Publikované v konečnom upravenom formulári ako:
- Biol Psychiatry. 2013 May 1; 73 (9): 827-835.
- Publikované online 2013 Mar 26. doi: 10.1016 / j.biopsych.2013.01.032
PMCID: PMC3658316
NIHMSID: NIHMS461257
Rajita Sinha, PhD
1,2,3 a Ania M. Jastreboff, MD, PhD4,5
Konečná upravená verzia tohto článku vydavateľa je k dispozícii na stránke Biol Psychiatry
Pozri ďalšie články v PMC to citát publikovaný článok.
abstraktné
Stres je spojený s obezitou a neurobiológia stresu sa výrazne prekrýva s apetítom a energetickou reguláciou. Tento prehľad sa bude zaoberať stresom, allostázou, neurobiológiou stresu a jeho prekrývaním s nervovou reguláciou apetítu a energetickou homeostázou. Stres je kľúčovým rizikovým faktorom pri rozvoji závislosti a relapsu závislosti. Vysoká úroveň stresu mení stravovacie návyky a zvyšuje spotrebu vysoko chutných (HP) potravín, čo zase zvyšuje motiváciu potravín HP a alostatickej záťaže. Diskutuje sa o neurobiologických mechanizmoch, ktorými stres ovplyvňuje cesty odmeňovania, aby sa zvýšila motivácia a spotreba potravín HP, ako aj návykových liekov. So zvýšeným stimulačným dôrazom na potraviny HP a nadmernou konzumáciou týchto potravín existujú úpravy v oblasti záťaže a odmeňovania, ktoré podporujú stresovú motiváciu a motiváciu k jedlu súvisiacu s potravou HP, ako aj sprievodné metabolické adaptácie, vrátane zmien metabolizmu glukózy, citlivosti na inzulín, a iné hormóny súvisiace s energetickou homeostatázou. Tieto metabolické zmeny môžu tiež ovplyvniť dopaminergnú aktivitu, aby ovplyvnili potravinovú motiváciu a príjem potravín HP. Navrhuje sa integračný heuristický model, v ktorom opakované vysoké hladiny stresu menia biológiu stresu a regulácie chuti k jedlu / energii, pričom obe zložky priamo ovplyvňujú nervové mechanizmy, ktoré prispievajú k motivácii a angažovanosti potravy vyvolanej potravou vyvolanej stresom a potravinám. na zvýšenie rizika nárastu hmotnosti a obezity. Budúce smery vo výskume sú určené na zvýšenie pochopenia mechanizmov, ktorými stres môže zvýšiť riziko nárastu telesnej hmotnosti a obezity.
Obezita a závislosť: integrálna úloha stresu
Závislosť od alkoholu a drog je naďalej závažným problémom verejného zdravia, ktorý má zničujúce zdravotné, sociálne a spoločenské následky (1). Stres je kritický rizikový faktor, ktorý ovplyvňuje vývoj návykových porúch a relapsu návykového správania, čím ohrozuje priebeh a zotavenie sa z týchto chorôb (2). Obezita je globálna epidémia a Spojené štáty americké sú na čele pandémie. Dve tretiny jej populácie sú klasifikované ako ľudia s nadváhou alebo obezitou (BMI> 25 kg / m2) (3). Vývoj obezity a závislosti zahŕňa genetické, environmentálne a individuálne charakteristiky životného štýlu, ktoré všetky prispievajú k tejto pandémii (4); (5). Zatiaľ čo predchádzajúce prehľady sa zameriavajú na tieto faktory, tento dokument skúma úlohu stresu, podnetov a potravinovej motivácie pri prispievaní k prejedaniu sa v obezite.
Stres a allostáza
Najjednoduchšie stres je proces, pri ktorom všetky vysoko náročné, nekontrolovateľné a ohromujúce emocionálne alebo fyziologické udalosti alebo série udalostí vedú k adaptívnym alebo maladaptívnym procesom, ktoré sú potrebné na opätovné získanie homeostázy a / alebo stability (6), (2). Medzi príklady emocionálnych stresorov patrí interpersonálny konflikt, strata zmysluplného vzťahu, nezamestnanosť, smrť blízkeho člena rodiny alebo strata dieťaťa. Niektoré bežné fyziologické stresory zahŕňajú hlad alebo depriváciu potravy, nespavosť alebo depriváciu spánku, závažné ochorenie, extrémnu hypertermiu alebo hypotermiu, psychoaktívne účinky liekov a stavy stiahnutia liekov. Adaptácia súvisiaca so stresom zahŕňa koncepciu allostasis, čo je schopnosť dosiahnuť fyziologickú stabilitu prostredníctvom zmeny vnútorného prostredia a zachovať zdanlivú stabilitu v novom fyziologickom stanovenom bode (6); (7)). Podľa McEwena a jeho kolegov, prebiehajú úpravy vnútorného prostredia s fluktuáciami fyziológie, nálady a aktivity, keď jednotlivci reagujú a prispôsobujú sa environmentálnym požiadavkám (7). Nadmerný tlak na organizmus, označovaný ako zvýšený alostatické zaťaženievedie k „opotrebeniu“ adaptívnych regulačných systémov, čo vedie k biologickým zmenám, ktoré oslabujú procesy adaptácie na stres a zvyšujú náchylnosť k chorobám (7). Vysoká úroveň nekontrolovateľného stresu a stavov opakovaného a chronického stresu teda podporuje trvalé alostatické zaťaženie, ktoré vedie k dysregulovaným neurálnym, metabolickým a biobehaviorálnym stavom, ktoré prispievajú k maladaptívnemu správaniu a fyziológii mimo homeostatického rozsahu {McEwen, 2007 #4}.
