Biol Psychiatry, Autorský rukopis; k dispozícii v PMC 2016 Apr 11.
Publikované v konečnom upravenom formulári ako:
Biol Psychiatry. 2013 May 1; 73 (9): 811-818.
Publikované online 2013 Jan 29. doi: 10.1016 / j.biopsych.2012.12.020
PMCID: PMC4827347
NIHMSID: NIHMS763035
Pozri komentár „Zvieracie modely vedú cestu k ďalšiemu pochopeniu závislosti na potravinách, ako aj poskytovaniu dôkazov, že drogy používané úspešne v závislostiach môžu byť úspešné pri liečbe prejedania sa"v Biol Psychiatry, zväzok 74 na strane e11.
abstraktné
Naše mozgy sú odolné voči reakciám a hľadajú okamžité odmeny. Nie je teda prekvapujúce, že sa mnohí ľudia prejedajú, čo v niektorých môže viesť k obezite, zatiaľ čo iní užívajú drogy, čo v niektorých môže viesť k závislosti. Aj keď je príjem potravy a telesnej hmotnosti pod homeostatickou reguláciou, keď je k dispozícii vysoko chutné jedlo, schopnosť odolávať nutkaniu jesť závesy závisí od sebaovládania. Neexistuje žiadny homeostatický regulátor na kontrolu príjmu liekov (vrátane alkoholu); regulácia spotreby drog je teda väčšinou poháňaná sebaovládaním alebo nežiaducimi účinkami (napr. upokojenie alkoholu). Narušenie v neurobiologických procesoch, ktoré sú základom citlivosti na odmenu a tých, ktoré sú základom inhibičnej kontroly, môže viesť k nutkavému príjmu potravy u niektorých jedincov a nutkavému príjmu liekov v iných. Tam je rastúci dôkaz, že narušenie energetickej homeostasis môže ovplyvniť obvody odmeňovania a že nadmerná spotreba odmeňovania potravín môže viesť k zmenám v odmeňovaní obvodov, ktoré majú za následok nutkavý príjem potravy podobný fenotypu videný so závislosťou. Výskum závislostí priniesol nové dôkazy, ktoré poukazujú na významné spoločné črty nervových substrátov, ktoré sú základom ochorenia závislého od závislosti a aspoň niektorých foriem obezity. Toto uznanie podnietilo zdravú diskusiu, aby sme sa pokúsili zistiť, do akej miery sa tieto komplexné a dimenzionálne poruchy prekrývajú a či hlbšie pochopenie presluchov medzi systémami homeostatiky a odmeňovania bude znamenať jedinečné príležitosti na prevenciu a liečbu obezity a obezity. drogová závislosť.
Závislosť a obezita odrážajú nerovnováhu v reakciách mozgu na odmeňovanie stimulov v životnom prostredí. Pre obezitu môže byť táto nerovnováha vyvolaná endokrinologickými abnormalitami, ktoré menia energetický prah a menia citlivosť na potravinové odmeny. Obezita však môže byť tiež výsledkom ľahkého prístupu k vysoko chutným potravinám, ktorých nadmerná konzumácia môže ovplyvniť homeostatickú signalizáciu a narušiť citlivosť na potravinovú odmenu. Opakovaná spotreba lieku na druhej strane môže priamo narušiť okruh odmien, jeho hlavný farmakologický cieľ. Preto je dopamínový (DA) systém, prostredníctvom mezoaccumbens / mesolimbic (odmena a emócie), mezostriatálne (zvyky, rutiny a pohyb) a mezokortikálne (výkonné funkcie) cesty, spoločným substrátom v neurobiológii oboch porúch (Obrázok 1).
Navrhujeme, aby tieto dve choroby zdieľali neurobiologické procesy, ktoré, ak sú narušené, môžu viesť k nutkavej spotrebe, pričom zahŕňajú aj jedinečné neurobiologické procesy. Uvádzame dôkazy o zdieľaných neurobiologických substrátoch a netvrdíme, že obezita je výsledkom závislosti na potravinách, ale že potravinová odmena zohráva rozhodujúcu úlohu pri prejedaní sa a obezite, pričom sa na ňu odkazuje ako na rozmernú zložku obezity.
Genetické presahy
Sociálne a kultúrne faktory prispievajú k epidémii obezity. Jednotlivé faktory však tiež pomáhajú určiť, kto sa v týchto prostrediach stane obéznym. Hoci genetické štúdie odhalili bodové mutácie, ktoré sú nadmerne zastúpené medzi obéznymi jedincami, obezita sa do značnej miery považuje za pod kontrolou polygénneho ochorenia. Najnovšia štúdia o celkovom genóme v celej skupine uskutočňovaná u 249,796 jedincov európskeho pôvodu identifikovala lokusy 32 spojené s indexom telesnej hmotnosti (BMI). Avšak tieto 32 loci vysvetlili len 1.5% rozptylu BMI (1,2), čo je situácia, pri ktorej je nepravdepodobné, že by sa zlepšila u väčších vzoriek z dôvodu zložitých interakcií medzi biologickými a environmentálnymi faktormi. To platí najmä vtedy, keď je potrava s vysokým obsahom kalórií široko dostupná, nielen ako zdroj výživy, ale aj ako silná odmena, ktorá sama o sebe podporuje stravovanie.
