Комментарии: Обратите внимание, что снижение рецепторов D2 (дофамина), как полагают, связано с СДВГ. Многие люди, которые дают до порно увидеть улучшение концентрации и внимания. Известно, что зависимости вызывают снижение дофаминовых рецепторов D2 в схемах вознаграждения и гипофронтальности.
Ричард Дж. Джонсон, MD,1 Марк С. Золото, MD,2 Дэвид Р. Джонсон, Кандидат наук,3 Такудзи Ишимото, MD,1 Мигель А. Ланаспа, Кандидат наук,1 Нэнси Р. Захнисер, Кандидат наук,4 и Николь М. Авена, Кандидат наук2,5
Окончательная редакция этой статьи издателя доступна по адресу Postgrad Med
См. Другие статьи в PMC, которые цитата опубликованной статьи.
Абстрактные
Синдром дефицита внимания / гиперактивности (СДВГ) поражает почти 10% детей в Соединенных Штатах, и распространенность этого расстройства неуклонно возрастала в течение последних десятилетий. Причина СДВГ неизвестна, хотя недавние исследования предполагают, что это может быть связано с нарушением в передаче сигналов дофамина, в результате чего дофамин D2 рецепторы снижаются в областях мозга, связанных с вознаграждением. Такая же картина снижения передачи сигналов, опосредованного дофамином, наблюдается при различных синдромах дефицита вознаграждения, связанных с пищевой или лекарственной зависимостью, а также при ожирении. Хотя генетические механизмы, вероятно, способствуют возникновению СДВГ, отмеченная частота расстройства позволяет предположить, что в этиологии участвуют другие факторы. В этой статье мы вновь рассмотрим гипотезу о том, что чрезмерное потребление сахара может играть основную роль в СДВГ. Мы рассматриваем доклинические и клинические данные, указывающие на частичное совпадение СДВГ, сахарной и наркотической зависимости, а также ожирения. Кроме того, мы представляем гипотезу о том, что хронические последствия чрезмерного потребления сахара могут привести к изменениям в передаче сигналов мезолимбического дофамина, которые могут способствовать появлению симптомов, связанных с СДВГ. Мы рекомендуем дальнейшие исследования, чтобы изучить возможную связь между хроническим потреблением сахара и СДВГ.
Введение
Центры по контролю и профилактике заболеваний недавно сообщили, что почти 1 у детей 10 в Соединенных Штатах в возрасте от 4 до 17 лет диагностировали у родителей синдром дефицита внимания / гиперактивности (СДВГ), что представляет собой миллион детей 5.4, половина из которых активно получает лекарства ,1 Синдром дефицита внимания / гиперактивности диагностируется по определенным критериям (например, Американская психиатрическая ассоциация Диагностическое и статистическое руководство по психическим расстройствам, четвертое издание, текстовая редакция [DSM-IV-TR]),2 включая гиперактивность и невнимательность, неспособность сосредоточиться, легко отвлекаться и совершать неосторожные ошибки. Другие особенности включают импульсивность, эмоциональную лабильность, беспокойство и чрезмерную речь.3,4 Синдром дефицита внимания / гиперактивности обычно связан с нарушениями обучения и ухудшением успеваемости в школе; оно также может влиять на социализацию и иметь психиатрические проявления (например, расстройства настроения, расстройства поведения и биполярные проявления).5 Кроме того, проявления СДВГ обычно продолжаются в зрелом возрасте,3 влияет на 3% до 5% взрослого населения.6 Взрослые с СДВГ по сравнению со взрослыми без СДВГ имеют повышенный риск злоупотребления психоактивными веществами (16% против 4% соответственно) и антиобщественного поведения (18% против 2% соответственно).7 Лечение состоит из программ изменения поведения и фармакотерапии стимулирующими препаратами (например, амфетамином или метилфенидатом), которые повышают внеклеточные уровни как дофамина и норадреналина, так и селективного ингибитора обратного захвата норэпинефрина атомоксетина.8 Хотя эти подходы к лечению часто улучшают симптомы, полное разрешение симптомов встречается редко, а излечение редко.3,5,9
Выявление этиологии СДВГ имеет первостепенное значение для разработки лучших способов профилактики и лечения расстройства. Ряд исследований предполагает, что СДВГ может иметь генетическую основу, и появляется все больше свидетельств того, что это может быть связано с полиморфизмом генов, участвующих в нейротрансмиссии дофамина.10 Действительно, появляется все больше свидетельств того, что СДВГ может включать изменения в передаче сигналов мезолимбического дофамина (Рисунок 1). Например, полиморфизм DRD2-TAQ-IA, что приводит к низкому полосатому D2 рецепторы, также приводит к увеличению риска алкогольной и опиоидной зависимости,11 ожирение,12,13 и СДВГ.14–16 Тем не менее, хотя важность генетики при СДВГ не оспаривается, немногие генетические связи, выявленные на сегодняшний день, могут составлять лишь небольшой процент случаев СДВГ.10 Таким образом, для нас важно рассмотреть другие возможные факторы, которые могут вызвать или предрасполагать людей к развитию СДВГ.
