozycji na sygnały żywnościowe, takie jak zapach i smak smacznego jedzenia [174], sugerując, że te pierwsze są bardziej skłonne do zachcianek wynikających z sygnałów żywnościowych. Otyli w stosunku do szczupłych osobników wykazywali preferencje dla wysokiego natychmiastowego zysku, ale większe przyszłe straty na środkach behawioralnych w niektórych badaniach [5,175], ale nie inni [173,176].
Wpływać na oczekiwania regulacyjne
Stawiamy także hipotezę, że u osób z nieprawidłowościami w nagradzaniu pokarmem osoby, które uważają, że jedzenie zmniejsza negatywny wpływ i wzmacnia pozytywny afekt, byłyby bardziej skłonne do przejadania się i wykazywały nadmierny przyrost masy ciała w porównaniu z osobami, które nie mają tych przekonań. Istotnie, różne oczekiwania dotyczące regulacji wpływu mogą być kluczowym moderatorem, który określa, czy osoby z nieprawidłowościami ogólnie wrażliwymi na nagrody wykazują początek otyłości, w porównaniu z nadużywaniem substancji; zakładamy, że ci, którzy wierzą, że poprawa odżywiania wpływa na to, są bardziej skłonni do pójścia tą pierwszą drogą, podczas gdy ci, którzy uważają, że używanie substancji poprawia afekt, mogą częściej iść tą drugą drogą. Corr [177] stwierdził również, że relacja między wrażliwością na nagrody a reakcją na tę nagrodę jest moderowana przez indywidualne różnice w oczekiwaniach dotyczących regulacji wpływu. Podsumowując, zgłaszana przez siebie wrażliwość na nagrody była związana jedynie z odpowiedzią na nagrodę za zadanie behawioralne dla uczestników, którzy oczekiwali, że zadanie wzmocni [178]. Bardziej ogólnie, osoby, które uważają, że jedzenie zmniejsza negatywny wpływ i poprawia pozytywny afekt, są bardziej narażone na wzrost objadania się w okresie obserwacji 2 niż osoby, które nie mają tego przekonania [179]. Odkryliśmy, że wśród osób, które jedzą obżarstwo, osoby, które uważają, że jedzenie zmniejsza negatywny wpływ i poprawia pozytywny afekt, są bardziej skłonne do wykazywania trwałości objadania się po obserwacji 1 w stosunku do osób, które nie mają tego przekonania [180]. Ponadto osoby, które wierzą, że palenie i spożywanie alkoholu polepszają afekt, częściej wykazują wzrost palenia i używania alkoholu w porównaniu z osobami, które nie mają tych oczekiwań dotyczących regulacji wpływu [181,182].
Środowisko spożywcze
Naukowcy twierdzili, że rozpowszechnienie wysokotłuszczowej i wysokosłodzonej żywności w domu, szkołach, sklepach spożywczych i restauracjach zwiększa ryzyko otyłości [183,184,185]. Teoretycznie wskazówki dotyczące niezdrowej żywności (widok opakowania, zapach frytek) zwiększają prawdopodobieństwo spożycia tych produktów, co przyczynia się do niezdrowego przyrostu masy ciała [186]. Osoby, które mieszkają w domach z wieloma wysokotłuszczowymi i wysokosłodzonymi produktami spożywczymi, jedzą więcej tych niezdrowych pokarmów, podczas gdy osoby żyjące w domach z owocami i warzywami jedzą więcej tych zdrowych produktów [187,188,189]. Większość żywności sprzedawanej w automatach i a la carte w szkołach jest dużo tłuszczu i cukru [185,190]. Uczniowie w szkołach z automatami i a la carte sklepy zużywają więcej tłuszczu i mniej owoców i warzyw niż uczniowie w innych szkołach [190]. Ponad 35% nastolatków spożywa fast foody codziennie, a ci, którzy odwiedzają te restauracje, zużywają więcej kalorii i tłuszczu niż ci, którzy tego nie robią [191]. Restauracje typu fast food są często ściśle powiązane ze szkołami [192]. Na poziomie regionalnym gęstość restauracji fast food jest związana z otyłością i chorobowością związaną z otyłością [193,194,195], chociaż odnotowano również nieważne wyniki [196,197]. W związku z tym wysuwamy hipotezę, że stosunek nieprawidłowości w nagrodzie żywności do ryzyka przyszłego przyrostu wagi będzie silniejszy dla uczestników w niezdrowym środowisku żywnościowym.
Wnioski i wskazówki dotyczące przyszłych badań
W tym raporcie dokonaliśmy przeglądu ostatnich wyników badań, w których zbadano, czy nieprawidłowości w wynagrodzeniu z przyjmowania pokarmu i przewidywane spożycie żywności korelują z jednoczesnym BMI i przyszłymi wzrostami BMI. Ogólnie rzecz biorąc, literatura sugeruje, że osoby otyłe i szczupłe przewidują większą nagrodę z przyjmowania pokarmu; W badaniach wykorzystujących obrazowanie mózgu, raporty własne i środki behawioralne w celu oceny oczekiwanej nagrody żywnościowej pojawiły się stosunkowo spójne wyniki. Co więcej, badania wykorzystujące raporty własne i środki behawioralne wykazały, że osoby otyłe w stosunku do osób szczupłych zgłaszają większą nagrodę z przyjmowania pokarmów, a preferencje dotyczące żywności o wysokiej zawartości tłuszczu i cukru wskazują na zwiększony przyrost masy ciała i zwiększone ryzyko otyłości. Badania obrazowania mózgu również wykazały, że otyłość w porównaniu z osobami szczupłymi wykazuje większą aktywację w korze smakowej i korze somatosensorycznej w odpowiedzi na odbiór pokarmu, co może oznaczać, że spożywanie pokarmu jest przyjemniejsze z perspektywy sensorycznej. Jednak kilka badań obrazowych wykazało również, że otyłość wykazywała mniejszą aktywację w prążkowiu grzbietowym w odpowiedzi na spożycie pokarmu w porównaniu z osobami szczupłymi, co sugeruje tępe aktywowanie obwodów nagrody. Tak więc, jak zauważono, zachowane dane nie dają jasnego wsparcia dla prostej hiper-responsywności lub prostego modelu otyłości z obniżoną odpowiedzią.