Možno, že rozšírenie rozsahu toho, čo chápeme genetickým rizikom obezity za gény spojené s energetickou homeostázou (3) zahrnúť gény, ktoré modulujú našu odozvu na životné prostredie, by zvýšilo percento BMI rozptylu vysvetlené génmi. Napríklad gény, ktoré ovplyvňujú osobnosť, môžu prispieť k obezite, ak narušia vytrvalosť potrebnú pre trvalú fyzickú aktivitu. Podobne, gény, ktoré modulujú výkonnú kontrolu, vrátane sebaovládania, môžu pomôcť v boji proti riziku prejedania sa v prostrediach bohatých na potraviny. To by mohlo vysvetliť asociáciu obezity s génmi zapojenými do DA neurotransmisie, ako je napr DRD2 Alela Taq I A1, ktorá bola spojená so závislosťou (4). Podobne sú na priesečníku medzi odmenou a homeostatickými dráhami gény, ako napríklad kanabinoidný receptor 1 (CNR1) gén, ktorého zmeny boli spojené s BMI a rizikom obezity vo väčšine štúdií (5), ako aj so závislosťou (6). V tejto súvislosti si tiež uvedomujeme, že endogénne opioidy sa podieľajú na hedonických reakciách na potraviny a lieky a že funkčný polymorfizmus A118G v géne μ-opioidného receptora (OPRM1) sa spája so zraniteľnosťou pri poruchách príjmu potravy \ t7) a alkoholizmu (8).
Molekulárne presahy: zameranie na dopamín
Rozhodnutie o jedle (alebo nie) nie je ovplyvnené len vnútorným stavom kalorickej rovnice, ale aj nehomeostatickými faktormi, ako sú chuť potravín a environmentálne podnety, ktoré spúšťajú podmienené reakcie. Posledné desaťročie odhalilo početné molekulárne a funkčné interakcie medzi homeostatickou a odmeňovacou úrovňou potravinovej regulácie. Konkrétne, niekoľko hormónov a neuropeptidov, ktoré sa podieľajú na energetickej homeostáze, ovplyvňujú dráhu odmeňovania DA (9). Vo všeobecnosti homeostatické orexigénne signály zvyšujú aktivitu DA buniek ventrálnej tegmentálnej oblasti (VTA), keď sú vystavené potravinovým stimulom, zatiaľ čo anorexigénne inhibujú DA vypaľovanie a znižujú uvoľňovanie DA (10). Okrem toho neuróny vo VTA a / alebo nucleus accumbens (NAc) exprimujú peptid podobný glukagónu-1 (11,12), ghrelín (13,14), leptín (15,16), inzulín (17), orexín (18) a receptory melanokortínu (19). Preto nie je prekvapujúce, že tieto hormóny / peptidy môžu ovplyvniť odmeňovanie odpovedí na drogy zneužívania. Takéto interakcie by mohli vysvetliť zistenia zmiernených reakcií na odmeňujúce účinky liekov na zvieracích modeloch obezity (20). Štúdie na ľuďoch tiež zistili inverzný vzťah medzi BMI a užívaním nelegálnych drog (21a nižšie riziko porúch užívania látok u obéznych jedincov (\ t22) vrátane nižších sadzieb nikotínu (\ t23) a marihuany (24) zneužitie. Okrem toho intervencie, ktoré znižujú BMI a znižujú plazmatické hladiny inzulínu a leptínu, zvyšujú citlivosť na psychostimulačné lieky (25) a bariatrická chirurgia obezity je spojená so zvýšeným rizikom relapsu po požití alkoholu a alkoholizmu (26). Celkovo vzaté, tieto výsledky silne naznačujú možnosť, že potraviny a lieky môžu súťažiť o prekrývajúce sa mechanizmy odmeňovania.