Одна из теорий среди мирян заключается в том, что потребление сахара может играть определенную роль при СДВГ, и родители часто считают, что острое потребление сахара может вызвать приступы гиперактивности у их детей, сопровождаемые седацией и бездеятельностью.17 Тем не менее, исследования, проведенные в 1980s, как представляется, исключают сахар как вероятную причину СДВГ. Однако, хотя предыдущие исследования потребления сахарозы и СДВГ были выдающимися по своему дизайну, они оценивали острое влияние сахара на симптомы СДВГ, а также в основном сравнивали эффекты сахарозы с эффектами некалорийного сладкого вкуса. Напротив, поскольку СДВГ является хроническим заболеванием, мы представляем гипотезу о том, что хронические последствия чрезмерного потребления сахара могут быть механизмом, связанным с СДВГ. Мы также выдвигаем гипотезу, что сладкого вкуса (предоставляемого сахаром или искусственными подсластителями) достаточно, чтобы воздействовать на мезолимбическую систему дофамина таким образом, чтобы это могло привести к поведению, характерному для СДВГ.
Ранние исследования сахара и СДВГ
Некоторые ранние исследования подтвердили концепцию, что увеличение потребления добавленных сахаров может играть роль в СДВГ. Например, исследование Prinz et al.18 сообщили, что гиперактивные дети, которые принимали больше сахарозы, показали большую гиперактивность. Тем не менее, элегантные исследования, проведенные Wolraich и другими, предоставили убедительные доказательства того, что потребление сахара (сахарозы) не связано с симптомами СДВГ.17,19–22 Например, прием сахара в течение недель 3 ничем не отличался от приема аспартама или сахарина при индукции признаков СДВГ у детей, считающихся чувствительными к сахарозе.20 В другом исследовании дети с «чувствительностью к сахару» были оценены по гиперактивности родителями, которым сказали, что их детям вводили аспартам или сахарозу. Родители оценили детей, которые получили сахарозу, как имеющие худшее поведение; однако на самом деле обе группы получали аспартам.22 В другом исследовании введение сахарозы приводило к поведению, сходному с введением аспартама у гиперактивных мальчиков.19 Невозможность документировать влияние добавленных сахаров на гиперактивность даже у детей, считающихся чувствительными к стимулирующему действию сахара (в основном по сравнению с другими сладкими вкусами, такими как аспартам), в значительной степени дискредитировала сахарную гипотезу СДВГ. Действительно, метаанализ клинических испытаний, проведенных 15 много лет назад, показал, что сахар не является причиной СДВГ.21
Гипотеза: хроническое потребление сахара может вызвать симптомы СДВГ
Наша основная гипотеза показана в Рисунок 2, По сути, мы предполагаем, что у некоторых субъектов инициирующий процесс, который приводит к развитию СДВГ, заключается в чрезмерном потреблении сахара (или подсластителя), что приводит к усиленному выделению дофамина. В течение недель или месяцев это приводит к снижению D2 рецепторы и D2 рецептор-опосредованная передача сигналов. В ответ потребление сахара увеличивается. Однако со временем реакция дофамина на сахар медленно снижается, и промежуточные периоды связаны со снижением уровня дофамина в стриате. Как следствие, чувствительность лобной доли к естественным вознаграждениям снижается, что приводит к развитию поведения, такого как переедание и СДВГ.