Stres, chronické nepriaznivé účinky a zvýšená zraniteľnosť voči obezite
Podobné účinky opakovaného a chronického stresu na zvyšovanie zraniteľnosti závislostí (2), značné dôkazy z populačných a klinických štúdií poukazujú na významné a pozitívne spojenie vysokých nekontrolovateľných stresových udalostí a chronických stresových stavov s adipozitou, BMI a prírastkom hmotnosti (8), (9), (10), (11). Zdá sa, že tento vzťah je najsilnejší aj medzi jedincami s nadváhou a tými, ktorí jesť (8), (9), (12). Použitím komplexného hodnotenia rozhovoru kumulatívneho a opakovaného stresu v komunitnej vzorke zdravých dospelých (n = 588) sme zistili, že vyšší počet stresových udalostí a chronických stresorov (pozri Tabuľka 1) počas celého života bol spojený s nadmerným požívaním alkoholu, fajčením a vyšším BMI po kontrole veku, rasy, pohlavia a socioekonomických premenných (pozri Obrázok 1).
Keďže stres ovplyvňuje prírastok hmotnosti a BMI, hodnotili sme aj jeho účinky na bazálnu glukózu, inzulín a inzulínovú rezistenciu. Ranná skríning plazmatickej glukózy nalačno (FPG) a inzulínu bola hodnotená vo veľkej podskupine týchto dobrovoľníkov zdravej komunity a hodnotenie modelu homeostázy (HOMA-IR) bolo vypočítané ako index inzulínovej rezistencie. Zistili sme, že kumulatívny stres súvisí so zmenami BMI súvisiacimi s vyššími hladinami glukózy, inzulínu a HOMA-IR (Obrázok 2). Tieto údaje poukazujú na silnejšie asociácie medzi kumulatívnym celkovým stresom a metabolickou dysfunkciou u jednotlivcov v porovnaní s nižšími kategóriami BMI. Tieto zistenia sú podobné predchádzajúcemu výskumu, čo poukazuje na silnejšie účinky stresu na zvýšené užívanie látok u jedincov, ktorí sú pravidelne až ťažší v porovnaní s ľahkými alebo rekreačnými užívateľmi (2). Tieto zistenia spoločne naznačujú, že kumulatívne a opakované stresy zvyšujú riziko obezity a že jedinci s vyššími BMI môžu byť náchylnejší na spotrebu potravín súvisiacu so stresom a následný nárast telesnej hmotnosti.
Stres a stravovacie návyky
Akútny stres významne mení stravovanie (13); (10); (9). Zatiaľ čo niektoré štúdie ukazujú pokles príjmu potravy pri akútnom strese, akútny stres môže tiež zvýšiť príjem, najmä ak sú k dispozícii potraviny s vysokým obsahom kalórií (kaloricky)9, 13), (14), (15), (16). Samotné samohodnotenie napríklad 42% študentov uviedlo zvýšenie príjmu potravy s vnímaným stresom a 73% účastníkov hlásilo zvýšenie snackingu počas stresu (17). Jedna tretina až polovica laboratórnych štúdií na zvieratách alebo na ľuďoch ukazuje zvýšenie príjmu potravy počas akútneho stresu, zatiaľ čo iné nevykazujú žiadnu zmenu alebo zníženie príjmu (18), (11). Teda, hoci sa zvýšený príjem potravy s akútnym stresom nevyskytuje u každého, určite to ovplyvňuje mnoho jednotlivcov. Okrem toho je dôležité poznamenať, že mnohé experimentálne faktory môžu prispieť k výskumu týchto diferenciálnych účinkov na akútne stresom indukované stravovanie (19), (20), (12). Tieto faktory zahŕňajú špecifický typ stresora, ktorý sa používa pri manipulácii, dĺžku stresovej provokácie, dĺžku vystavenia potravinám a množstvo a typ potravín ponúkaných v experimente, ako aj úroveň sýtosti a hladu na začiatku. štúdium. Tieto faktory môžu prispieť k variabilite výsledkov laboratórnych experimentov, ktoré modelujú stresové účinky na príjem potravy.
