Cukrová a tuková záťaž má značné rozdiely v návykovom správaní (2009)

Aké sú bežné potravy?

Zjednodušene povedané, ľudia zvyčajne flákajú vysoko chutné potraviny bohaté na energiu. Tieto potraviny majú zvyčajne vysoký obsah tukov, cukrov alebo často oboch (8,9). Binge epizódy často zahŕňajú konzumáciu chleba alebo cestovín, po ktorej nasleduje frekvencia sladkostí, tukových jedál alebo slaného občerstvenia (10). Jednotlivci, ktorí uprednostňujú šľahanie na sladkých potravinách, majú tendenciu častejšie sa hýbať.

Prečo sa ľudia nezačínajú na brokolicu? Musí existovať nejaká vlastnosť chutných „dezertov“ a „snack“ potravín bohatých na cukor a / alebo tuk, ktoré podporujú prejedanie. Je známe, že cukry a tuky majú rôzne účinky na fyziológiu a chémiu mozgu (11), ktoré môžu súvisieť s ich rozdielnymi účinkami na správanie. Na pochopenie behaviorálneho a neurochemického základu prejedania sa na špecifických makronutrientoch sa obraciame na laboratórne zvieracie modely prejedania sa.

Zvieracie modely prejedania

Binge eating je mnohostranné správanie, s emocionálnymi a kultúrnymi zložkami, ktoré sa ťažko reprodukujú so zvieracími modelmi. Napriek tomu sú živočíšne modely záchvatového prejedania základom pre pochopenie fyziologického a neurochemického základu tohto správania.

Modely cukorenia

Niekoľko laboratórií použilo obmedzený prístup k riešeniam pre cukor pri modelovom jedle (12-15). Všetky zistenia nasvedčujú tomu, že zvieratá sa budú striedavo stravovať na sladkom jedle, keď sa podáva prerušovane. Naše laboratórium vyvinulo model cukrového prelínania (16), v ktorých sa potkany udržujú na dennom obmedzení 12-h potravy, po ktorom nasleduje prístup k roztoku 25% glukózy alebo 10% sacharózy (podobné koncentrácii cukru v nealkoholickom nápoji) a nepurifikovanej diéte pre hlodavce. Po niekoľkých dňoch tohto plánu tieto potkany eskalujú svoj denný príjem cukru (Obr. 1 A) a začnú sa flákať, ako je indikované zvýšením ich príjmu roztoku cukru počas prvej hodiny prístupu. Potkany, ktoré majú prístup k cukrovému roztoku a nepurifikovanej strave ad libitum konzumujú celkové denné množstvo podobné množstvu, ktoré spotrebujú potkani, ktorí sa prelínajú, ale zriedkakedy sa zúčastňujú diskrétnych záchvatov epizód. Telesná hmotnosť a celkový denný príjem kalórií sa nelíšia od normálnej telesnej hmotnosti u potkanov, ktoré sú závislé od cukru (Obr. 1 C), čo poukazuje na to, že potkany sú schopné regulovať príjem energie a kompenzovať prebytočnú energiu konzumáciou menej nečistej stravy bez hlodavcov (Obr. 1 B).

  

Zobraziť väčšiu verziu:  

• Na tejto stránke
• V novom okne

• Stiahnite si ako PowerPoint Slide

OBRÁZOK 1   

Cukor a nepurifikovaná strava (čerešňový) príjem počas prístupovej periódy 28-d na potkanovom modeli prskania cukru. Potkany s prerušovanou cukrovou a nepurifikovanou diétou zvýšili svoj celkový denný príjem cukru v priebehu času (A). Potkany s intermitentným cukrom + nepurifikovaná strava konzumovali menej nepurifikovanej diéty ako intermitentná nepurifikovaná diéta a nepurifikovaná strava podľa kontrolnej skupiny s libitum (B); skupiny sa však nelíšili v celkovom dennom príjme energie (1 kcal = 4.184 kJ) (C). Hodnoty sú priemer ± SEM, n = 9 – 10 / skupina. Reprodukované so súhlasom Avena et al. (23).