Хроническое потребление сахара и СДВГ показывают изменения в дофамине и D2 Сигнализация рецепторов, аналогичная наркомании
Повторная стимуляция дофамина в вентральном полосатом теле (прилежащее ядро) и дорсальном полосатом теле (хвостатое / путамен) лекарственными средствами, такими как кокаин или героин, может привести к поведению, подобному зависимости.23,24 Хотя сигнализация через оба D1 и D2 Подтипы рецепторов участвуют в зависимости, большинство исследований на людях основаны на анализе D2 рецепторы, так как они коррелируют с признаками зависимости и могут быть количественно оценены с помощью позитронно-эмиссионной томографии (ПЭТ) с использованием raclopride C11 ([11C] raclopride), который избирательно связывается с D2 рецепторов.25 Такие исследования показали, что D2 рецепторы снижаются в связанных с вознаграждением областях мозга у кокаина и героиновых наркоманов.25,26 Сокращенное количество прилежащего ядра D2 рецепторы до воздействия лекарственного средства также предсказывают введение кокаина у крыс.27 В совокупности эти исследования предполагают, что повторное высвобождение дофамина может привести к подавлению стриатального D2 рецепторы, предрасполагающие этого человека к развитию наркомании. Концепция, которая меньше D2 рецепторы могут увеличить уязвимость к зависимости, также подтверждается выводом, что субъекты с DRD2-TAQ-IA полиморфизм уменьшил D2 плотность рецепторов и подвержены повышенному риску алкогольной и опиатной зависимости.11
Механизм, с помощью которого низкий стриатал D2 рецепторы приводят к зависимому поведению, которое может быть связано с известной взаимосвязью между передачей сигналов дофамина и механизмами коркового контроля. Дорсолатеральная префронтальная кора и медиальная префронтальная кора участвуют в управлении поведением и мотивацией и изменяются у пациентов с наркоманией.28 Наблюдение, что предметы с низким D2 рецепторы из-за полиморфизмов в DRD2-TAQ-IA изменили метаболизм префронтальной доли и показали неспособность к обучению, неспособность избежать действий с негативными последствиями, также поддерживает роль причинно-следственной связи между D2 плотность рецепторов и корковые механизмы управления поведением.12 Дополнительное наблюдение, что субъекты с патологическим ожирением также показывают измененный префронтальный метаболизм, который коррелирует с низким D2 рецепторы и аддиктивное поведение дополнительно поддерживают эту важную связь.29
Сахароза является мощным стимулом для высвобождения допамина. У крыс прием сахарозы приводит к немедленному увеличению внеклеточного дофамина в прилежащем ядре,30,31 и потребление сахарозы и внеклеточного дофамина увеличивается, если пресинаптический обратный захват дофамина заблокирован.32 Увеличение дофамина может увеличить поведенческие реакции, которые могут привести к дальнейшему потреблению сахарозы. Например, мыши с генетически высоким уровнем дофамина демонстрируют улучшенные стимулы для сахарозы, увеличивают потребление пищи и воды, быстрее учатся, противостоят отвлекающим факторам и более эффективно достигают своих целей.33 В то время как у них более выраженный «желательный» ответ на сахарозу, у них, похоже, нет более приятного (удовлетворяющего) ответа на сахарозу.33
Хотя острые эффекты дофамина могут повысить производительность, вопрос заключается в том, происходит ли десенсибилизация стимулированных дофамином ответов при повторном введении сахара. Большая часть наших знаний о влиянии сахарозы на поведение, подобное наркомании у лабораторных крыс, была получена в результате исследований, проведенных покойным Бартом Хебелем в Принстонском университете (Принстон, Нью-Джерси), который разработал модель переедания сахара у крыс, ограничивая их ежедневное воздействие сахарозы.34 В частности, крысы, получавшие сахарозу 12 в день в течение приблизительно 3 недель, увеличивали суточное потребление сахарозы и переедали сахарозу при ежедневном доступе. У этих крыс введение налоксона (опиоидного антагониста) приводило к появлению опиатоподобного синдрома отмены (например, трепетания зубов, тряски головы и тремора передних лап) и признаков тревоги.35 Признаки отмены также наблюдаются, если сахарозу и пищу удерживают.36 Кроме того, крысы, которые в прошлом употребляли сахарозу, проявляли повышенную чувствительность к наркотикам.37,38 Таким образом, многократное прерывистое воздействие сахара может привести к «сахарной зависимости», которая включает в себя поведение, подобное тому, которое наблюдается при классической зависимости от наркотиков.34,39
Влияние прерывистого потребления сахара на выделение дофамина в ядре accumbens отличается от того, что обычно происходит в ответ на прием вкусной пищи. В то время как вкусные продукты высвобождают допамин, этот эффект более тесно связан с новизной пищи, и высвобождение дофамина ослабляется с последующим воздействием пищи.40 Однако, когда крысы многократно переедают сахар (т.е. ежедневно в течение месяца 1), они продолжают высвобождать дофамин из ядра, прилежащего при приеме внутрь.30 или дегустация41 сахарозы. Тем не менее, наблюдение, что ответ на дофамин остается схожим с течением времени, несмотря на прогрессивно более высокое потребление сахарозы, предполагает некоторую десенсибилизацию.