Fenoménne a neurobiologické prekrývanie sa medzi obezitou a závislosťou možno predpovedať na základe toho, že drogy zneužívania využívajú tie isté neuronálne mechanizmy, ktoré modulujú motiváciu a chuť hľadať a konzumovať potraviny (27). Keďže lieky aktivujú cesty odmeňovania mozgu účinnejšie ako potraviny, pomáha to vysvetliť (spolu s mechanizmami homeostatickej sýtosti) väčšiu schopnosť liekov vyvolať stratu kontroly a nutkavé konzumačné správanie. Brain DA dráhy, ktoré modulujú behaviorálne reakcie na environmentálne stimuly, hrajú centrálnu úlohu v obezite (aj v závislosti). Dopamínové neuróny (vo VTA aj substantia nigra) modulujú nielen odmenu, ale aj motiváciu a udržateľnosť úsilia potrebného na dosiahnutie správania potrebného na prežitie. V skutočnosti, myši s deficitom DA zomierajú hladom, pravdepodobne v dôsledku zníženej motivácie konzumovať potravu a dopĺňaním dorzálneho striata DA obnovuje kŕmenie a zachraňuje ich (28). Existuje ďalšia dráha DA (tuberoinfundibulárna dráha), ktorá sa premieta z hypotalamu do hypofýzy, ale nepovažujeme to tu za to, že sa ešte nezapojila do odmeňovania účinkov liekov (29), hoci môže byť ovplyvnený drogami zneužívania (30). Na dosiahnutie svojich funkcií dostávajú DA neuróny projekcie z oblastí mozgu, ktoré súvisia s autonómnymi reakciami (hypotalamus, ostrovček), pamäťou (hipokampus), emocionálnou reaktivitou (amygdala), vzrušením (talamus) a kognitívnou kontrolou (prefrontálna kôra) prostredníctvom rôzneho súboru neurotransmitery a peptidy (31). Predpokladá sa, že mnoho neurotransmiterov, ktorí sa podieľajú na správaní zameranom na drogy, sa tiež podieľa na príjme potravy (9).
Zo všetkých signálov, ktoré sa podieľajú na účinkoch potravín a liekov, bol DA najdôkladnejšie preskúmaný. Experimenty na hlodavcoch ukázali napríklad, že DA signály cez D1 receptory a D2 receptory (D2R) v dorzálnom striate sú potrebné na kŕmenie a iné stravovacie návyky (28). Napríklad pri prvom vystavení potravinovej odmeny sa streľba DA neurónov vo VTA zvyšuje s výsledným zvýšením uvoľňovania DA v NAc (32). S opakovanou expozíciou, DA neuróny prestanú strieľať, keď dostanú jedlo a oheň namiesto toho, keď sú vystavené stimulu, ktorý predpovedá dodanie potravy (33). Okrem toho, pretože zvýšenie DA vyvolané podmieneným stimulom predpovedá cenu správania, ktorú je zviera ochotné zaplatiť, aby to prijalo, to zabezpečí, že motivačný pohon (poháňaný DA signalizáciou) nastane skôr, ako zviera konzumuje samotnú potravu. Je zaujímavé, že keď tágo nevedie k očakávanej odmene za potravu, aktivita DA neurónov je inhibovaná, čím sa znižuje stimulačná hodnota pre cue (zánik). Živočíšne modely odmeňovania potravín a liekov ukázali, že po zániku sa správanie pre spotrebu drog alebo potravín môže spustiť buď vystavením tágo, odmene alebo stresorovi (34). Táto zraniteľnosť voči relapsu bola široko študovaná na zvieracích modeloch podávania liekov a odrážala neuroplastické zmeny v alfa-amino-3-hydroxy-5-metyl-4-izoxazol-propiónovej kyseline a Nglutamátergická signalizácia -metyl-D-aspartátového receptora (35). Z hľadiska odmeňovania liekov štúdie tiež ukázali, že nerovnováha medzi signalizáciou (zvýšenou) receptora D1 a signalizáciou (zníženou) receptora D2 uľahčuje kompulzívny príjem liekov (36); Dalo by sa predpovedať, že podobná nerovnováha môže uprednostňovať nutkavý príjem potravy. Táto možnosť je v súlade s nedávnou správou, v ktorej antagonista podobný D1 blokuje a antagonista podobný D2 zvýšil opätovné obnovenie správania, ktoré hľadá potravu (37).
Súhrnne, tieto výsledky naznačujú, že homeostatické obvody sa vyvinuli tak, aby využívali dopaminergné obvody na dosiahnutie správneho správania pri kŕmení nielen s vlastnosťami kondicionovania / odmeňovania, ktoré spočiatku zahrňovali ventrálne striatum, ale aj s následným využitím dorzálnych výstupov striata do kortikálnych štruktúr. priamo zapojený do motivácie spojenej s motorickými reakciami potrebnými pre správanie zamerané na ciele (38).
Neurocircuitry a Behavioral Overlaps
Drvivá túžba hľadať a konzumovať drogu v závislosti zahŕňa narušenie nielen systému odmeňovania, ale aj iných okruhov, vrátane interoception, inhibičnej kontroly, regulácie nálady a stresu a pamäte (39). Možno tvrdiť, že tento neurocirkuitický model závislosti sa vzťahuje aj na určité typy obezity.