Modely tukového záchvatu

Zvieratá budú tiež šľahať na čistý tuk, čo naznačuje, že prejedanie nie je výhradne sladkej chuti. Corwin a kol. (17) ukázali, že potkaní potkany s prístupom k nepurifikovanej strave hlodavcov ad libitum budú narážať na rastlinný tuk (skrátenie), keď je podávaný 2 h každý deň, a tento účinok je zvýšený, keď je tuk ponúkaný len 3 krát týždenne. Podobný nález bol zaznamenaný pri skracovaní bez tuku (18). Potkany s obmedzeným prístupom k rastlinnému tuku nevykazujú zmeny v telesnej hmotnosti alebo akruálnom prírastku telesného tuku v porovnaní s kontrolami bez purifikovanej diéty (17,19); vykazujú však zvýšené plazmatické hladiny leptínu (\ t19).

Modely fúkania na zmesiach sladkých tukov

Kombinácia sladkých a tukových aktivuje viaceré chuťové receptory, postingestívne signály a neuropeptidové systémy. Kombinácie cukor-tuk vo forme sušienok alebo zmesí cukru a tuku používali Boggiano a iní na vyvolanie nadmerného jedenia v laboratórnych modeloch (20,21). Vyvinuli sme model prejedania pomocou nutrične kompletnej diéty so sladkým tukom u potkanov, ktoré nie sú obmedzené na potraviny (22). Potkany s denným prístupom 2-h k potravinám so sladkým tukom [Výskumné diéty #12451 pelety, 45% tuku, 20% proteín, 35% sacharidov, 4.7 kcal / g (20 kJ / g)], aj keď majú prístup k štandardnej nepurifikovanej strave hlodavcov ad libitum pre ostatné 22 h / d. Pri prístupe k 3 je najvýraznejšie správanie pri záchvatoch a tieto potkany konzumujú v priemere 58% svojho denného príjmu energie počas obdobia 2-h prístupu k potravinám so sladkým tukom (Obr. 2 A). Tieto potkany samo obmedzujú príjem štandardnej nepurifikovanej diéty, čo je podobné účinkom, ktoré sme zaznamenali pri užívaní cukru (23) a iné uviedli s obsahom tuku (17,19) alebo stravy bohatej na cukor (14). Výsledkom cyklického záchvatu a potravinového obmedzenia, ktoré si sami stanovili, sú kolísanie dennej telesnej hmotnosti charakterizované stratou hmotnosti medzi binges (Obr. 2 B). Avšak, aj keď vezmeme do úvahy samoobmedzenie štandardnej nepurifikovanej diéty pre hlodavce medzi binges, celkový nárast telesnej hmotnosti sa vyskytuje u potkanov, ktoré sa prelínajú na pelety so sladkým tukom v porovnaní s kontrolnými skupinami, ktoré sú kŕmené iba štandardnou nepurifikovanou stravou pre hlodavce alebo prístupom. na rovnaké pelety so sladkým tukom ad libitum (Obr. 2 C). Tento model teda predstavuje prejedanie, ktoré môže viesť k zvýšeniu telesnej hmotnosti.

  

Zobraziť väčšiu verziu:  

• Na tejto stránke
• V novom okne

• Stiahnite si ako PowerPoint Slide

OBRÁZOK 2   

Príjem energie a zmeny telesnej hmotnosti v modeli potláčania tuku u potkanov. Celkový denný príjem energie počas WK 3 prístupu vyjadrený ako energia získaná zo štandardnej nepurifikovanej stravy (čau) (biely) oproti nepurifikovanej strave so sladkým tukom (čierna) (A). Dvojhodinová denná skupina so sladkými tukmi a skupina, ktorá prijímala dvojhodinové diéty so sladkými tukmi iba v pondelok, stredu a piatok (2-hodinový MWF sladký tuk), konzumujú> 2% svojej dennej energie zo sladkých -tukovú stravu, ak je k dispozícii. Pre skupinu s obsahom sladkých tukov denne 2 hodiny sa objavuje obraz pílenia zubov, v ktorom každý deň znižujú hmotnostnú prebúdzku a zvyšujú hmotnostnú váhu po bŕstení (B). Napriek tejto fluktuácii telesnej hmotnosti počas dňa však krysy s denným sladkým tukom 2-h dosiahli významne väčšiu celkovú telesnú hmotnosť ako potkany kŕmené štandardnou nepurifikovanou diétou ad libitum (1 kcal = 4.184 kJ) (C). Hodnoty sú priemer ± SEM, n = 10 / skupina. * Líši sa od štandardnej skupiny ad libitum, \ t P <0.05. Upravené so súhlasom Berner et al. (22).