В соответствии с десенсибилизацией, хроническое потребление сахарозы у крыс связано с уменьшением прилежащего ядра D2 экспрессия мРНК рецептора по сравнению с контрольными крысами.42 Также уменьшился D2 связывание рецептора в этой области,43 открытие, которое также было замечено в более строгой парадигме прерывистого воздействия сахарозы.44 Стриатал Д2 рецепторы также снижаются у крыс, употребляющих сахарозо-содержащую диету в кафетерийном стиле в течение дней 40, и эти крысы постепенно увеличивали потребление пищи и развивали ожирение.45 У этих крыс был более высокий порог вознаграждения в ответ на электрическую стимуляцию прилежащего ядра, что позволяет предположить, что для достижения сопоставимого вознаграждения им может потребоваться больше пищи, богатой сахарозой. Кроме того, эти крысы становились все более устойчивыми к наказанию (шоку) в сочетании с приемом пищи.45 Эти эффекты были усилены путем сбивания полосатого D2 рецепторы у крыс на диете, богатой сахарозой.45 В совокупности эти исследования предполагают, что повторное воздействие сахара может повлиять на мезолимбический дофаминергический ответ на вкусную пищу, возможно, частично из-за снижения D2 рецепторов.
Передача сигналов с допамином в мозг также изменяется у пациентов с СДВГ. Взрослые с СДВГ показывают меньше D2-подобные рецепторы в левом вентральном стриатуме (участвуют в поощрительном поведении), левом среднем мозге и левом гипоталамусе (участвуют в памяти) по сравнению со здоровыми взрослыми, и снижение D2 рецепторы коррелировали со степенью невнимательности.46 Кроме того, снижается метаболизм глюкозы в префронтальной коре у взрослых с СДВГ, что согласуется с потерей механизмов фронтального контроля.47 Наконец, также наблюдается снижение метаболитов дофамина в образцах спинномозговой жидкости, полученных от детей с СДВГ.48 Таким образом, СДВГ имеет биосигнатуру дофамина, сходную с таковой, наблюдаемой при сахарозе или наркомании, причем обе демонстрируют подавление стриатального D2 рецепторы. Синдром дефицита внимания / гиперактивности также связан с уменьшением чувствительности лобной доли к естественным вознаграждениям и усилением симптомов невнимательности,46 и хотя это не было показано у животных с хронической пищей сахарозой, наблюдалось генетическое снижение уровня стриал D2 рецепторы связаны с измененными поведенческими механизмами лобной доли12 предполагает, что хроническое потребление сахара может иметь аналогичные последствия. Общая связь между допамином D2 рецепторы и механизмы контроля лобной доли привели Volkow et al.46 предположить, что периодическая стимуляция высвобождения дофамина может привести к десенсибилизации сигнальных путей постсинаптического дофамина, что, в свою очередь, уменьшает ингибирующие сигналы, генерируемые лобной корой, что приводит к импульсивному поведению и потере эмоционального контроля и симптомов СДВГ. Наш вклад заключается прежде всего в том, чтобы предположить, что эта связь может быть из-за хронического потребления сахара Если это правда, хроническое потребление сахара должно коррелировать с повышенной распространенностью СДВГ.
