Zahărul și grăsimile înțepătoare au diferențe notabile în comportamentul asemănător cu dependența (2009)

Care sunt alimentele obișnuite pentru chef?

Pentru a spune simplu, oamenii de obicei consumă alimente foarte gustoase, bogate în energie. Aceste alimente sunt de obicei bogate în grăsimi, zaharuri sau adesea ambele (8,9). Episoadele de binge implică adesea consumul de pâine sau paste, urmat ca frecvență de dulciuri, alimente grase sau gustări sărate (10). Persoanele care preferă să consume alimente dulci au tendința de a se înghiți mai des.

De ce oamenii nu consumă broccoli? Trebuie să existe unele proprietăți ale alimentelor gustoase „desert” și „gustări” bogate în zahăr și/sau grăsimi care promovează consumul excesiv. Zaharurile și grăsimile sunt bine cunoscute că au efecte diferite asupra fiziologiei și chimiei creierului (11), care pot fi legate de efectele lor diferite asupra comportamentului. Pentru a înțelege baza comportamentală și neurochimică a alimentației excesive pe anumite macronutrienți, apelăm la modelele animale de laborator ale consumului excesiv de alimente.

Modele animale de mâncare excesivă

Binge Eating este un comportament cu mai multe fațete, cu componente emoționale și culturale greu de reprodus cu modele animale. Cu toate acestea, modelele animale de alimentație excesivă sunt fundamentale pentru înțelegerea bazei fiziologice și neurochimice a acestui comportament.

Modele de bingeing de zahăr

Mai multe laboratoare au folosit acces limitat la soluții de zahăr pentru a modela consumul excesiv de alimente (12-15). Toate descoperirile sugerează că animalele se vor angaja în mâncare de tip binge cu un aliment dulce atunci când acesta este oferit intermitent. Laboratorul nostru a dezvoltat un model de consum excesiv de zahăr (16) în care șobolanii sunt menținuți cu restricție alimentară zilnică de 12 ore, urmată de acces la o soluție de glucoză 25% sau 10% zaharoză (similar cu concentrația de zahăr a unei băuturi răcoritoare) și o dietă nepurificată pentru rozătoare. După câteva zile în acest program, acești șobolani își intensifică aportul zilnic de zahăr (Fig. 1 A) și încep să se agațe, așa cum indică o creștere a aportului lor de soluție de zahăr în prima oră de acces. Șobolanii care au acces la soluția de zahăr și la dietă nepurificată ad libitum consumă o cantitate totală zilnică similară cu cea consumată de șobolanii care se agață, dar rareori se angajează în episoade discrete de bingeing. Greutatea corporală și aportul caloric total zilnic nu diferă de cele normale la șobolanii care consumă zahăr (Fig. 1 C), indicând faptul că șobolanii sunt capabili să-și regleze aportul de energie și să compenseze excesul de energie mâncând mai puțină dietă nepurificată pentru rozătoare (Fig. 1 B).

  

Vedeți versiunea mai mare:  

• În această pagină
• Într-o fereastră nouă

• Descărcați ca prezentare PowerPoint

FIGURA 1   

Aportul de zahăr și dietă nepurificată (chow) în timpul perioadei de acces de 28 de zile într-un model de șobolan de consum excesiv de zahăr. Șobolanii cu zahăr intermitent + dietă nepurificată și-au crescut aportul zilnic total de zahăr în timp (A). Șobolanii cu zahăr intermitent + dietă nepurificată au mâncat mai puțină dietă nepurificată decât grupul cu dietă intermitentă nepurificată și grupul de control cu ​​dietă nepurificată ad libitum (B); cu toate acestea, grupurile nu au fost diferite în ceea ce privește aportul total de energie zilnic (1 kcal = 4.184 kJ) (C). Valorile sunt medii ± SEM, n = 9–10/grup. Reproduce cu permisiunea de la Avena et al. (23).