Existujú významné dôkazy naznačujúce potenciálne škodlivé účinky stresu na stravovacie návyky (napr. Preskakovanie jedál, obmedzovanie príjmu, binging) a preferencie potravín (10). Stres môže zvýšiť spotrebu rýchleho občerstvenia (21), občerstvenie (22), kaloricko-husté a vysoko chutné potraviny (\ t23) a stres bol spojený so zvýšeným prejedaním jedla (12). Účinky stresu sa môžu líšiť v štíhlom porovnaní s obéznymi jedincami (8, 24-26). U obéznych žien sa zistilo, že u žien s obezitou dochádza k exacerbácii stresu riadeného jedla, pričom sa zdá, že stravovanie pod vplyvom stresu má nekonzistentný účinok na spotrebu potravín u chudých jedincov (24). Okrem toho zmeny v stravovacích návykoch sa môžu týkať metabolizmu sacharidov a citlivosti na inzulín (27). U zdravých chudých žien zvýšená spotreba potravy zvyšuje hladinu glukózy nalačno, inzulínovú odpoveď a mení denný obraz sekrécie leptínu (28). Zistilo sa, že nepravidelná frekvencia jedla zvyšuje inzulín v reakcii na testované jedlo po období nepravidelného príjmu potravy (27). Zhrnuté, tento výskum naznačuje, že stres môže podporovať nepravidelné stravovacie návyky a meniť preferencie potravín a že osoby s nadváhou a obezitou môžu byť zraniteľnejšie voči takýmto účinkom, napríklad prostredníctvom úprav súvisiacich s hmotnosťou v regulácii energie a homeostáze.
Prekrývajúca sa neurobiológia stresu a energetická homeostáza
Fyziologické reakcie na akútny stres sa prejavujú prostredníctvom dvoch interagujúcich stresových ciest. Prvou je os hypotalamus-hypofýza-nadobličky (HPA), v ktorej sa uvoľňuje faktor uvoľňujúci kortikotropín (CRF) z paraventrikulárneho jadra (PVN) hypotalamu, čo stimuluje sekréciu hormónu adrenokortikotropínu (ACTH) z prednej hypofýzy, ktorá následne stimuluje vylučovanie glukokortikoidov (GC) (kortizolu alebo kortikosterónu) z nadobličiek. Druhým je autonómny nervový systém, ktorý je koordinovaný symptoadrenálnym medulárnym (SAM) a parasympatickým systémom. Obidve zložky týchto stresových ciest ovplyvňujú aj zápalové cytokíny a imunitu (2); (6).
Uvoľňovanie CRF a ACTH z hypotalamu a prednej hypofýzy počas stresu vedie k uvoľňovaniu GC z kôry nadobličiek, čo zase podporuje mobilizáciu energie a glukoneogenézu. Sympatické vzrušenie súvisiace so stresom zvyšuje krvný tlak a odvádzanie krvného toku z gastrointestinálneho traktu do kostrových svalov a mozgu. Akútne účinky stresu na CRF a ACTH sú ukončené negatívnou spätnou väzbou GC, podporujú návrat k homeostáze a za takýchto podmienok akútneho stresu existujú významné dôkazy o tom, že v potravinách dochádza skôr k poklesu ako k zvýšeniu príjmu potravy (19), (9). Hypotalamus reaguje na GC prostredníctvom negatívnej spätnej väzby, ale aj na inzulín, vylučovaný z pankreasu a integrálny na metabolizmus glukózy a skladovanie energie (29), (9) a na iné hormóny, ako je leptín, ktorý inhibuje chuť k jedlu, a ghrelín, ktorý podporuje chuť do jedla (5); (9); Currie, 2005). Glukokortikoidy zvyšujú plazmatické hladiny leptínu a ghrelínu a ghrelín sa tiež zvyšuje so stresom a podieľa sa na regulácii úzkosti a nálady (30). Okrem toho mnoho hypotalamických neuropeptidov, ako je CRF, propriomelanokortín (POMC), orexigénny neuropeptid Y (NPY) a peptid spojený s aguti (agRP), ako aj receptory melanokortínu, ktoré sa podieľajú na regulácii stresovej reakcie, tiež hrajú úlohu pri kŕmení (31). Glukokortikoidy menia expresiu týchto neuropeptidov, ktoré regulujú príjem energie (32), (31). Napríklad bilaterálny adrenalekomy znižuje príjem potravy a podávanie GC zvyšuje príjem potravy stimuláciou uvoľňovania NPY a inhibíciou uvoľňovania CRF (31). Okrem toho potravinové obmedzenia a diéty s vysokým obsahom tuku menia reakcie HPAaxis na stres a expresiu GC génu v mnohých oblastiach mozgu, ktoré sa podieľajú na energetickej homeostáze a strese (33), (20), (18), (34), (35). Hypotalamus je teda kritickou oblasťou stresového okruhu, ako aj reguláciou kŕmenia a energetickej bilancie.