Odmena, kondicionovanie a motivácia
Drogy zneužívania práce aktiváciou obvodu odmeňovania DA, ktorý, ak je chronický, u zraniteľných jedincov, môže viesť k závislosti. Niektoré potraviny, najmä tie, ktoré sú bohaté na cukry a tuky, sú tiež silne odmeňujúce (40) a môže vyvolať návykové správanie u laboratórnych zvierat (\ t41) a ľudí (27). Potraviny s vysokým obsahom kalórií môžu podporovať prejedanie (tj jesť, ktoré je oddelené od energetických potrieb) a spúšťať naučené asociácie medzi stimulom a odmenou (kondicionovaním). Táto vlastnosť chutných potravín bola evolučne výhodná, keď bolo jedlo vzácne, ale v prostrediach, kde sú takéto potraviny bohaté a všadeprítomné, je to nebezpečná zodpovednosť. Chutné potraviny, ako napríklad drogy zneužívania, predstavujú silný environmentálny spúšťač, ktorý u zraniteľných jedincov má potenciál uľahčiť alebo zhoršiť vznik nekontrolovaného správania.
U ľudí sa požitie chutných potravín uvoľní DA v striate v pomere k hodnotám príjemnosti jedla (42) a aktivuje systém odmeňovania (43). V súlade s predklinickými štúdiami, zobrazovacie štúdie tiež ukázali, že anorexigénne peptidy (napr. Inzulín, leptín, peptid YY) znižujú citlivosť systému odmeňovania mozgu na potravinovú odmenu, zatiaľ čo orexigénne (napr. Ghrelín) ho zvyšujú [pozri prehľad44)]. Prekvapivo, tak závislí, ako aj obézni jedinci vykazujú menšiu aktiváciu okruhov odmeňovania, keď dostanú liek, resp.45). Toto je kontraintuitívne, pretože sa predpokladá, že zvýšenia DA sú sprostredkujúce odmeňujúce hodnoty odmien za lieky a potraviny; preto by otupené reakcie DA počas konzumácie mali predpovedať behaviorálny zánik. Keďže to nie je to, čo je vidieť na klinike, bolo naznačené, že otupená aktivácia DA konzumáciou (liečiva alebo potravy) by mohla vyvolať nadmernú spotrebu, aby sa kompenzovala otupená odozva okruhu odmien (46). Predklinické štúdie, ktoré preukázali, že znížená aktivita DA vo VTA má za následok dramatický nárast konzumácie potravín s vysokým obsahom tuku (47) túto hypotézu čiastočne podporujú.
Na rozdiel od otupených odmien počas odmeňovania, závislí aj obézni jedinci vykazujú citlivé reakcie na podmienené podnety, ktoré predpovedajú odmenu za lieky alebo potraviny. Veľkosť týchto DA nárastov u závislých subjektov predpovedá intenzitu cue-indukovaných túžob (48) a na zvieratách predpovedajú úsilie, ktoré je zviera ochotné vyvinúť na získanie lieku (49). V porovnaní s jedincami s normálnou telesnou hmotnosťou, obézni jedinci, ktorí sledovali snímky s vysokým obsahom kalórií (stimuly, ktorým sú podmienení), vykazovali zvýšenú aktiváciu v oblastiach odmeňovacích a motivačných obvodov (NAc, dorzálne striatum, orbitofrontálny kortex [OFC], predný cingulačný kortex [ACC], amygdala, hippocampus a insula) (50). Podobne, u obéznych jedincov s poruchou prejedania jedla, vyššie uvoľňovanie DA - keď bolo vystavené podnetom na jedlo - bolo spojené so závažnosťou poruchy (51).
Rozsiahle glutamátergické aferenty na DA neuróny z oblastí zapojených do spracovania odmeny (NAc), kondicionovania (amygdala, hipokampus, prefrontálny kortex) a atribútu saliencie (orbitofrontálny kortex) modulujú ich aktivitu v reakcii na podmienené podnety (31). Konkrétnejšie, projekcie z amygdaly, hipokampu a OFC na DA neuróny a NAc sa podieľajú na podmienených reakciách na potraviny (52) a drog (53). Skutočne, zobrazovacie štúdie ukázali, že keď boli neobézni mužskí pacienti požiadaní, aby inhibovali svoju túžbu po jedle, keď boli vystavení potravinám, znížili aktivitu v amygdale, OFC, hippocampus, insula a striatum; a zníženie OFC boli spojené so znížením túžby po jedle (54). Podobná inhibícia aktivity OFC (a NAc) bola pozorovaná u pacientov užívajúcich kokaín, keď boli požiadaní, aby inhibovali chuť k jedlu počas vystavenia kokaínovým podnetom (55). V porovnaní s potravinovými podnetmi sú však návyky na drogy silnejším spúšťačom správania, ktoré sa snaží o posilnenie posilňovača po období abstinencie. Akonáhle je zaniknuté, správanie zosilnené liečivom je omnoho citlivejšie na obnovenie vyvolané stresom ako správanie posilnené potravou (56). Stres je však spojený so zvýšenou konzumáciou chutných potravín a prírastkom hmotnosti a potencovanou aktiváciou OFC na odmeňovanie potravín (57).