Modele de consum de grăsimi

De asemenea, animalele vor consuma grăsime pură, ceea ce sugerează că mâncatul excesiv nu este exclusiv gustului dulce. Corwin și colab. (17) au arătat că șobolanii săturați cu acces la o dietă nepurificată ad libitum pentru rozătoare se vor înghiți cu o grăsime vegetală (scurtare) atunci când este prezentată timp de 2 ore în fiecare zi, iar acest efect este sporit atunci când grăsimea este oferită doar de 3 ori pe săptămână. O constatare similară a fost raportată cu scurtarea care nu conține grăsimi trans (18). Șobolanii cu acces restricționat la grăsimi vegetale nu prezintă modificări în greutatea corporală sau acumularea de grăsime corporală în comparație cu martorii hrăniți cu dietă nepurificată (17,19); cu toate acestea, ele prezintă niveluri plasmatice crescute de leptină (19).

Modele de exces de amestecuri cu grăsimi dulci

Combinația de dulce și grăsime activează receptorii gustativi multipli, semnalele postingestive și sistemele neuropeptidice. Combinațiile zahăr-grăsimi, sub formă de prăjituri sau amestecuri de zahăr-grăsimi, au fost folosite de Boggiano și alții pentru a induce consumul excesiv în modelele de laborator (20,21). Am dezvoltat un model de alimentație excesivă folosind o dietă completă din punct de vedere nutrițional cu grăsimi dulci la șobolani care nu au restricții alimentare (22). Șobolanii care au acces zilnic la o hrană dulci cu grăsimi [Research Diets #2 pelete, 12451% grăsime, 45% proteine, 20% carbohidrați, 35 kcal/g (4.7 kJ/g)] se înghit cu ea, chiar dacă au acces la o dietă standard nepurificată pentru rozătoare, ad libitum, pentru celelalte 20 de ore/zi. În săptămâna a 22-a de acces, comportamentul de bingeing este cel mai pronunțat, iar acești șobolani consumă, în medie, 3% din aportul lor energetic zilnic în perioada de 58 ore de acces la hrana dulce și groasă (Fig. 2 A). Acești șobolani își auto-restricționează aportul de dietă standard nepurificată, similar cu efectele pe care le-am raportat cu zahărul (23) și alții au raportat cu grăsime (17,19) sau diete bogate în zahăr (14). Bingeingul ciclic și restricția alimentară autoimpusă duc la fluctuații ale greutății corporale zilnice, caracterizate prin pierderea în greutate între bătăi de mâncare (Fig. 2 B). Cu toate acestea, chiar dacă luăm în considerare auto-restricționarea dietei standard nepurificate pentru rozătoare între bătăi, o creștere generală a greutății corporale are loc la șobolanii care se consumă cu pelete de grăsimi dulci în comparație cu grupurile de control care sunt hrănite doar cu dietă standard nepurificată pentru rozătoare sau acces. la aceleași pelete dulci și grăsimi ad libitum (Fig. 2 C). Astfel, acest model reprezintă binge eating care poate duce la creșterea greutății corporale.

  

Vedeți versiunea mai mare:  

• În această pagină
• Într-o fereastră nouă

• Descărcați ca prezentare PowerPoint

FIGURA 2   

Aportul de energie și modificările greutății corporale într-un model de șobolan de consum excesiv de grăsimi. Aportul total de energie zilnic în timpul săptămânii 3 de acces exprimat ca energie derivată din dieta standard nepurificată (chow) (alb) față de dieta nepurificată cu grăsimi dulci (negru) (A). Grupul zilnic de 2 ore cu grăsimi dulci și un grup care a primit 2 ore de dietă cu grăsimi dulci numai luni, miercuri și vineri (2 ore MWF dulce-grăsimi) ambele consumă >50% din energia zilnică din dulci -dieta cu grasime cand este disponibila. Apare un model cu dinți de ferăstrău pentru grupul de grăsimi dulci de 2 ore pe zi, în care acestea scad în greutate precombat și cresc în greutate postcombat în fiecare zi (B). Cu toate acestea, în ciuda acestei fluctuații a greutății corporale pe parcursul zilei, șobolanii cu 2 ore de grăsime dulci pe zi au câștigat semnificativ mai multă greutate corporală totală decât șobolanii hrăniți cu dietă standard nepurificată ad libitum (1 kcal = 4.184 kJ) (C). Valorile sunt medii ± SEM, n = 10/grup. * Diferit de grupul standard de mâncare ad libitum, P < 0.05. Adaptat cu permisiunea lui Berner et al. (22).