Chronické a vysoké hladiny opakovaného a nekontrolovateľného stresu majú za následok dysreguláciu osi HPA so zmenami v expresii génu GC (6), (36), ktoré zasa ovplyvňujú aj energetickú homeostázu a stravovacie správanie. Je známe, že chronická aktivácia HPA osi mení metabolizmus glukózy a podporuje inzulínovú rezistenciu, so zmenami v množstve hormónov súvisiacich s apetítom (napr. Leptín, ghrelín) a kŕmiacich neuropeptidov (napr. NPY) (37), (38), (39), (40). Chronický stres neustále zvyšuje GC a podporuje abdominálny tuk, ktorý v prítomnosti inzulínu znižuje aktivitu osi HPA (9), (38) (33). Základné vedecké štúdie ukázali, že adrenálne steroidy zvyšujú hladinu glukózy a inzulínu, ako aj výber a príjem vysokokalorických potravín (13), (14), (15), (41). Chronické vysoké GC a zvýšenie inzulínu majú synergické účinky na zvýšenie príjmu potravy HP a ukladanie abdominálneho tuku (23), (9); (42). Vysoká hladina opakovaného stresu tiež vedie k nadmernej aktivite sympatiku a zvýšenia autonómnych reakcií súvisiacich so stresom súvisia s hladinami inzulínu a inzulínovou rezistenciou u adolescentov a dospelých (43).
Stresové účinky na potravinovú odmenu, motiváciu a príjem
Obvody hypotalamického stresu sú pod reguláciou extrahypothalamických kortiko-limbických ciest modulovaných CRF, NPY a noradrenergnými dráhami. Odozva na stres je iniciovaná prostredníctvom amygdaly a regulácia stresu nastáva prostredníctvom negatívnej spätnej väzby GC na oblasti hipokampu a mediálnych prefrontálnych kortikálnych oblastí (mPFC) (6). Exthypothalamické projekcie CRF sa podieľajú na subjektívnych a behaviorálnych reakciách na stres, zatiaľ čo uvoľňovanie orexigénnych NPY počas stresu a zvýšenie NPY mRNA v oblúkovom jadre hypotalamu, amygdaly a hipokampu, zvyšuje kŕmenie, ale tiež znižuje úzkosť a stres (31). Stres a GC potencujú dopaminergnú transmisiu a snahu o získanie odmeny a príjem u laboratórnych zvierat (18), (13) (2). Akútny stres zvyšuje získavanie potravinovej odmeny, príjem stravy s vysokým obsahom tuku (11), (16) a nutkavé hľadanie potravín HP pre potraviny (25) a podporuje zvyky závislé od odmeňovania (44). Stres tiež potencuje túžbu po dezertoch, pochutinách a vyššom príjme potravy HP u nasýtených jedincov s nadváhou v porovnaní s chudými jedincami (25).
Zvýšené užívanie drog a diéty s vysokým obsahom tukov menia CRF, GC a noradrenergnú aktivitu na zvýšenie senzibilizácie ciest odmeňovania (vrátane ventrálnej tegmentálnej oblasti [VTA], nucleus accumbens [NAc], chrbtovej striatum a oblastí mPFC), čo ovplyvňuje preferencie návykových látok a Potraviny HP a zvyšuje chuť k jedlu a príjem potravy (45), (2), (46). Ešte dôležitejšie je, že tento motivačný okruh sa prekrýva s limbickými / emocionálnymi oblasťami (napr. Amygdala, hippocampus a insula), ktoré zohrávajú úlohu pri prežívaní emócií a stresu, ako aj v procesoch učenia a pamäti, ktoré sa podieľajú na vyjednávaní behaviorálnych a kognitívnych reakcií kritických pre adaptáciu a homeostáza (2); (47). Napríklad amygdala, hippocampus a insula hrajú dôležitú úlohu v kódovaní odmeny, odmeňujú cue-based učenie a pamäť pre vysoké emocionálne a odmeňovacie podnety a potencujúce emócie a odmeňovanie cue-based kŕmenie (48), (49). Na druhej strane mediálne a laterálne zložky prefrontálneho kortexu (PFC) sú zapojené do vyšších kognitívnych a výkonných kontrolných funkcií a tiež do regulácie emócií, fyziologických reakcií, impulzov, túžob a túžby (50). Vysoký a opakovaný stres mení štrukturálne a funkčné reakcie v týchto oblastiach prefrontálneho a limbického mozgu, čo poskytuje určitý základ pre účinky chronického stresu na kortiko-limbické oblasti, ktoré modulujú potravinovú odmenu a túžbu (51); (52). Tieto zistenia sú v súlade s behaviorálnym a klinickým výskumom, z ktorého vyplýva, že stres alebo negatívny vplyv znižujú emocionálnu, viscerálnu a behaviorálnu kontrolu, zvyšujú impulzivitu (2), ktorá je zase spojená s väčším zapojením sa do alkoholu, fajčením a iným zneužívaním drog, ako aj zvýšeným príjmom potravín HP (23); (53); (54). So zvyšujúcim sa zameraním na závislosť na potravinách a na to, ako túžba po sladkostiach a tuku môže podporiť obezitu (55), bolo by dôležité zvážiť, či je chronická záťaž zhoršená aj zraniteľnosť voči závislosti na potravinách.