Potravinová závislosť

Mnohí vedci špekulujú, že obezita a poruchy príjmu potravy, ako je bulímia a anorexia, môžu mať vlastnosti „závislosti“ (24-30). Okrem toho bolo na tému „závislosť od cukru“ napísaných niekoľko populárnych svojpomocných kníh (31-34, aby sme vymenovali len niektoré z nich. Klinické a laboratórne štúdie na zvieratách odhalili podobnosti medzi prejedaním sa a drogovou závislosťou.

Klinická podpora teórie závislosti na potravinách

Nedávna klinická štúdia naznačuje, že sacharidy môžu mať potenciál zneužívať „sacharidové chute“ (35). Podobne, zmeny v odozve na chutné potraviny súvisiace s túžbou boli identifikované použitím zobrazovacích techník mozgu a tieto zmeny sú podobné tým, ktoré boli pozorované počas túžby po drogách (36,37). Dopamín (DA)⁴ sa predpokladá, že má spoločnú úlohu pri zneužívaní drog a obezite (28). Pozitronová emisná tomografia ukazuje, že obézni jedinci vykazujú redukciu striatálneho D₂ dostupnosť receptora, ktorá koreluje s telesnou hmotnosťou subjektu (38) a podobného rozsahu ako zníženie hlásené u drogovo závislých subjektov (39). Klinické štúdie sa tiež zameriavali na opioidy (25). Poruchy chuti do jedla vo forme buď prejedania sa po jedle alebo hladomoru môžu ovplyvniť endogénnu aktivitu opioidov (40). Tieto klinické štúdie spoločne podporujú názor, že prejedanie môže ovplyvniť správanie a systémy mozgu spôsobom, ktorý sa podobá aspektom závislosti.

Behaviorálny dôkaz závislosti od cukru u laboratórnych zvierat

Mnohé zo správaní a neurochemických zmien, ktoré sú charakteristické pre užívanie drog, sú tiež zjavné na našom zvieracom modeli, ktorý je opísaný vyššie a sumarizované Tabuľka 1, Tento model je podrobnejšie preskúmaný a súvisí s literatúrou o zneužívaní látok v iných častiach sveta (16).

Stručne povedané, potkany, ktorým bol denný prerušovaný prístup k roztoku cukru a nepurifikovanej strave, zvyšujú svoj príjem cukru a zvyšujú príjem počas prvej hodiny denného prístupu, ktorý definujeme ako „záchvat“ (15). Potkany priťahujúce cukor vykazujú príznaky podobné abstinenčným príznakom, keď sa podávajú relatívne vysoké dávky opioidného antagonistu naloxónu (3 mg / kg, subkutánne). Zaznamenávajú sa somatické príznaky abstinenčného syndrómu, ako je chvění zubov, triaška prednej labky a chvenie hlavy, ako aj prejavy správania sa úzkosti (41). Podobné príznaky abstinenčného príznaku opiátov sa objavujú spontánne bez použitia opioidného antagonistu, keď sa odstráni všetko jedlo pre 24 h (23,41). Páka na potláčanie potkanov s cukrom pritlačila o 23% cukru v teste po 2 wk bez cukru, ako tomu bolo predtým (42), čo naznačuje zmenu motivačného vplyvu cukru, ktorý pretrváva a zvyšuje sa počas obdobia abstinencie. Taktiež sme dokázali, že potkany, ktoré sa snažia o cukor vyvinúť lokomotorickú krížovú senzibilizáciu na nízku provokačnú dávku amfetamínu (0.5 mg / kg, intraperitoneálne), ktorá má malý alebo žiadny účinok na naivných potkanoch (43). Keď sa potkany podráždia na cukor a potom sú nútené zdržať sa, následne vykazujú zvýšený príjem 9% alkoholu (44), čo naznačuje, že prerušovaný prístup k cukru môže byť vstupnou bránou k užívaniu alkoholu.