Alimentația alimentară

Mulți oameni de știință au speculat că obezitatea și tulburările de alimentație, cum ar fi bulimia și anorexia, pot avea proprietăți de „dependență” (24-30). În plus, au fost scrise mai multe cărți populare de autoajutorare pe tema „dependenței de zahăr” (31-34, pentru a numi doar câteva). Studiile clinice și de laborator pe animale dezvăluie asemănări între supraalimentarea și dependența de droguri.

Suport clinic pentru teoria dependenței de alimente

Un studiu clinic recent sugerează că carbohidrații pot avea un potențial de abuz pentru „poftele de carbohidrați” (35). De asemenea, modificările legate de poftă ca răspuns la alimentele gustoase au fost identificate folosind tehnici de imagistică cerebrală, iar aceste modificări sunt similare cu cele observate în timpul poftei de droguri (36,37). Dopamina (DA)⁴ s-a sugerat că are un rol comun în abuzul de droguri și obezitate (28). Tomografia cu emisie de pozitroni arată că subiecții obezi arată o reducere a D striatale₂ disponibilitatea receptorilor care este corelată cu greutatea corporală a subiectului (38) și similară ca amploare cu reducerile raportate la subiecții dependenți de droguri (39). Opioidele au fost, de asemenea, în centrul studiilor clinice (25). Disfuncțiile apetitului sub formă de alimentație excesivă sau de auto-foame pot afecta activitatea opioidelor endogene (40). În mod colectiv, aceste studii clinice susțin opinia conform căreia supraalimentarea poate afecta comportamentul și sistemele creierului într-un mod care seamănă cu aspectele unei dependențe.

Dovezi comportamentale ale dependenței de zahăr la animalele de laborator

Multe dintre comportamentele și modificările neurochimice care sunt caracteristice abuzului de droguri sunt, de asemenea, evidente în modelul nostru animal al consumului de zahăr descris mai sus și rezumat în Tabelul 1. Acest model este revizuit și legat de literatura privind abuzul de substanțe în detaliu în altă parte (16).

Pe scurt, șobolanii cărora li se acordă acces zilnic intermitent la o soluție de zahăr și la o dietă nepurificată își intensifică aportul de zahăr și își măresc aportul în prima oră de acces zilnic, pe care o definim drept o „binge” (15). Șobolanii care consumă zahăr prezintă semne de sevraj asemănător opiaceelor ​​atunci când li se administrează o doză relativ mare de antagonist opioid naloxonă (3 mg/kg, subcutanat). Se observă semne somatice de sevraj, cum ar fi clănţănirea dinţilor, tremurul labelor anterioare şi tremuratul capului, precum şi manifestări comportamentale de anxietate (41). Semne similare de sevraj asemănător opiaceelor ​​apar spontan fără utilizarea unui antagonist opioid atunci când toate alimentele sunt îndepărtate timp de 24 de ore (23,41). Șobolanii care consumă zahăr apasă prin pârghie pentru a obține cu 23% mai mult zahăr într-un test după 2 săptămâni fără zahăr decât au făcut vreodată înainte (42), sugerând o schimbare a impactului motivațional al zahărului care persistă și crește pe parcursul unei perioade de abstinență. De asemenea, am arătat că șobolanii care consumă zahăr dezvoltă o sensibilizare încrucișată locomotorie la o doză mică de provocare de amfetamină (0.5 mg/kg, intraperitoneal) care are un efect redus sau deloc asupra șobolanilor naivi (43). Când șobolanii consumă zahăr și apoi sunt forțați să se abțină, ei arată ulterior un aport sporit de 9% alcool (44), sugerând că accesul intermitent la zahăr poate fi o poartă către consumul de alcool.