Potravinové podnety, potravinová odmena, motivácia a príjem
Vysoko chutné podnety z potravín sú všadeprítomné v súčasnom obezogénnom prostredí. Expozícia týchto potravinových podnetov HP môže zvýšiť príjem potravy a prispieť k zvýšeniu telesnej hmotnosti (49). Takéto potraviny sú odmeňované, stimulujú cesty odmeňovania mozgu a prostredníctvom mechanizmov učenia / kondicionovania zvyšujú pravdepodobnosť vyhľadávania a spotreby potravín HP (56), (57), (58). Zvieratá a ľudia sa môžu stať podmienenými vyhľadávať a konzumovať tieto potraviny HP, najmä v kontexte podnetov alebo „podnetov“ spojených s potravinami HP v životnom prostredí (55), (59), (57). Takéto zvýšenie kondicionovania a súvisiaceho zvýšenia príjmu potravy HP má za následok adaptáciu dráh nervovej odmeny / motivácie, ktoré sa vyskytujú so zvýšeným významom týchto potravín od spoločnosti HP, a následne vedú k väčšej „potrebe“ a hľadania potravín HP, podobne ako je to v prípade stimulačné procesy, ktoré sa vyskytujú pri zvyšovaní príjmu alkoholu a drog (60). Veľké množstvo výskumov na zvieratách a rastúci výskum neuroimagingu ľudí teraz jasne ukazuje zapojenie regiónov odmeňujúcich mozog a zvýšený dopaminergný prenos s expozíciou potravinového tábora HP, so sprievodným zvýšením túžby po potravinách a motivácie (61), (62), (63) a väčšia citlivosť regiónov odmeňovania mozgov a túžba po potravinách medzi jednotlivcami s vyšším BMI (64), (65), (66), (67).
S väčšou konzumáciou potravín HP ovplyvňujú sprievodné zmeny metabolizmu uhľohydrátov a tukov, citlivosť na inzulín a hormóny chuti do jedla, ktoré menia energetickú homeostázu, aj regióny neurálnej odmeny, ktoré sa podieľajú na zvyšovaní významu, chcieť a motiváciu k príjmu potravy (68), (57), (69), (70), (71), (72), (73). Napríklad u zdravých jedincov zvýšenie plazmatickej glukózy súvisiacej s potravinami stimuluje sekréciu inzulínu, čo umožňuje príjem glukózy do periférnych tkanív; zaujímavo centrálna infúzia inzulínu potláča chuť do jedla a kŕmenie (74); (75) (76) (77) (78). Avšak chronické vysoké hladiny periférneho inzulínu a inzulínovej rezistencie, ako je pozorované u mnohých jedincov s obezitou, môžu podporiť túžbu po jedle a príjem potravy, ako aj zmeniť dopaminergnú aktivitu v oblastiach odmeňovania, ako je VTA, NAc a dorzálne striatum (78), (79), (80), (81). Podobne, leptín a ghrelín ovplyvňujú dopaminergný prenos v regiónoch s odmenou mozgu a potravu hľadajúcu správanie zvierat a aktivujú regióny odmeňovania mozgu u ľudí (69), (70), (71), (73). Inzulínová rezistencia a T2DM sú tiež spojené so zmenami vo funkcii neurónových odmeňovacích okruhov a ich reakciou na podnety potravín (82), (79), (80). Nedávno sme ukázali zvýšenie limbickej a striatálnej reaktivity voči stresu a potravinovým podnetom u obéznych v porovnaní so štíhlymi jedincami (81) (pozri Obrázok 3). Okrem toho, vyššia aktivita v insula a dorzálnej striatum korelovala s vyššími hladinami inzulínu, inzulínovou rezistenciou a túžbou po jedle, keď boli účastníci vystavení obľúbeným potravinovým kontextom (81). Tieto zistenia spoločne podporujú myšlienku, že môžu existovať paralelné a súvisiace úpravy v metabolických a nervových motivačných okruhoch, ktoré úzko spolupracujú, aby dynamicky ovplyvňovali hlad, výber potravín a výber, motiváciu pre potraviny HP a prejedanie sa potravín HP.