Распространенность хронического потребления сахара и СДВГ увеличились параллельно
Потребление сахара и СДВГ параллельно увеличивались в последние годы. Потребление добавленного сахара в Соединенном Королевстве и Соединенных Штатах значительно увеличилось за последние столетия 2 с заметным ускорением в последние годы 40 в связи с введением кукурузного сиропа с высоким содержанием фруктозы (HFCS).49,50 Сегодня потребление добавленных сахаров составляет от 15% до 20% суточной калорийности взрослых; у 10% взрослых и 25% детей потребление добавленных сахаров может составлять> 25% от их рациона.51–53
Распространенность СДВГ трудно оценить, так как определения менялись на протяжении многих лет и потому что мало исследований большого населения. Тем не менее, исследования, опубликованные в начале XII века по психическим расстройствам у детей, были сфокусированы на афазии, дислексии и аутизме.54 Сообщения о гиперкинетическом ребенке или аномальной усталости у детей относительно ограничены в течение первой половины 20-го века.55,56 Начиная с поздних 1960 и 1970, можно наблюдать резкий рост публикаций о детях с СДВГ, которые в это время называли «минимальной дисфункцией мозга».4 Оценки, сделанные 1990, позволяют предположить, что приблизительно от 2% до 5% школьников США имеют синдром гиперактивности.47,57,58 Совсем недавно Национальное обследование здоровья детей состояло из рандомизированного национального и перекрестного обследования более 70 000 домохозяйств с детьми в возрасте от 4 до 17 лет, которое проводилось как в 2003, так и в 2007 году. В период с 20 по 2003 год количество случаев СДВГ, о которых сообщали родители, увеличилось на> 2007%, увеличившись с 7.8% до 9.5% у детей (включая рост с 11.0% до 13.2% у мальчиков и с 4.4% до 5.6% у девочек).1 Национальное обследование состояния здоровья также сообщило об увеличении СДВГ между 1997 и 2006 со скоростью 3% в год.59
Увеличение распространенности СДВГ совместимо с известным увеличением потребления сахара в Соединенных Штатах. Хотя, насколько нам известно, ни в одном исследовании не было прямой оценки того, существует ли корреляция между распространенностью СДВГ и потреблением сахара, есть несколько сообщений, связывающих СДВГ с потреблением сахара. Родители детей с СДВГ сообщают о нарушениях сна, связанных с повышенным потреблением сахара.60 Кроме того, дети дошкольного возраста, которые употребляли диету, богатую «нездоровой пищей» с высоким содержанием сахара, с большей вероятностью проявляли гиперактивность в возрасте 7 лет по сравнению с детьми, которые ели меньше вредной пищи.61
Хроническое потребление сахара и СДВГ связаны с ожирением
Заметное увеличение потребления сахара было эпидемиологически и физиологически связано с увеличением ожирения и метаболического синдрома.49,62 Синдром дефицита внимания / гиперактивности также связан с ожирением.63,64 В одном исследовании детей с СДВГ в возрасте от 1 до 3 лет у 18% был индекс массы тела (ИМТ)> 29-го процентиля, что вдвое превышает частоту, наблюдаемую в нормальной популяции.65 Другое исследование показало, что почти 20% мальчиков в возрасте от 5 до 14 лет с СДВГ имели ИМТ> 90-го процентиля.65 В исследовании китайских подростков (в возрасте 13 – 17 лет) с СДВГ частота ожирения была в 1.4 раз выше, чем частота худощавости.66
Взрослые с СДВГ также обычно страдают ожирением. В одном исследовании взрослых с СДВГ вероятность избыточного веса составляла 1.58 (отношение шансов [OR], 1.58; 95% доверительный интервал [CI], 1.05, 2.38), а при ожирении OR было 1.81 (95% CI, 1.14, 2.64).6 Другое исследование показало, что СДВГ и гиперактивность были связаны как с ожирением, так и с гипертонией у молодых людей.67 И наоборот, люди с ожирением также подвержены повышенному риску развития СДВГ. Среди детей, госпитализированных с ожирением, СДВГ был диагностирован более чем в 50% случаев.68 Кроме того, у взрослых с ожирением, перенесших бариатрическую операцию, СДВГ был обнаружен у 27% пациентов, а частота была еще выше (42%) у пациентов с морбидным ожирением (ИМТ> 40 кг / м XNUMX).2).69
Существует несколько возможных объяснений связи между СДВГ и ожирением. Во-первых, характеристики, связанные с СДВГ, такие как депрессия или переедание, могут привести к ожирению.6,63 Обратное также может быть правдой, что наличие СДВГ может повлиять на способность похудеть с помощью диетических программ или после бариатрической хирургии.69 Последнее объяснение, которое мы предлагаем в этой статье, может заключаться в том, что потребление сахара может быть движущей силой как СДВГ, так и риска ожирения. Дэвис63 также недавно повлияло на потребление жиров и сахаров с пищей в патогенезе СДВГ, особенно, если его проглотить во время беременности (которое она описала как расстройство спектра сахара в плодах).