Biorąc pod uwagę ten zestaw spraw i dowody z badań na zwierzętach sugerujące, że spożywanie wysokotłuszczowej i wysokosłodzonej żywności powoduje zmniejszenie receptorów D2, proponujemy tymczasowy roboczy model koncepcyjny (Rys. 4) w którym zakładamy, że ludzie zagrożeni otyłością początkowo wykazują nadczynność w korze smakowej, jak również w korze somatosensorycznej, która sprawia, że spożywanie pokarmu jest przyjemniejsze z perspektywy sensorycznej, co może prowadzić do większej przewidywalnej nagrody z żywności i zwiększonej podatności na przejadanie się, powodujące niezdrowy przyrost masy ciała. Postawiliśmy hipotezę, że to przejadanie się może prowadzić do obniżenia receptora w prążkowiu, wtórnego do nadmiernego spożycia nadmiernie bogatej żywności, co może zwiększyć prawdopodobieństwo dalszego przejadania się i ciągłego wzrostu wagi. Jednak ważne jest, aby zauważyć, że otyłość w porównaniu do chudego wykazywała podwyższoną aktywację w prążkowiu grzbietowym w odpowiedzi na spodziewane spożycie pokarmu, co sugeruje zróżnicowany wpływ na oczekiwaną i konsumującą nagrodę pokarmową.
Priorytetem przyszłych badań będzie sprawdzenie, czy nieprawidłowości w obwodach nagradzania mózgu zwiększają ryzyko niezdrowego przyrostu masy ciała i początku otyłości. Tylko jedno badanie prospektywne do tej pory testowało, czy nieprawidłowości w regionach mózgu związane z przewidywaną i konsumującą nagrodą pokarmową zwiększają ryzyko przyszłego przyrostu masy ciała. W szczególności przyszłe badania powinny zbadać, czy zaburzenia somatosensoryczne i prążkowia są pierwotne lub wtórne do przewlekłego przyjmowania wysokotłuszczowej diety o wysokiej zawartości cukru. Ważne będzie przetestowanie kluczowych założeń dotyczących interpretacji tych wyników, takich jak to, czy zmniejszona wrażliwość regionów somatosensorycznych i smakowych przekłada się na zmniejszenie subiektywnej przyjemności podczas przyjmowania pokarmu. Przyszłe badania powinny również dążyć do rozwiązania pozornie niespójnych ustaleń sugerujących, że osoby otyłe wykazują nadreaktywność niektórych regionów mózgu na spożycie pokarmu, ale hipo-reaktywność innych regionów mózgu, w stosunku do osób szczupłych. Istnieje szczególna potrzeba zintegrowania pomiaru funkcjonowania dopaminy z funkcjonalnymi pomiarami MRI odpowiedzi prążkowia i kory na pokarm. Przegląd literatury sugeruje, że funkcjonowanie dopaminy wiąże się z różnicami w wrażliwości na nagrody żywnościowe. Jednakże, ponieważ istniejące badania na ludziach stosowały albo funkcjonalne pomiary MRI odpowiedzi na pokarm, albo pomiary wiązania DA z PET, ale nigdy nie mierzyły obu tych samych uczestników, nie jest jasne, w jakim stopniu wrażliwość na nagrody żywnościowe zależy od mechanizmów DA i czy to wyjaśnia różnicową reakcję u osób otyłych i szczupłych. W związku z tym badania z zastosowaniem metody obrazowania wielomodalnego z wykorzystaniem zarówno PET, jak i funkcjonalnego MRI przyczyniłyby się do lepszego zrozumienia procesów etiologicznych, które powodują otyłość. Wreszcie, ostatnie dane z badań obrazowania mózgu pozwoliły nam zacząć badać, w jaki sposób te nieprawidłowości w nagradzaniu żywności mogą wchodzić w interakcje z pewnymi czynnikami genetycznymi i środowiskowymi, takimi jak geny związane ze zmniejszoną sygnalizacją dopaminy, impulsywnością cech, wpływają na oczekiwania regulacyjne i niezdrowe środowisko żywnościowe . Przyszłe badania powinny nadal badać czynniki, które łagodzą ryzyko związane z nieprawidłowościami w obwodach nagradzania w odpowiedzi na odbiór żywności i przewidywany odbiór, aby zwiększyć ryzyko niezdrowego przyrostu masy ciała.
Przypisy
Zastrzeżenie wydawcy: Jest to plik PDF z nieedytowanym manuskryptem, który został zaakceptowany do publikacji. Jako usługa dla naszych klientów dostarczamy tę wczesną wersję manuskryptu. Rękopis zostanie poddany kopiowaniu, składowi i przeglądowi wynikowego dowodu, zanim zostanie opublikowany w ostatecznej formie cytowania. Należy pamiętać, że podczas procesu produkcyjnego mogą zostać wykryte błędy, które mogą wpłynąć na treść, a wszystkie zastrzeżenia prawne, które odnoszą się do czasopisma, dotyczą.
Informacje o dostawcy
Eric Stice, Oregon Research Institute.
Sonja Spoor, University of Texas w Austin.
Janet Ng, University of Oregon.
David H. Zald, Vanderbilt University.
Referencje