Iní vedci získali podporné behaviorálne nálezy s použitím podobných modelov cukrenia. U potkanov boli hlásené príznaky úzkosti s obmedzeným prístupom k diéte s vysokým obsahom sacharózy (14). Bolo hlásené, že samotné odstránenie cukru znižuje telesnú teplotu (\ t45). Počas odstraňovania diéty, ktorá zahŕňa prerušovaný prístup k cukru, sa pozorovalo aj agresívne správanie (46). Použitie operatívneho kondicionovania, Grimm et al. (47) zistili, že sacharóza, ktorá sa snažila zvýšiť počas mesiaca abstinencie cukru u potkanov, ktoré mali prerušovaný prístup k cukru. Prerušovaný prístup k sacharóze krížovo senzibilizuje nielen s amfetamínom (43), ale aj s kokaínom (\ t48) a uľahčuje senzibilizáciu na DA agonistu chinpirol (\ t49). Tieto výsledky podporujú teóriu, že systém DA je citlivý na prerušovaný prístup k cukru; Toto je dôležité, pretože zvýšená mezolimbická dopaminergná neurotransmisia hrá úlohu v behaviorálnych účinkoch senzibilizácie, ako aj krížovej senzibilizácie (50) a môže prispieť k závislosti (51,52).

Neurochemický dôkaz závislosti od cukru

Vyššie uvedené dôkazy naznačujú, že navádzanie na cukor môže vyvolať podobné správanie ako u potkanov závislých od liekov. Sprievodné neurochemické zmeny môžu mať za následok alebo udržiavať tieto správanie. Tieto znaky sú tiež zhrnuté v Tabuľka 1 a sú podrobnejšie vysvetlené v skoršom článku (16).

Zistili sme zmeny v DA, acetylcholínových (ACh) a opioidných systémoch u potkanov, ktoré sú závislé od cukru a sú podobné tým, ktoré sa pozorovali pri niektorých liekoch zneužívajúcich drogy. Autorádiografia odhalila zvýšenú D₁ viazanie receptora v nucleus accumbens (NAc) a zníženie D₂ väzba receptora v striate v porovnaní s nepurifikovanými potkanmi kŕmenými diétou (\ t15). Potkany s prerušovaným prístupom cukru a nepurifikovaným prístupom k diéte tiež znížili D₂ mRNA receptora v NAc a zvýšená D₃ mRNA receptora v NAc a dorzálnom striate v porovnaní s nepurifikovanými diétnymi kontrolami (\ t53). Krysy potiahnuté cukrom majú signifikantný pokles enkefalínovej mRNA (53), zatiaľ čo μVäzba NA-opioidného receptora je významne zvýšená v NAc škrupine, cinguláte, hipokampuse a locus coeruleus (15).

Jedným z najsilnejších neurochemických spoločných znakov medzi závislosťou od cukru a drogami zneužívania je ich účinok na extracelulárny DA. Charakteristickým znakom liekov, ktoré sa zneužívajú, je opakovaný nárast extracelulárnej DA, zatiaľ čo počas normálneho kŕmenia DA reakcia ustupuje po opakovanom vystavení jedlu (54). Keď sa potkany otriasajú na cukre, uvoľňovanie DA je opakujúce sa, čo môže spôsobiť, že mozog sa prispôsobí tak, ako je tomu u drogy zneužívania. Potkany, ktoré sú závislé na cukre, zjavne uvoľňujú DA každý deň, merané na d 1, 2 a 21 prístupu (55). Kontrolné potkany kŕmené cukrom alebo nepurifikovanou diétou ad libitum, potkany s prerušovaným prístupom len k nepurifikovanej strave alebo potkanom, ktorí ochutnávajú iba cukor 2, vyvinuli otupenú DA reakciu, ktorá je typická pre potravinu, ktorá stráca svoju novinku.

Odstúpenie od liekov, ako je morfín, nikotín a alkohol, je často sprevádzané zmenami rovnováhy DA / ACh v NAc: špecificky, DA klesá, zatiaľ čo ACh sa zvyšuje (56-58). Potkany, ktoré sa dotýkajú cukru, tiež vykazujú túto neurochemickú nerovnováhu v DA / ACh počas vysadenia. Tento výsledok nastáva, keď sa potkanom podá naloxón, aby sa vyzrážal abstinenčný príznak podobný opiátom (41) alebo po 36 h potravinovej deprivácie (23).