Ожирение имеет биосигнатуру дофамина, сходную с таковой при СДВГ и хроническом проглатывании сахарозы
Стриатал Д2 Доступность рецептора у пациентов с ожирением хронически снижается, что определяется с помощью ПЭТ-сканирования с [11С] раклоприда.70 Тучные субъекты также имеют меньше стриатального D2 рецепторы, что коррелирует со снижением метаболизма глюкозы в лобной и соматосенсорной корках.29 Люди с ожирением также имеют снижение дорсального стриального ответа, измеренного с помощью функциональной магнитно-резонансной томографии (МРТ), на приемлемое потребление пищи, что согласуется с более низким дофаминовым ответом и / или более низким D2 рецепторов.71 Таким образом, люди, страдающие ожирением, могут переедать, чтобы компенсировать нарушение реакции на вознаграждение. В то время как люди с ожирением, как правило, демонстрируют сниженный дофаминергический ответ на прием вкусной пищи, они могут демонстрировать усиленный ответ на вид пищи.71 Связывание [11C] raclopride до D2 рецепторы снижаются в дорсальном стриатуме, когда субъекты, предварительно получавшие метилфенидат, видят аппетитную пищу, и это выраженное желание пищи согласуется с острым выбросом дофамина и занятием (стимуляцией) D2 рецепторов.72 Кроме того, было обнаружено, что повышенный дофаминергический ответ на пищевые раздражители коррелирует с перееданием у лиц с ожирением.73 Таким образом, сниженный дофамин-стимулированный D2 Реакция, опосредованная рецепторами, на пищу может привести к необходимости есть больше вкусной пищи (для стимулирования реакций на дофамин) и к большему желанию и повышенной активации дофамина в ответ на зрение пищи (возможно, в результате ингибирования зависимого от лобной коры исполнительного контроля). ,
Животные с ожирением, вызванные диетой, демонстрируют низкие базальные уровни дофамина, которые увеличиваются в ответ на вкусную пищу, но не на стандартную пищу грызунов.74 Другие исследования показывают, что у крыс Otsuka Long Evans Tokushima Fatty (OLETF) с дефицитом холецистокинина наблюдается снижение веса D2 связывание рецептора в прилежащем ядре оболочки,75 и это D2 Активация рецептора способствует авидности сахарозы у тучных крыс OLETF.76
Как Хроническое, Чрезмерное Потребление Сахара Причиняет Нарушения в Дофамине и D2 Сигнал рецептора?
Сахароза, вероятно, активирует высвобождение дофамина в мозге через несколько механизмов. Один из способов включает активацию сладких рецепторов (T1R2 и T1R3), присутствующих в языке и кишечнике.77 Сладкий вкус от сахарозы или сукралозы вызовет вкусовые предпочтения и допаминергический ответ в прилежащем ядре.78 Важность вкусовых рецепторов также была подтверждена использованием искусственного вскармливания, при котором желудочный свищ сводит к минимуму поглощение пищи. При этих обстоятельствах сахароза все еще может увеличивать количество внеклеточного дофамина в прилежащем ядре.31,41,79 Однако вкусовой рецептор не является единственным механизмом индукции высвобождения допамина у крыс, получавших сахарозу. Следовательно, у мышей отсутствуют функциональные рецепторы вкуса (trpm5- / - нокаутные мыши, у которых предотвращается передача сигналов через рецепторы сладкого вкуса), все еще демонстрируют ответ на дофамин и предпочтение сахарозе, тогда как ответ на дофамин на сукралозу устраняется.78 Аналогичным образом, мыши, генетически лишенные T1R3 в своих вкусовых рецепторах и кишечнике, продолжают демонстрировать предпочтение сахарозе, даже если она поступает в желудочную инфузию.80 Наблюдение, что искусственные сахара, такие как сукралоза, могут стимулировать дофамин в прилежащем ядре нормальных мышей, может дать одно объяснение того, почему более ранние исследования, сравнивающие сахарозу с аспартамом, не показали различий в симптомах СДВГ.
Наблюдение за тем, что мыши, лишенные сладких рецепторов, по-прежнему предпочитают сахарозу и проявляют повышенную реакцию дофамина на стриату, предполагает, что сахароза может оказывать влияние на передачу сигналов мезолимбического дофамина в результате ее метаболизма. Сахараза расщепляется с помощью сахарозы в кишечнике до фруктозы и глюкозы, которые затем абсорбируются и метаболизируются. Таким образом, эффекты сахарозы, а также HFCS, вероятно, связаны с метаболическими эффектами глюкозы и / или фруктозы. Исследования, проведенные в основном Акроффом и др.81,82 предположить, что крысы демонстрируют вкусовые предпочтения как к глюкозе (и ее полимерам [поликоза]), так и к фруктозе, даже если они получают эти сахара после перорального введения (что осуществляется путем сочетания введения с орально ароматизированным веществом). Прием как глюкозы83 и фруктоза84 может быть уменьшено путем введения антагонистов дофаминовых рецепторов в прилежащее ядро. Исследования, оценивающие «сахарную зависимость», проводились с использованием глюкозы, и результаты показывают, что, если глюкоза предоставляется периодически, она может вызывать синдром, подобный зависимости, с перееданием, синдромом отмены в ответ на налоксон и снижением уровня D2 рецепторов.35,43 Эти данные предполагают, что как глюкоза, так и фруктоза могут вызывать дофаминовые реакции, которые могут иметь отношение к пониманию СДВГ.