Zvýšené dôkazy naznačujú, že hormóny podieľajúce sa na chuti do jedla a energetickej homeostáze (napr. Leptín, ghrelín, inzulín) môžu tiež zohrávať úlohu v túžbe, odmeňovaní a kompulzívnom vyhľadávaní alkoholu a drog (49) (57); (58); (68); (69) (72); (71) Tieto združenia vzbudili záujem o skúmanie myšlienky „prenosu závislostí“ alebo nahradenia jednej „závislosti“, v tomto prípade niektorých potravín za iné, ako je alkohol alebo iné látky (83). Napríklad v nedávnej štúdii sa zistilo, že užívanie alkoholu sa zvýšilo po rýchlom a výraznom úbytku hmotnosti, ako sa pozorovalo u pacientov, ktorí podstúpili bariatrickú operáciu (84). Budúci výskum potenciálnej krížovej senzibilizácie potravín a návykových látok u zraniteľných jednotlivcov tak môže objasniť mechanizmy, ktoré sú základom týchto javov.
Hmotnostné a diétne metabolické a stresové adaptácie: vplyvy na chuť a príjem potravy
Zvýšenie telesnej hmotnosti nad zdravú hladinu štíhleho mäsa a prejedanie sa potravín HP má za následok zmeny v metabolizme glukózy, citlivosti na inzulín av hormónoch, regulujúcich chuť do jedla a energetickú homeostázu (85), (57), (58). Ako je uvedené v predchádzajúcich častiach, tieto metabolické faktory ovplyvňujú nielen oblasti neurálnej odmeny, ktoré ovplyvňujú motiváciu, ale ovplyvňujú aj hypotalamické obvody, ktoré pôsobia na prekrývajúce sa napätie a obvody regulácie energie. Nie je preto prekvapujúce, že zvýšená hmotnosť, inzulínová rezistencia a diéty s vysokým obsahom tuku sú spojené s otupenými GC reakciami na stresové výzvy a zmenené autonómne a periférne katecholamínové reakcie (43), (20), (33) (34). Ako už bolo uvedené, vysoké hladiny stresu a glukokortikoidov zvyšujú hladiny glukózy a inzulínu a tiež podporujú inzulínovú rezistenciu. Podobne sa ukázalo, že chronické vysoké hladiny inzulínu znižujú reakcie HPA osí a zvyšujú bazálny sympatický tón (43), (86), (42), (87). Okrem toho dôkazy naznačujú, že stres ovplyvňuje hladiny glukózy a ich variabilitu u pacientov s typom 1 a 2 diabetes (88), (89), (90), zatiaľ čo ghrelín, ktorý prostredníctvom signalizácie ciest odmeňovania podporuje chuť do jedla a kŕmenie (71), sa tiež podieľa na strese vyvolanej strave a vyhľadávaní potravín (30) (73). Teda metabolické posuny súvisiace s hmotnosťou v žiadaných hodnotách môžu zvýšiť alostatickú záťaž so zvýšeným autonómnym bazálnym tónom a zmenenou aktivitou osi HPA (18), (91), (40), (6).
V súlade s touto predchádzajúcou prácou, ktorá ukázala BMI a stresové adaptácie ovplyvňujúce odmenu a motiváciu potravín, sme nedávno ukázali, že akútny stres zvyšuje aktivitu amygdaly a otupenú mediálnu orbito-frontálnu kortexovú reakciu na príjem mliečneho koktailu oproti chuti bez chuti, ale tento účinok bol zmiernený vysokými hladinami kortizolu a vysokým BMI (92). Pomocou hyperinzulinemickej svorky sme tiež ukázali, že mierna hypoglykémia potencuje aktiváciu odmeňovania mozgu a limbických oblastí (hypotalamus, striatum, amygdala, hippocampus a insula) prednostne na podnety k potravinám HP, čo je efekt, ktorý koreloval so zvyšujúcimi sa hladinami kortizolu, zatiaľ čo znížil mediálne prefrontálne hladiny. aktivácia, účinok, ktorý koreloval so zníženými hladinami glukózy (93). Keďže mierna hypoglykémia môže byť považovaná za fyziologický stresor, naše zistenia naznačujú, že využitie glukózy sa môže vyskytovať v mozgu odlišne so zvyšujúcim sa stresom, so zvýšenou motiváciou a limbickou signalizáciou v prítomnosti potravinových podnetov, ale so zníženou nervovou odpoveďou v samokontrolných a regulačných prefrontálnych oblastiach. , Okrem toho, tento nervový vzor bol výraznejší u zdravých obéznych jedincov, čo naznačuje, že takéto úpravy sa vyskytujú so zvyšujúcou sa hmotnosťou, čo pravdepodobne stanovuje priebeh metabolických, nervových a stresových adaptácií súvisiacich s hmotnosťou, ktoré ovplyvňujú motiváciu potravín HP. Táto štúdia v kombinácii s predchádzajúcimi citovanými dôkazmi svedčí o vynikajúco usporiadanej osi neuroendokrinno-metabolickej odmeny, ktorá za normálnych zdravých podmienok koordinuje fyziologické a psychologické aspekty kŕmenia a energetickej homeostázy, ale s rastúcimi rizikovými faktormi a adaptáciami v týchto dráhach, regulačné okruhy v každej oblasti Tieto systémy môžu byť „unesené“, čím sa podporí zvýšená motivácia a príjem potravy HP.