Iní uviedli podporné zistenia. Došlo k poklesu D₂ väzba receptora v NAc potkanov s prerušovaným prístupom k sacharóze a nepurifikovanej strave v porovnaní s potkanmi kŕmenými iba prerušovanou nepurifikovanou stravou (\ t59) a zmeny sa vyskytujú v akumulovanom DA fluktuácii a väzbe DA transportéra u potkanov udržiavaných na prerušovanom režime podávania cukru (12,60).

Existujú dôkazy o závislosti na kombinácii tukov alebo sladkých tukov?

Literatúra naznačuje, že podobne ako pri cukre, podobný stav podobný návyku sa môže objaviť s tukom. Le Magnen (29) poznamenal, že naloxón môže vyvolať vysadenie u potkanov kŕmených stravou v štýle kaviarne, ktorá obsahuje rôzne potraviny bohaté na tuky a cukor (napr. syr, sušienky, čokoládové lupienky). Viac nedávno, Teegarden a Bale (61) ukazujú, že myši, ktorým bol umožnený prístup k diéte s vysokým obsahom tuku alebo sacharidov ad libitum pre 4 wk a potom boli nútené zdržať sa averzívneho prostredia, aby získali prístup k svojim preferovaným potravinám. Dospeli k záveru, že stiahnutie takejto stravy zvyšuje stresový stav a prispieva k relapsu diét. Corwin a kolegovia tiež preukázali zvýšenie progresívneho pomeru odpovedajúceho u potkanov, ktoré sa otriasajú tukom (62).

Pokiaľ ide o neurochémiu, zdá sa, že prejedanie sa tuku má účinky na akumulátory DA a enkefalínu, ktoré sú podobné tým, ktoré boli pozorované pri prelievaní cukru. Obmedzená expozícia tuku (kukuričný olej) opakovane uvoľní DA v NAc a tento účinok je spôsobený chuťou oleja (63). Potkany s obmedzeným denným prístupom k diéte so sladkým tukom vykazujú významný pokles mRNA enkefalínu v NAc (64), podobné zisteniu uvedenému vyššie s cukrom (\ t53). Úloha opioidov v paraventrikulárnom jadre hypotalamu bola študovaná s použitím modelu falošného záchvatu (65) a zistenia to naznačujú dala²NMe-Phe⁴Gly-ol⁵-enkefalín zvyšuje príjem tukov u potkanov preferujúcich tuk, ale nemá žiadny účinok na potkany preferujúce sacharózu. Tieto výsledky poukazujú na komplexnú úlohu paraventrikulárnych jadrových opioidov v príjme potravy, pričom preferencia a nutričný typ ovplyvňujú schopnosť týchto zlúčenín meniť správanie.

Na základe tejto neurochémie a správania popísaného vyššie sa zdá logické, že prchanie tuku môže tiež spôsobiť návykové správanie. Údaje však nie sú jasné. Hoci sa uvádza, že tuk ponúkaný ad libitum vyvoláva určité návykové návyky (29,61), by sa mohli tieto účinky zvýšiť. Preskúmali sme, či sa objavia behaviorálne príznaky závislosti, keď zvieratá narážajú na rôzne diéty s vysokým obsahom tuku a kombinácie sladkého tuku. Testovali sme potkany s obmedzeným prístupom (12-h alebo 2-h) k diéte so sladkým tukom (Research Diets #12451, 45% tuku, 20% proteín, 35% sacharidov), 12-h prístup k sladkému tuku zmes (35.7% rastlinný tuk, 64.3% sacharóza), alebo 12-h prístup k rastlinnému tuku (100% Crisco zelenina skrátenie), všetko s nepurifikovanou diétou súbežne k dispozícii. Kontrolné skupiny boli kŕmené týmito diétami ad libitum alebo štandardnou nepurifikovanou diétou ad libitum. Po podávaní 21 – 25 d na diétu boli potkanom podávané subkutánne naloxón 3 mg / kg a potom boli pozorované somatické príznaky úzkosti a úzkosti vo zvýšenom plus bludisku. U žiadnej z týchto stravovacích možností bohatých na tuky sa nezistili žiadne signifikantné dôkazy o vysadení podobnom opiátom, a to ani v skupinách, ktoré dostávali potravu, ani u tých, ktorým sa podávala potrava ad libitum, aj keď tieto postupy priniesli pozitívne výsledky v našich predchádzajúcich správach s prelínaním cukru (41). V iných štúdiách sme sa pokúsili vyvolať príznaky spontánneho abstinenčného príznaku opiátov, pričom potrava zbavila potkany potravou 24 – 36 h. Opäť, aj keď uvádzame príznaky úzkosti a somatické indikácie úzkosti po pôste u potkanov, ktoré sa hemžia cukrom (23), toto nebolo pozorované u potkanov, ktoré boli v strave zdrojom s vysokým obsahom tuku.