Хотя фруктоза и глюкоза проявляют некоторое сходство в своих эффектах, исследования показывают, что они могут опосредовать свое влияние на вкусовые предпочтения различными путями.85 Например, у крыс водная глюкоза предпочтительнее фруктозы из-за более сильных посторальных механизмов, тогда как фруктоза может вызывать более сильный оральный ответ.81,86 Фруктоза и глюкоза также заметно различаются по своему метаболизму (Рисунок 3). В отличие от глюкозы, фруктоза легко вызывает истощение внутриклеточного фосфата и аденозин-трифосфата (АТФ) во время метаболизма, так как первоначальное фосфорилирование фруктозы до фруктозо-1-фосфата фруктокиназой приводит к быстрому потреблению АТФ.87 Напротив, во время метаболизма глюкозы истощение АТФ никогда не происходит, поскольку существует система отрицательной обратной связи, которая предотвращает избыточное фосфорилирование. Снижение внутриклеточного фосфата, которое происходит во время метаболизма фруктозы, также приводит к стимуляции аденозинмонофосфат (АМФ) деаминазы, которая превращает АМФ в инозинмонофосфат (ИМФ) и, в конечном итоге, в мочевую кислоту. Мочевая кислота быстро образуется в печени с повышением уровня сывороточной мочевой кислоты, которая достигает максимума в течение 1 через час после приема фруктозы.88 Кроме того, некоторые исследования показывают, что фруктоза может метаболизироваться в гипоталамусе; если это так, то это также должно привести к образованию внутриклеточной мочевой кислоты на этом участке.89,90
Сообщалось, что резкое увеличение мочевой кислоты у крыс увеличивает количество внеклеточного дофамина в черной субстанции.91 Теоретически это должно ингибировать дофаминовое возбуждение нейронов из-за стимуляции ингибирующего соматодендрита D2 Авторецепторы на дофаминовых нейронах. Однако резкое увеличение мочевой кислоты также стимулирует двигательную активность.92 Это наблюдение предполагает, что дофамин в терминальных полях также повышен и стимулирует постсинаптический D1 и D2 рецепторы вызывают локомоторную активацию. В свою очередь, постоянная активация рецепторов может привести к подавлению дофаминовых рецепторов в стриатуме. Мочевая кислота может увеличить дофамин, блокируя метаболизм дофамина до его конечного продукта окисления, дигидроксифенилуксусной кислоты.91,93
Дополнительные данные подтверждают возможную роль мочевой кислоты в СДВГ. Во-первых, у детей с СДВГ уровень мочевой кислоты в сыворотке выше, чем у контрольных. В частности, в исследовании девочек 40 и мальчиков 50 (в возрасте 3.5 – 4.5 лет) уровни мочевой кислоты в сыворотке коррелировали с гиперактивностью, коротким периодом внимания, импульсивностью и контролем гнева.94 Низкий уровень свинцовой интоксикации был связан с повышенным риском развития СДВГ,95 и свинцовая интоксикация является еще одним механизмом повышения уровня мочевой кислоты.96,97 Синдром дефицита внимания / гиперактивности также гораздо чаще встречается у мальчиков, чем у девочек, что согласуется с тем фактом, что у мальчиков уровень мочевой кислоты выше, чем у девочек.94
Некоторые считают, что фруктоза является критическим компонентом сахарозы и ГФУ, которая вызывает ожирение и метаболический синдром.98–100 Фруктоза может вызывать ожирение с помощью нескольких механизмов, в том числе путем неспособности стимулировать секрецию лептина по сравнению с глюкозой101 и вызывая резистентность к инсулину и лептину, последний приводит к нарушению передачи сигналов лептина в гипоталамус.102 Поскольку инсулин и лептин ингибируют передачу сигналов дофамина, индукция устойчивости к этим гормонам может способствовать усилению передачи сигналов дофамина.23 Фруктоза также может вызывать истощение АТФ в печени,103–105 и истощение АТФ в печени, как было показано, стимулирует голод.106–108 Фруктоза также снижает АТФ в гипоталамусе, активирует АМР-киназу и ингибирует ацетил-КоА-карбоксилазу (фосфорилируя ее), что снижает уровень малонил-КоА, что приводит к увеличению POMC (проопиомеланокортина) и голода.89,90 Кроме того, недавнее исследование с использованием фМРТ показало, что глюкоза усиливает кортикальную активацию в областях контроля за вознаграждением, тогда как фруктоза оказывает противоположное действие.109 Таким образом, остается возможным, что фруктоза и глюкоза могут иметь различные механизмы, с помощью которых они изменяют передачу сигналов допамина.