Alți cercetători au obținut constatări comportamentale de susținere folosind modele similare de consum excesiv de zahăr. Au fost raportate semne de anxietate la șobolanii cu acces limitat la o dietă bogată în zaharoză (14). S-a raportat că simpla îndepărtare a zahărului scade temperatura corpului (45). De asemenea, s-a observat un comportament agresiv în timpul eliminării unei diete care implică accesul intermitent la zahăr (46). Folosind condiționarea operantă, Grimm și colab. (47) constată că căutarea de zaharoză crește în timpul unei luni de abstinență la zahăr la șobolanii care au avut acces intermitent la zahăr. Accesul intermitent la zaharoză sensibilizează încrucișat nu numai cu amfetamina (43), dar și cu cocaină (48) și facilitează sensibilizarea la quinpirol agonist DA (49). Aceste rezultate susțin teoria că sistemul DA este sensibilizat de accesul intermitent la zahăr; acest lucru este important deoarece neurotransmisia dopaminergică mezolimbică îmbunătățită joacă un rol în efectele comportamentale ale sensibilizării, precum și în sensibilizarea încrucișată (50) și poate contribui la dependență (51,52).

Dovezi neurochimice ale dependenței de zahăr

Dovezile descrise mai sus sugerează că consumul excesiv de zahăr poate produce comportamente similare cu cele observate la șobolanii dependenți de droguri. Modificările neurochimice concomitente pot duce la, sau perpetua, aceste comportamente. Aceste semne sunt, de asemenea, rezumate în Tabelul 1 și sunt explicate mai detaliat într-un articol anterior (16).

Am găsit modificări ale sistemelor DA, acetilcolină (ACh) și opioide la șobolanii care consumă zahăr, care sunt similare cu cele observate cu unele droguri de abuz. Autoradiografia evidențiază creșterea D₁ legarea receptorilor în nucleul accumbens (NAc) și scăderea D₂ legarea receptorilor în striat în raport cu șobolanii hrăniți cu dietă nepurificată (15). De asemenea, șobolanii cu zahăr intermitent și acces la dietă nepurificată au scăzut D₂ ARNm receptorului în NAc și a crescut D₃ ARNm al receptorului în NAc și striatul dorsal în comparație cu martorii nepurificati alimentați cu dietă (53). Șobolanii care consumă zahăr au o scădere semnificativă a ARNm a encefalinei (53), în timp ce μ- legarea receptorilor opioizi este îmbunătățită semnificativ în învelișul NAc, cingulat, hipocamp și locus coeruleus (15).

Una dintre cele mai puternice caracteristici neurochimice dintre consumul excesiv de zahăr și drogurile de abuz este efectul lor asupra DA extracelulară. Un semn distinctiv al medicamentelor care sunt abuzate este creșterea repetată a DA extracelular, în timp ce în timpul hrănirii normale, răspunsul DA dispare după expunerea repetată la un aliment (54). Când șobolanii consumă zahăr, eliberarea de DA este recurentă, ceea ce poate face creierul să se adapteze la un drog de abuz. Șobolanii care consumă zahăr se pare că eliberează DA în fiecare zi, măsurat în zilele 1, 2 și 21 de acces (55). Șobolanii de control hrăniți cu zahăr sau dietă nepurificată ad libitum, șobolanii cu acces intermitent doar la o dietă nepurificată sau șobolanii care gustă zahăr de numai 2 ori, dezvoltă un răspuns DA tocit, tipic unui aliment care își pierde noutatea.

Retragerea de la medicamente precum morfina, nicotina și alcoolul este adesea însoțită de modificări ale echilibrului DA/ACh în NAc: în special, DA scade în timp ce ACh crește (56-58). Șobolanii care consumă zahăr arată, de asemenea, acest dezechilibru neurochimic în DA/ACh în timpul sevrajului. Acest rezultat apare atât atunci când șobolanilor li se administrează naloxonă pentru a precipita sevrajul de opiacee (41) sau după 36 de ore de privare de hrană (23).