Zhrnutie a navrhovaný model
Zosúladené prezentované dôkazy naznačujú, že všadeprítomné podnety od potravín HP a vysoká úroveň stresu môžu zmeniť stravovacie návyky a ovplyvniť spôsoby odmeňovania / motivácie mozgu, ktoré sa podieľajú na hľadaní potravín HP. Takéto reakcie správania môžu ďalej podporovať zmeny hmotnosti a hmotnosti telesného tuku. Rastúce dôkazy podporujú bio-behaviorálne adaptácie v závislosti od hmotnosti v interakčných metabolických, neuroendokrinných a nervových (kortiko-limbicko-striatálnych) dráhach, potencovali túžbu po potravinách a ich príjem v podmienkach potravín HP a súvisiacich podnetov a so stresom. Navrhuje sa teda heuristický model toho, ako potraviny HP, podnety potravín a vystavenie stresu môžu zmeniť metabolické, stresové a odmeňovacie motivačné cesty v mozgu a tele s cieľom podporiť motiváciu a príjem potravy HP (pozri Obrázok 4). Ako je opísané v predchádzajúcich častiach, hormóny reagujúce na stres (CRF, GC) a metabolické faktory (inzulín, ghrelín, leptín), každý z nich ovplyvňuje dopaminergný prenos mozgu a pri adaptáciách súvisiacich s váhou (chronické zmeny) môžu tieto faktory podporovať vyššie hladiny HP motivácia a príjem potravy, prostredníctvom potencovania aktivity odmeňovania mozgu. Teda, a citlivý proces spätnej väzby môže viesť k tomu, že adaptácie v metabolických, neuroendokrinných a kortiko-limbických striatálnych cestách na základe hmotnosti podporujú motiváciu a príjem potravy HP u zraniteľných jedincov. Takýto senzibilizovaný proces so zvýšenou motiváciou a príjmom potravy HP by tiež podporil budúci prírastok hmotnosti, čím by sa zosilnil cyklus adaptácií stresu a metabolických ciest súvisiacich s hmotnosťou a zvýšená senzibilizácia dráh motivácie mozgu v súvislosti s potravou HP. na podporu motivácie a príjmu potravín HP. Okrem hmotnosti a BMI môžu tento proces ďalej zmierňovať individuálne rozdiely v genetickej a individuálnej citlivosti na obezitu, stravovacie návyky, inzulínovú rezistenciu, chronický stres a iné psychologické premenné.
Budúce smerovanie
Kým v súčasnosti rastie vedecká pozornosť o komplexných interakciách medzi stresom, energetickou bilanciou, reguláciou chuti do jedla a odmenou za jedlo a motiváciou a ich vplyvmi na epidémiu obezity, existujú značné medzery v našom chápaní týchto vzťahov. Niekoľko kľúčových otázok zostáva nezodpovedaných. Nie je napríklad známe, ako neuroendokrinné zmeny súvisiace s stresom v kortizole, ghrelíne, inzulíne a leptíne ovplyvňujú motiváciu a príjem potravy HP. Ak chronický stres redukuje reakcie HPA osí, ako je uvedené v predchádzajúcom výskume, ako tieto zmeny ovplyvňujú chuť a príjem potravy? Bolo by prospešné preskúmať, či zmeny v strese, neuroendokrinné a metabolické reakcie súvisiace s hmotnosťou menia motiváciu a príjem potravy HP a či takéto zmeny predpovedajú budúci nárast telesnej hmotnosti a obezitu. Identifikácia špecifických biomarkerov a vypracovanie merateľných opatrení na posúdenie biobehaviorálnych adaptácií spojených so stresom a závislosťou od potravín by mohli pomôcť pri usmerňovaní optimálnej klinickej starostlivosti, ako aj zacielenia na konkrétne zraniteľné podskupiny novými intervenciami v oblasti verejného zdravia. Okrem toho, dôkazy o neuromolekulárnych zmenách, ktoré sa vyskytujú v stresových a metabolických dráhach, ktoré súvisia s diétou s vysokým obsahom tukov a chronickým stresom a ako súvisia s príjmom potravy a prírastkom hmotnosti, by boli rozhodujúce pre pochopenie úlohy, ktorú zohrávajú stresové a metabolické adaptácie. v potravinovej motivácii, prejedaní a prírastku hmotnosti.