Zdá sa, že DA aktivácia striata podnetmi (vrátane súvislostí s drogami) je spojená s túžbou (chcem), ako spúšťač správania zameraného na konzumáciu požadovanej odmeny. DA tiež moduluje motiváciu a vytrvalosť (58). Vzhľadom k tomu, že užívanie drog sa stáva hlavnou motivačnou silou v závislosti, závislí jedinci sú vzbudení a motivovaní procesom získavania drogy, ale sú stiahnutí a apatickí, keď sú vystavení aktivitám nesúvisiacim s drogami. Táto zmena bola študovaná porovnaním aktivácie mozgu v prítomnosti alebo neprítomnosti podnetov pre liečivá. Na rozdiel od poklesu prefrontálnej aktivity hlásenej u detoxikovaných užívateľov užívajúcich kokaín, keď nie sú stimulované liekmi alebo liekmi.59)], ventrálne a mediálne prefrontálne oblasti (vrátane OFC a ventrálneho ACC) sa aktivujú vystavením stimulom indukujúcim túžbu (lieky alebo podnety) (60,61). Tiež, keď subjekty závislé od kokaínu úmyselne inhibovali túžbu, keď boli vystavené návykom na drogy, tí, ktorí boli úspešní znížili metabolizmus v mediálnom OFC (proces motivačnej hodnoty zosilňovača) a NAc (predpovedá odmenu) (55), v súlade so zapojením OFC, ACC a striatum do zvýšenej motivácie obstarať liek pozorovaný v závislosti. OFC sa podobne podieľa na pripisovaní významnej hodnoty potravinám (62), ktoré pomáhajú posúdiť jeho očakávanú príjemnosť a chutnosť ako funkciu jej kontextu. Subjekty s normálnou hmotnosťou vystavené potravinovým podnetom vykazovali zvýšenú aktivitu v OFC, ktorá bola spojená s túžbou po jedle (63). Existujú dôkazy, že OFC podporuje aj podmienené kŕmenie vyvolané cue (64) a že prispieva k prejedaniu, bez ohľadu na hladové signály (\ t65). Skutočne, niekoľko línií výskumu podporuje funkčné spojenie medzi poškodením OFC a poruchou príjmu potravy, vrátane hlásenej asociácie medzi disinhibovaným jedlom u obéznych adolescentov a zníženým objemom OFC (66). Naopak, väčšie objemy mediálneho OFC boli pozorované u pacientov s bulímiou nervózou a pri poruchách jesťenia s jedlom (67a poškodenie OFC u opíc rhesus má za následok hyperfágiu (68).
Vznik cue-podmienených túžob a motivačnej motivácie pre odmenu, ktoré sa pre potraviny vyskytujú aj u zdravých jedincov, ktorí sa nepreháňajú (69), neboli by tak zničujúce, keby neboli spojené s rastúcim deficitom v schopnosti mozgu inhibovať maladaptívne správanie.
Sebakontrola a schopnosť odolávať pokušeniu
Schopnosť inhibovať prepotentné reakcie a vyvíjať sebakontrolu prispieva k schopnosti jednotlivca potlačiť nevhodné správanie, ako je užívanie drog alebo jesť za bodom sýtosti, čím moduluje zraniteľnosť voči závislosti alebo obezite (resp.70,71). Predklinické a klinické štúdie naznačujú, že poruchy v striatálnej DA signalizácii môžu narušiť sebaovládanie, ako je opísané nižšie.
Zobrazovacie štúdie ukázali, že znížená dostupnosť striatálnych receptorov D2R je konzistentnou abnormalitou v širokom spektre drogových závislostí, a to taká, ktorá môže pretrvávať mesiace po detoxikácii [pozri59)]. Podobne predklinické štúdie ukázali, že opakovaná expozícia lieku je spojená s dlhodobým znížením hladín striatálneho D2R a signalizáciou (72,73). Receptory D2 sprostredkovávajú v striatu signalizáciu prostredníctvom nepriamej dráhy, ktorá moduluje frontokokortálne oblasti, a jej down-regulácia zvyšuje senzibilizáciu liekov na zvieracích modeloch (74), \ tkeďže jeho regulácia smerom nahor narúša spotrebu drog (\ t75). Okrem toho inhibícia striatálneho D2R alebo aktivácia striatálnych neurónov exprimujúcich receptor D1 (sprostredkovaná signalizácia v striatálnej priamej dráhe) zvyšuje citlivosť na odmeňovanie liekov (74). Dysregulácia striatálneho D2R signalizácie sa tiež podieľa na obezite (76,77a nutkavého príjmu potravy u obéznych hlodavcov (78). Avšak rozsah, v akom existujú podobné opačné regulačné procesy pre priame (znížené) a nepriame (zvýšené) cesty v obezite, zostáva nejasný.