Alții au raportat constatări de susținere. Există o scădere a D₂ legarea receptorilor în NAc a șobolanilor cu acces intermitent la zaharoză și dietă nepurificată în comparație cu șobolanii hrăniți numai cu dietă nepurificată intermitentă (59), și apar modificări în turnover-ul accumbens DA și legarea transportorului DA la șobolani menținuți pe un program intermitent de hrănire cu zahăr (12,60).

Există dovezi ale dependenței de grăsimi sau combinații dulci-grăsimi?

Literatura sugerează că, la fel ca în cazul zahărului, o stare similară de dependență poate apărea în cazul grăsimilor. Le Magnen (29) a remarcat că naloxona ar putea precipita sevrajul la șobolanii hrăniți cu o dietă în stil cantină ad libitum care conține o varietate de alimente bogate în grăsimi și zahăr (de exemplu, brânză, prăjituri, chipsuri de ciocolată). Mai recent, Teegarden și Bale (61) arată că șoarecii au avut acces la diete bogate în grăsimi sau carbohidrați ad libitum timp de 4 săptămâni și apoi au fost forțați să se abțină să suporte un mediu aversiv pentru a avea acces la hrana lor preferată. Ei ajung la concluzia că retragerea unei astfel de diete crește starea de stres, contribuind la recidiva alimentară. De asemenea, Corwin și colegii săi au arătat o creștere a răspunsului progresiv la șobolanii care consumă grăsime (62).

În ceea ce privește neurochimia, se pare că consumul excesiv de grăsimi are efecte asupra sistemelor accumbens DA și encefalinei care sunt similare cu cele observate în cazul consumului excesiv de zahăr. Expunerea limitată la grăsimi (ulei de porumb) va elibera în mod repetat DA în NAc, iar acest efect este cauzat de gustul uleiului (63). Șobolanii cu acces zilnic limitat la o dietă cu grăsimi dulci arată o scădere semnificativă a ARNm de encefaline în NAc (64), similar cu constatarea raportată mai sus cu zahărul (53). Rolul opioidelor în nucleul paraventricular al hipotalamusului a fost studiat folosind un model binge (65), iar constatările sugerează că d-Ala², NMe-Phe⁴, Gli-ol⁵-encefalina crește aportul de grăsimi la șobolanii preferători de grăsimi, dar nu are niciun efect la șobolanii preferați de zaharoză. Aceste rezultate indică un rol complex pentru opioidele nucleare paraventriculare în aportul alimentar, preferințele și tipul de nutrienți afectând capacitatea acestor compuși de a schimba comportamentul.

Pe baza acestei neurochimie și a comportamentelor descrise mai sus, pare logic că consumul de grăsimi poate produce și comportamente asemănătoare dependenței. Cu toate acestea, datele nu sunt clare. Deși s-a raportat că grăsimile oferite ad libitum produc unele comportamente asemănătoare dependenței (29,61), bingeing-ul poate spori aceste efecte. Am investigat dacă semnele comportamentale de dependență apar atunci când animalele se excesează folosind o varietate de diete bogate în grăsimi și combinații dulci-grăsimi. Am testat șobolani cu acces limitat (12 ore sau 2 ore) la o dietă cu grăsimi dulci (Dietele de cercetare #12451, 45% grăsimi, 20% proteine, 35% carbohidrați), acces 12 ore la o dietă cu grăsimi dulci amestec (35.7% grăsime vegetală, 64.3% zaharoză) sau acces 12 ore la grăsime vegetală (scurt vegetal Crisco 100%), toate cu dietă nepurificată disponibilă concomitent. Grupurile de control au fost hrănite cu aceste diete ad libitum sau au primit o dietă standard nepurificată ad libitum. După 21-25 de zile cu diete, șobolanilor li s-au administrat 3 mg/kg naloxonă subcutanat și apoi au fost observați pentru semne somatice de suferință și anxietate în labirintul crescut plus. Nu s-a găsit nicio dovadă semnificativă de sevraj asemănător opiaceelor ​​cu oricare dintre aceste opțiuni alimentare bogate în grăsimi, fie în grupurile de bingeing, fie în cei cărora li s-au administrat alimente ad libitum, chiar dacă aceste proceduri au dat rezultate pozitive în rapoartele noastre anterioare cu bingeing de zahăr (41). În alte studii, am încercat să evidențiem semne de retragere spontană asemănătoare opiaceelor ​​prin alimente care priveau șobolanii menținuți pe diete bogate în grăsimi timp de 24-36 de ore. Din nou, deși raportăm semne de anxietate și indicii somatice de suferință în urma postului la șobolanii care consumă zahăr (23), acest lucru nu a fost observat la șobolanii care s-au alimentat cu o sursă bogată în grăsimi în dietă.