Hoci sme nezaznamenali známky abstinenčného príznaku opiátov u potkanov potláčajúcich tuk, neznamená to, že nadmerný príjem tukov nemôže spôsobiť návykové správanie. Odstúpenie od zmluvy nie je nevyhnutným kritériom pre túžbu po drogách, pretože potravinová deprivácia nie je potrebná na túžbu po potravinách (37). Okrem toho rôzne triedy liečiv (napr. DA agonisti, opiáty) vedú k špecifickým behaviorálnym a fyziologickým abstinenčným príznakom. Môže sa teda stať, že rôzne makronutrienty môžu tiež produkovať rôzne abstinenčné príznaky. Treba ešte určiť, či môže alebo nemá byť závislá od tuku spôsobená iným návykovým správaním, vrátane krížovej senzibilizácie a abnormálnej motivácie spôsobenej abstinenciou.

Prečo sa príznaky abstinenčného príznaku opiátov objavujú s cukrom, ale nie s tlmeným tukom?

Relatívny nedostatok abstinenčných príznakov podobných opiátom po prejedaní tuku podčiarkuje význam opioidných systémov pri rozlišovaní cukrov a tukov a ich následných účinkov na správanie. Neuropeptid galanín (GAL) a jeho väzbové miesta sú exprimované v oblastiach mozgu, ktoré sú dôležité pre odmeňovanie liekov aj potravín (11). GAL sa považuje za peptid stimulovaný tukom, pretože jeho expresia je zvýšená v týchto oblastiach mozgu ako reakcia na jedlo s vysokým obsahom tuku (66). Okrem toho hypotalamická injekcia GAL podporuje v niektorých situáciách uprednostňovanie príjmu tuku pred uhľohydrátmi (67,68). Zaujímavé je, že periférna injekcia galónu, syntetického agonistu GAL, znižuje abstinenčné príznaky opiátov u myší závislých od morfínu (69). Jedna systémová injekcia galónu do GAL-knockoutovaných myší je dostatočná na zvrátenie niektorých biochemických zmien spôsobených podávaním morfínu (70). GAL teda môže byť endogénnym negatívnym regulátorom odmeňovania opiátov zmiernením niektorých behaviorálnych a neurochemických účinkov opiátov. Na základe týchto údajov je možné, že nedostatok abstinenčných príznakov podobných opiátom u potkanov potláčajúcich tuk môže byť spôsobený aktiváciou endogénnej GAL indukovanej tukom, ktorá môže inhibovať relevantné účinky opioidov.

Dôsledky pre poruchy príjmu potravy a obezitu

Začali sme tento článok s diskusiou o záchvate jedla k obezite. Zistenia so zvieracími modelmi, ktoré boli prezentované, naznačujú, že nadmerné jedenie cukru a možno dokonca aj tuku môže mať určité návykové vlastnosti. Nadúvanie cukru však neovplyvňuje telesnú hmotnosť, ale kombinácia sladkej a tukovej má za následok zvýšenie telesnej hmotnosti (22). Tuk môže byť teda makronutrientom, ktorý vedie k nadbytku telesnej hmotnosti, a sladká chuť môže byť do veľkej miery zodpovedná za produkciu návykovitého správania, ktoré zahŕňa abstinenčný syndróm.

Ďalšie články v tomto dodatku obsahujú odkazy (73-75).