Хотя эти последние исследования указывают на то, что фруктоза является ключевым фактором того, как сахароза может быть связана с ожирением и СДВГ, поведение переедания и передача сигналов допамина, которые могут быть вызваны периодическим воздействием глюкозы, также могут играть важную роль. Очевидно, что необходимы дополнительные исследования, чтобы определить роль этих сахаров 2 отдельно и в комбинации, поскольку они могут быть связаны с поведением, связанным с СДВГ.
Заключение
Мы постулируем, что сахар резко увеличивает дофамин, что со временем приводит к снижению количества D2 рецепторы и, возможно, сокращение самого внеклеточного дофамина, что приводит к десенсибилизации этой оси передачи сигналов дофамина. Эти эффекты не будут связаны с острыми эффектами сахара, а скорее будут происходить в течение недель или месяцев с хронически повышенным и прерывистым потреблением сахара (Рисунок 2). Если это так, то дети с СДВГ могут потреблять больше сахара, чем другие дети, пытаясь исправить состояние с дефицитом дофамина, что приводит к чрезмерному потреблению сахара, что может привести к «сахарной зависимости» и повысить риск ожирения. Эти дети будут проявлять немного более высокий уровень мочевой кислоты, что отражает увеличение потребления сахара. Лица, ухаживающие за больными, могут считать, что острые последствия сахара являются причиной СДВГ. Тем не менее, введение сахара в течение нескольких дней или недель вряд ли вызовет более выраженные симптомы СДВГ, особенно если сравнивать потребление сахарозы с искусственными подсластителями, которые также могут вызывать дофаминовую реакцию. Следовательно, потенциальная причинно-следственная связь между сахарозой и СДВГ могла быть пропущена в предыдущих исследованиях.
Наблюдение того, что СДВГ представляет собой состояние с дефицитом дофамина, может объяснить, почему методы лечения, которые повышают уровни дофамина в прилежащем ядре, такие как амфетамин и метилфенидат, улучшают симптомы, по крайней мере, резко.3 Тем не менее, на основе растущего количества доказательств для D2 десенсибилизация / подавление рецепторов как механизм, лежащий в основе СДВГ, можно ожидать, что эти препараты имеют повышенный потенциал вызывать зависимость. Действительно, эта проблема была поднята с модафинил, который увеличивает внеклеточный дофамин и используется для лечения нарколепсии.110 Также сообщалось, что агонисты допаминовых рецепторов приводят к азартным играм и аддиктивному поведению у пациентов с болезнью Паркинсона.111 Необходимы дальнейшие исследования, оценивающие роль агонистов дофаминовых рецепторов при СДВГ.
Мы рекомендуем конкретные экспериментальные и клинические исследования, чтобы проверить нашу гипотезу (Таблица 1). Если установлено, что СДВГ является следствием заметного увеличения потребления добавленных сахаров, то показаны меры общественного здравоохранения по снижению потребления сахара, особенно у маленьких детей (в возрасте <7 лет), которые наиболее предрасположены к развитию СДВГ. Поскольку СДВГ может быть связан с плохой успеваемостью в школе, антиобщественным поведением и наркозависимостью, важность такого подхода может быть очень большой.
Благодарности
Авторы получили поддержку от Национальных институтов здравоохранения (NIH), NIH HL-68607 (RJJ), K05 DA015050 (NRZ), K01 DA031230 и Национального фонда расстройств пищевого поведения (NMA). Авторы благодарят Мяоюань Ван за помощь в подготовке рисунков.
Сноски
Заявление о конфликте интересов
Ричард Дж. Джонсон, доктор медицины, и Такудзи Ишимото, доктор медицины, имеют патентную заявку на ингибирование фруктокиназы как механизма лечения тяги к сахару. Ричард Дж. Джонсон является автором Сахарное Исправление (Родейл, Саймон и Шустер, 2008 и 2009). Марк С. Голд, доктор медицины, Дэвид Р. Джонсон, доктор философии, Мигель А. Ланаспа, доктор философии, Нэнси Р. Захнисер, доктор философии, и Николь М. Авена, доктор философии, не раскрывают конфликта интересов.
Рекомендации