Zníženie striatálneho D2R v závislosti a obezite je spojené so zníženou aktivitou v prefrontálnych oblastiach zapojených do atribútu saliencie (OFC), detekcie a inhibície chýb (ACC) a rozhodovania (dorsolaterálny prefrontálny kortex) (73,79,80). Nesprávna regulácia pomocou D2R-sprostredkovanej DA signalizácie týchto frontálnych oblastí u závislých a obéznych subjektov by teda mohla byť základom pre zvýšenú motivačnú hodnotu liekov alebo potravín a ťažkosti s ich odolávaním (70,71). Okrem toho, pretože poruchy v OFC a ACC sú spojené s kompulzívnym správaním a impulzívnosťou, zhoršená modulácia dopamínu v týchto oblastiach pravdepodobne prispieva k kompulzívnemu a impulzívnemu modelu príjmu liečiva (závislosti) alebo príjmu potravy (obezity).
Podobne aj preexistujúca dysfunkcia prefrontálnych oblastí by mohla byť tiež základom zraniteľnosti pri nadmernej konzumácii drog alebo potravín, ktorá by sa ďalej zhoršila znížením striatálneho D2R (vyvolaného liečivom alebo stresom; nie je jasné, či obezogénne diéty znižujú striatálny D2R ). Skutočne sme ukázali, že subjekty, ktoré napriek vysokému genetickému riziku alkoholizmu (pozitívna rodinná anamnéza alkoholizmu) neboli alkoholikmi, mali vyššie ako normálne striatálne D2R, ktoré bolo spojené s normálnym prefrontálnym metabolizmom (81), ktoré by ich mohli chrániť pred alkoholizmom. Zaujímavé je, že nedávna štúdia súrodencov nezlučiteľná s ich závislosťou od stimulantov zistila, že OFC závislých súrodencov je výrazne nižšia ako u neaddikovaných súrodencov alebo kontrolných subjektov (82).
Údaje zo zobrazovania mozgu tiež podporujú názor, že štrukturálne a funkčné zmeny v oblastiach mozgu, ktoré sa podieľajú na výkonnej (vrátane inhibičnej) funkcie, sú spojené s vysokým BMI u inak zdravých jedincov. Štúdia magnetickej rezonancie u starších žien napríklad zistila negatívnu koreláciu medzi BMI a objemom šedej hmoty (vrátane frontálnych oblastí), ktorá v OFC korelovala s poruchou výkonnej funkcie (83). V iných štúdiách sa zistilo významné zníženie prietoku krvi v prefrontálnom kortexe spojenom s vyššou hmotnosťou u zdravých kontrolných subjektov (\ t84,85) a funkčná štúdia magnetickej rezonancie ukázala zhoršenú výkonnú funkciu u obéznych žien (\ t86). Podobne u zdravých kontrolných subjektov BMI negatívne koreluje s metabolickou aktivitou v prefrontálnych oblastiach, pre ktoré aktivita predpovedala skóre na testoch výkonnej funkcie (87). Je zaujímavé, že úspešní dieters aktivujú prefrontálne regióny zapojené do inhibičnej kontroly (dorsolaterálny prefrontálny kortex a OFC) počas jedenia (88). Tieto a ďalšie štúdie dokazujú koreláciu medzi výkonnou funkciou a závislosťou a rizikom obezity / fenotypmi a ďalší výskum pomôže objasniť podrobnosti, ako aj rozdiely medzi týmito fenotypmi.
Je zrejmé, že individuálne rozdiely vo výkonnej funkcii môžu u niektorých jedincov predstavovať prodromálne riziko neskoršej obezity (89). Zaujímavé je, že prierezové skúmanie schopnosti detí samoregulovať sa, riešiť problémy a zapojiť sa do cieľového zdravotného správania ukázalo, že výkonnosť výkonných funkcií je negatívne korelovaná nielen s užívaním látok, ale aj s konzumáciou potravín s vysokým obsahom kalórií. a so sedavým správaním (90).