Deși nu am observat semne de retragere asemănătoare opiaceelor ​​la șobolanii care consumă grăsimi, asta nu înseamnă că aportul excesiv de grăsimi nu poate produce comportamente asemănătoare dependenței. Sevrajul nu este un criteriu necesar pentru pofta de droguri, la fel cum lipsa de hrană nu este necesară pentru pofta de mâncare (37). Mai mult, diferite clase de medicamente (de exemplu, agonişti DA, opiacee) au ca rezultat semne specifice comportamentale şi fiziologice de sevraj. Astfel, este posibil ca diferiți macronutrienți să producă și semne de sevraj diferite. Încă nu a fost stabilit dacă consumul excesiv de grăsime poate precipita sau nu alte comportamente de dependență, inclusiv sensibilizarea încrucișată și motivația anormală cauzată de abstinență.

De ce apar semne de sevraj asemănător la opiacee cu zahăr, dar nu cu grăsimi?

Lipsa relativă a semnelor de sevraj asemănătoare opiaceelor ​​după consumul excesiv de grăsimi subliniază importanța sistemelor opioide în diferențierea zaharurilor și grăsimilor și a efectelor ulterioare ale acestora asupra comportamentului. Neuropeptida galanin (GAL) și situsurile sale de legare sunt exprimate în zone ale creierului importante atât pentru recompensă pentru medicamente, cât și pentru alimente (11). GAL este considerată o peptidă stimulată de grăsimi deoarece expresia sa este crescută în aceste regiuni ale creierului ca răspuns la o masă bogată în grăsimi (66). În plus, injecția hipotalamică de GAL favorizează aportul de grăsimi în detrimentul carbohidraților în unele situații (67,68). Interesant este că injecția periferică cu galnon, un agonist sintetic al GAL, scade semnele de sevraj la opiacee la șoarecii dependenți de morfină (69). O singură injecție sistemică de galnon la șoarecii GAL knockout este suficientă pentru a inversa unele dintre modificările biochimice aduse de administrarea de morfină (70). Astfel, GAL poate fi un regulator negativ endogen al recompensei opiaceelor ​​prin atenuarea unora dintre efectele comportamentale și neurochimice ale opiaceelor. Pe baza acestor date, este posibil ca lipsa semnelor de sevraj asemănătoare opiaceelor ​​la șobolanii care consumă grăsimi să fie cauzată de activarea GAL endogenă indusă de grăsimi, care poate inhiba efectele opioide relevante.

Implicații pentru tulburările de alimentație și obezitate

Am început acest articol cu ​​o discuție legată de alimentația excesivă cu obezitatea. Într-adevăr, descoperirile cu modele animale care au fost prezentate sugerează că consumul excesiv de zahăr, și posibil chiar de grăsime, poate avea unele proprietăți asemănătoare dependenței. Cu toate acestea, consumul excesiv de zahăr nu afectează greutatea corporală, dar o combinație de dulciuri și grăsimi duce la creșterea greutății corporale (22). Astfel, grăsimea poate fi macronutrientul care are ca rezultat excesul de greutate corporală, iar gustul dulce poate fi în mare măsură responsabil pentru producerea unor comportamente asemănătoare dependenței care includ un sindrom de sevraj.

Alte articole din acest supliment includ referințe (73-75).