Existuje tiež málo údajov o mechanizmoch, ktoré sú základom zlyhania pri udržiavaní úbytku hmotnosti alebo relapsu k prejedaniu sa potravín HP a prírastku hmotnosti, a na ktoré sú najvhodnejšie liečby obezity, pre ktoré podskupiny jednotlivcov. Pole závislosti poskytuje dôležité informácie o neurobiologických adaptáciách, ktoré podporujú relaps závislosti a zlyhanie liečby. Keďže v súvislosti s relapsom k maladaptívnemu správaniu sa diskutovalo o neudržaní úbytku hmotnosti (94, 95), je možné, že podobné mechanizmy môžu viesť k relapsu k prejedaniu sa potravín HP a nárastu hmotnosti, ale špecifické štúdie na túto tému sú zriedkavé. Existuje tiež nedostatok informácií o metabolických adaptáciách a ich súvisiacich účinkoch na odmeňovanie a stresovú neurobiológiu, ktoré sa môžu vyskytnúť pri rôznych intervenciách zameraných na stratu hmotnosti, vrátane postupného úbytku hmotnosti, rýchleho úbytku hmotnosti prostredníctvom „nárazovej diéty“ alebo rôznych zákrokov bariatrickej chirurgie. , Okrem toho, množstvo chorôb súvisiacich so stresom, ako sú poruchy nálady a úzkosti, je spojené s obezitou a T2DM, a je zaujímavé, že lieky na takéto stavy (tj určité antidepresíva) zvyšujú riziko nárastu telesnej hmotnosti, ale existuje len málo dôkazov na objasnenie. mechanizmov pre tieto javy. Pri nastavení T2DM, dôsledná kontrola glykémie exogénnou inzulínovou terapiou často podporuje zvýšenie telesnej hmotnosti. Keďže hyperinzulinémia, inzulínová rezistencia alebo dlhodobé účinky inzulínovej rezistencie môžu zosilniť motiváciu - odmeniť nervové dráhy a chuť k jedlu u obéznych jedincov rezistentných na inzulín, bolo by prospešné skúmať terapeutické prístupy, ktoré môžu byť menej pravdepodobné pri podpore potravín HP. túžba a príjem na zníženie ďalšieho prírastku hmotnosti u týchto citlivých jedincov.
Nakoniec, existujú nové pokroky v behaviorálnom a farmakologickom manažmente obezity, ale nie je jasné, ako súvisia s normalizujúcim stresom, poruchami metabolizmu a odmeňovania u zraniteľných obéznych jedincov. Napríklad nedávne dôkazy naznačujú, že udržanie hmotnosti je spojené s nízkou úrovňou stresu a lepšou schopnosťou vyrovnať sa so stresom (96); (97). Keďže stres podporuje túžbu po jedle a prejedanie sa po jedle, intervencie na zníženie stresu môžu byť užitočné pri účinných programoch na reguláciu hmotnosti a niektoré pilotné štúdie redukcie stresu v obezite a T2DM vykazujú pozitívne účinky na zlepšenie stresu, túžby po jedle a fyziologických funkcií (98, 99). Takýto výskum je však v plienkach av budúcnosti si vyžaduje väčšiu pozornosť. Lieky používané na liečbu zneužívania drog sa tiež považujú za potenciálne intervencie pri chudnutí (100). Budúci výskum zvýšenia nášho chápania neuro-behaviorálno-metabolických mechanizmov, ktoré sú základom stresu, závislosti a obezity, by skutočne mal obrovský prínos vo vývoji nových terapií na zmiernenie motivácie potravín HP, príjmu a prírastku hmotnosti.
Poďakovanie
Táto práca bola podporovaná NIDDK / NIH, 1K12DK094714-01 a NIH cestovnou mapou pre granty UL1-DE019586, UL1-RR024139 (Yale CTSA) a PL1-DA024859.
poznámky pod čiarou
Zrieknutie sa zodpovednosti vydavateľa: Toto je súbor PDF s neupraveným rukopisom, ktorý bol prijatý na uverejnenie. Ako službu pre našich zákazníkov poskytujeme túto skoršiu verziu rukopisu. Rukopis sa podrobí kopírovaniu, sádzaniu a preskúmaniu výsledného dôkazu skôr, ako sa uverejní vo svojej konečnej podobe. Upozorňujeme, že počas výrobného procesu môžu byť zistené chyby, ktoré by mohli mať vplyv na obsah, a všetky právne zrieknutia sa zodpovednosti, ktoré sa vzťahujú na časopis.
Finančné zverejnenia: Dr. Sinha je vo Vedeckom poradnom výbore pre Embera Neutoterapeutiká. Ania Jastreboff pomáha ManPower, ktorý poskytuje dodávateľom klinickej výskumnej jednotky Pfizer New Haven Clinical Research Unit.
Referencie
;