Informovanosť o interoceptívnych signáloch
Stredná izolácia zohráva rozhodujúcu úlohu pri túžbe po potravinách, kokaíne a cigaretách (91-93). Jeho význam v závislosti bol zdôraznený, keď štúdia zistila, že fajčiari, ktorí utrpeli mozgovú príhodu, ktorá poškodila ostrovček, boli schopní prestať ľahko a bez toho, aby zažili buď túžbu alebo relaps (94). Ostrov, najmä jeho predné regióny, je vzájomne prepojený s niekoľkými limbickými regiónmi a podporuje interoceptívne funkcie, integruje autonómne a viscerálne informácie s emóciami a motiváciou a poskytuje vedomé uvedomenie si týchto nutkaní (95). V súlade s touto hypotézou mnohé zobrazovacie štúdie ukazujú rozdielnu aktiváciu izolácie počas túžby (95). V súlade s tým bola reaktivita izolátu navrhnutá ako biomarker na pomoc pri predpovedaní relapsu (96).
Izola je tiež primárnou oblasťou chuti, ktorá sa podieľa na mnohých aspektoch stravovacích návykov, ako je chuť. Okrem toho, rostrálna insula (pripojená k primárnej chuťovej kôre) poskytuje OFC informácie, ktoré ovplyvňujú jej multimodálnu reprezentáciu príjemnosti alebo hodnoty odmeny prichádzajúcich potravín (97). Vzhľadom na to, že sa izolácia nachádza v interoceptívnom zmysle tela, v emocionálnom vedomí (98) a motiváciou a emóciami (97), prínos insulózneho poškodenia obezity by nemal byť prekvapujúci. Skutočne, gastrická distenzia vedie k aktivácii zadného laloku, čo je pravdepodobne odrazom jeho úlohy v uvedomovaní si telesných stavov (v tomto prípade plnosti) (99). Okrem toho u chudých jedincov, ale nie u obéznych jedincov, viedla distenzia žalúdka k aktivácii amygdaly a deaktivácii predného laloku (100). Nedostatok amygdalarnej odozvy u obéznych jedincov by mohol odrážať tupé interceptívne vnímanie telesných stavov spojených so sýtosťou (plný žalúdok). Napriek tomu, že modulácia ostrovnej aktivity DA bola nedostatočne preskúmaná, uznáva sa, že DA sa podieľa na odpovediach na ochutnávku chutných potravín, ktoré sú sprostredkované cez ostrovček.101). V skutočnosti, u ľudí, ochutnávka chutných potravín aktivovala oblasti ostrovov a stredného mozgu (102,103). Okrem toho sa zdá, že DA signalizácia je tiež nevyhnutná na snímanie obsahu kalórií v potravinách. Keď napríklad ženy s normálnou hmotnosťou ochutnali sladidlo s kalórmi (sacharózou), aktivovali sa obidve oblasti stredného mozgu, ako aj oblasti DA, zatiaľ čo ochutnávka sladidla bez obsahu kalórií (sukralóza) aktivovala len ostrovček (103). Obézni jedinci vykazujú väčšiu ochabnutosť ako normálne kontrolné subjekty, keď ochutnávajú tekuté jedlo s cukrom a tukom (102). Naproti tomu jedinci, ktorí sa zotavili z mentálnej anorexie, vykazujú pri ochutnávaní sacharózy menšiu insulárnu aktiváciu a nie sú spojené s pocitom príjemnosti s insulóznou aktiváciou, ako bolo pozorované u kontrolných subjektov (104).
Temná strana návykovej dimenzie
Temnú stránku závislosti pôvodne navrhli Koob a Le Moal (105) opísali prechod, ktorý jednotlivci závislí od drog zažívajú medzi počiatočným, príjemným užívaním drog a tým, ktorý pri opakovanom používaní vedie k spotrebe liekov na zmiernenie negatívnych emocionálnych stavov. Viac nedávno, Parylak et al. (106) navrhli, že podobný prechod sa môže vyskytnúť v závislosti od potravín s vystavením obezogénnym potravinám. Poukázali na to, že tak v drogovej závislosti, ako aj v niektorých prípadoch obezity alebo porúch príjmu potravy môže stres a negatívne nálady (depresia, úzkosť) vyvolať nutkavú drogu (závislosť) alebo príjem potravy u ľudí (obezita a poruchy príjmu potravy). Ich model poukazuje na dôležitosť mozgových okruhov, ktoré modulujú reaktivitu stresu a protirečivosť, ktoré sú zosilnené po opakovaných expozíciách drogami, ale aj po občasnom prístupe k chutným potravinám. Centrálne pre ich model je zvýšená citlivosť rozšírenej amygdaly a zvýšená signalizácia prostredníctvom faktora uvoľňujúceho kortikotropín a peptidov súvisiacich s faktorom uvoľňujúcim kortikotropín, ktoré sprostredkovávajú odpovede na stres.
Súbežne sa zistilo, že habenula sprostredkováva inhibíciu VTA DA neurónov, keď sa očakávané odmeny neuskutočnia (107) tiež implikuje tento región v tom, že prispieva k takýmto antirewardovým obvodom. Zvýšená citlivosť habenula, ako dôsledok chronickej expozície liečiva, by teda mohla byť základom väčšej reaktivity na podnety liečiva a tiež prispievať k dysforickým stavom počas vysadenia. Aktivácia laterálneho habenula na zvieracích modeloch závislosti od kokaínu alebo heroínu sa spája s relapsom (108,109). Habenula sa tiež podieľa na odmeňovaní potravy: neuróny v rastrómovom tegmentálnom jadre, ktoré dostávajú hlavný vstup z laterálneho habenula, projektujú neuróny VTA DA a sú aktivované po deprivácii potravy (110). Tieto zistenia sú v súlade s úlohou laterálneho habenula pri sprostredkovaní odpovedí na averzívne podnety alebo stavy, ako sú tie, ktoré sa vyskytujú počas diéty alebo vysadenia lieku.
Zhrnutie a dôsledky
Ľudský mozog je komplexný biologický systém, ktorý je organizovaný vo vrstvenej architektúre interaktívnych sietí, niekedy nazývaných bowtie (111), pričom zužujúci sa lievik mnohých potenciálnych vstupov konverguje na relatívne malý počet procesov predtým, než sa znova rozprestrie do rôznorodosti výstupov. Správanie sa pri jedení predstavuje skvelý príklad tejto architektúry, kde hypotalamus je centrálnym uzlom metabolického motýlika (Obrázok 2A) a jadrá stredného mozgu (VTA a substantia nigra) a ich projekčné oblasti (NAc; amygdala; hipokampus; dorzálne striatum; a prefrontálne, motorické a temporálne kortikuly) predstavujú centrálny uzol systému, ktorý reaguje na výrazné vonkajšie podnety (vrátane liekov). a potravín), ako aj príslušné vnútorné signály (tj hlad, smäd) (Obrázok 2B). Tieto dva systémy je možné zobraziť ako príklady vnorených vrstevníkových architektúr (111), v ktorom DA bowtie podporuje vnútorné signály sprostredkované hypotalamickou signalizáciou (Obrázok 2C). Tento model pomáha vysvetliť početné príklady kontaktných bodov medzi obezitou a závislosťou, z ktorých niektoré boli v tomto prehľade zvýraznené.
Stratégie, ktoré si požičiavajú od úspešných stratégií prevencie a liečby závislosti, môžu byť preto užitočné pri obezite. Budúci výskum v tejto oblasti by mal zahŕňať sociálne a politické stratégie na zníženie dostupnosti obezogénnych potravín (obmedzenie predaja, zvýšenie ich nákladov), zvýšenie prístupu k alternatívnym posilňovačom (zdravé potraviny, ktoré môžu súťažiť v cenách za potraviny s vysokým obsahom kalórií a prístup k fyzickým potravinám). aktivity) a rozvíjať vzdelávanie (využívanie škôl, rodín a komunít). Podobne by sa výskum v oblasti liečby mohol zamerať na klinické a sociálne stratégie na zníženie posilňujúcich vlastností potravín a obnovenie / zlepšenie odmeňovacích vlastností alternatívnych posilňovačov (začlenenie sociálnych odmien, fyzickej aktivity, nepredvídaných okolností), inhibovanie podmienených naučených združení (uhasenie podmienených reakcií, učenie sa nových asociácií), znižovanie reaktivity stresu a zlepšovanie nálady (fyzická aktivita, kognitívna terapia) a posilňovanie všeobecnej samokontroly (kognitívna a behaviorálna liečba). Translačné aspekty, ktoré vyplývajú z uznania prekrývajúceho sa charakteru týchto chorôb, predstavujú len jeden z niekoľkých možných budúcich smerov výskumu uvedených v tomto prehľade (Tabuľka 1).
Hovorí sa, že dve najväčšie ohrozenia verejného zdravia, ktorým je možné predísť (fajčenie a obezita), zahŕňajú okruh odmien, ktorý motivuje jednotlivcov k tomu, aby konzumovali odmeny napriek tomu, že škodia zdraviu. Riešenia oboch týchto epidémií si okrem individuálnych prístupov na mieru budú vyžadovať rozsiahle iniciatívy v oblasti verejného zdravia, ktoré podporujú inteligentné zmeny v životnom prostredí.
Poďakovanie
Tento výskum bol podporený Národnými inštitútmi zdravia (intramurálny výskumný program Národného inštitútu pre alkoholizmus a zneužívanie alkoholu).
poznámky pod čiarou
Autori neuvádzajú žiadne biomedicínske finančné záujmy ani potenciálne konflikty záujmov.
Referencie