Debelost in zasvojenost: Nevrobiološka prekrivanja. (2012) Nora Volkow

Obes Rev. 2012 september 27. doi: 10.1111 / j.1467-789X.2012.01031.x.

Volkow ND, Wang GJ, Tomasi D, Baler RD.

ključne besede:

  • Zasvojenost;
  • dopamin;
  • debelost;
  • prefrontal korteks

Povzetek

Zdi se, da imata odvisnost od drog in debelost več lastnosti. Oboje je mogoče opredeliti kot motnje, pri katerih je prepoznavnost določene vrste nagrade (hrane ali mamil) pretirana glede na nagrade in na njihov račun. Tako zdravila kot hrana imajo močne ojačevalne učinke, ki jih deloma posredujejo nenadni porasti dopamina v možganskih centrih za nagrajevanje. Naglo povečanje dopamina pri ranljivih posameznikih lahko preglasi možganske homeostatske mehanizme nadzora. Te vzporednice so vzbudile zanimanje za razumevanje skupnih ranljivosti med zasvojenostjo in debelostjo.

Predvidoma so sprožili tudi vroče razprave. Zlasti študije slikanja možganov začenjajo odkrivati ​​skupne značilnosti teh dveh stanj in ločujejo nekatere prekrivajoče se možganske sklope, katerih disfunkcije lahko temeljijo na opaženih primanjkljajih.

Kombinirani rezultati kažejo, da tako pri debelih kot pri odvisnikih od drog trpijo motnje v dopaminergičnih poteh, ki uravnavajo nevronske sisteme, povezane ne le z občutljivostjo za nagrajevanje in spodbujevalno motivacijo, temveč tudi s kondicijo, samokontrolo, stresno reaktivnostjo in interocepcijsko zavestjo.

Vzporedno tudi študije navajajo razlike med njimi, ki se osredotočajo na ključno vlogo, ki jo periferni signali, povezani s homeostatičnim nadzorom, izvajajo pri vnosu hrane. Tu se osredotočimo na skupne nevrobiološke podlage debelosti in odvisnosti.

Okrajšave 

  • D2R
  • dopaminski receptor 2
  • DA
  • dopamin
  • NAc
  • nucleus accumbens

Ozadje

Zloraba drog posega po nevronskih mehanizmih, ki modulirajo motivacijo za uživanje hrane, zato ne preseneča, da prihaja do prekrivanja nevronskih mehanizmov, povezanih z izgubo nadzora in preveliko porabo vnosa hrane, kar se kaže pri debelosti in kompulzivnem vnosu. drog, ki jih opazimo v odvisnosti.

Ključnega pomena za te dve patologiji je motenje možganskih dopaminskih poti (DA), ki modulirajo vedenjske odzive na spodbudo iz okoljajaz. Dopaminski nevroni prebivajo v jedrih srednjega možganov (ventralno tegmentalno območje ali VTA in substantia nigra pars compacta ali SN), ki štrlijo v striatalno (jedro accumbens ali NAc in dorzalni striatum), limbično (amigdala in hipokampus) in kortikalne regije (predfrontalna skorja, cingulati gyrus, časovni pol) in modulirati motivacijo in trajnost napora, potrebnega za doseganje vedenj, potrebnih za preživetje. To za dosego svojih funkcij nevroni DA prejemajo projekcije iz možganskih regij, ki sodelujejo z avtonomnimi odzivi (tj. hipotalamus, možganskim deblom), spominom (hipokampus), čustveno reaktivnostjo (amigdala), vzburjenjem (talamus) in kognitivnim nadzorom (predfrontalna skorja in cingulat) skozi ogromno niz nevrotransmiterjev in peptidov.

Tako ni presenetljivo, da nevrotransmiterji, ki so vpleteni v vedenje iskalcev drog, vključujejo tudi vnos hrane in, nasprotno, da peptidi, ki uravnavajo vnos hrane, vplivajo tudi na krepitev učinkov zdravil (Tabele 1 in 2). V presenetljivem nasprotju z zdravili, katerih delovanje sprožijo njihovi neposredni farmakološki učinki na možgansko nagrajevalno pot DA (NAc in ventralni palidum), uravnavanje prehranjevalnega vedenja in s tem odzivi na hrano modulirajo številni periferni in centralni mehanizmi, ki neposredno ali posredno posredujejo informacije na možgansko pot nagrajevanja DA s posebno vidno vlogo hipotalamusa (sl. 1).

ugotovimo    

Slika 1. Shematski prikaz močno medsebojno povezanega sistema, ki vpliva na vnos hrane in zdravil. Vključuje peptide in hormone, ki se odzivajo na hrano, energijske homeostatske strukture v hipotalamusu, jedro dopaminskega reaktivnega sistema v ventralnem tegmentalnem območju in striatumu ter različna kortikalna področja, zadolžena za obdelavo, motorične in kognitivne informacije. V nasprotju z zdravili, katerih učinki se izvajajo neposredno na ravni dopaminske poti možganske nagrade, hrana vpliva najprej na več perifernih in centralnih mehanizmov, ki neposredno in posredno prenašajo informacije na možgansko pot nagrajevanja DA. Hipotalamus ima pri tem še posebej pomembno vlogo, čeprav je močno vpleten tudi v nagrajevanje drog [225].

Tabela 1. Peptidi, ki uravnavajo vnos hrane, lahko vplivajo tudi na krepitev učinkov zlorabe drog
Endokrini hormoniizvorNehipotalamični mehanizemPovezava z drogami / nagradami
Orexigenic
GrelinželodecAmygdala, OFC, sprednja izola, striatum [161]. Preko GHS-receptorja 1a ghrelin vpliva tudi na spomin, učenje in nevrozaščito [162].Za nagrado za alkohol je potreben centralni grelin [163]
OrexinBočni hipotalamusOlajša dolgotrajno potenciranje v nevronih VTA DA, odvisno od glutamata [164]Vloga v ponovni vzpostavitvi zaradi kokaina [165] in v mestu, ki je odvisen od morfina [166]
MelanokortinhipotalamusMC4R se sočasno izrazi z receptorjem za dopamin 1 (D1R) v ventralnem striatumu [167].Različice 2 tipa receptorja za melanokortin so bile povezane z zaščitnim učinkom zaradi odvisnosti od heroina v Hispanics [168]
Nevropeptid Y (NPY)hipotalamusNajdeni so bili NPY receptorji (Y1, Y2, Y4 in Y5) v različnih limbičnih strukturah, kar je skladno z njegovo udeležbo pri debelosti in uravnavanju čustvenih stanj. [169, 170].Igra vlogo pri pitju alkohola, umiku in odvisnosti. NPY modulira odvisnost od alkohola [163, 171].
Anoreksigene
LeptinFat

Hipotalamične projekcije na VTA.

Tudi v otoški skorji [172], NAc [173], lateralno septalno jedro, medialno predoptično območje in linearno rostralno jedro [38, 174].

Alkohol [175]

Zdi se, da ima Leptin kritično vlogo pri signalizaciji DA mezoakumulacij, saj prispeva tudi k vključevanju ne motinega vedenja [176]. Kronična infuzija ICV leptina v ad libitum hranjene podgane reverzibilno potencialno vplivajo na d-AMP [177].

insulinTrebušna slinavkaHipotalamične projekcije na VTA. Kognitivna regulacija v hipokampusu [178].Stimulans je zvišal raven insulina v PCZ-induciranem modelu shizofrenije [179]
Glukagonu podoben peptid-1 (GLP-1) [180]

Tanko črevo

Ustni okusni rezanci

Nekateri anoreksični učinki se kažejo na ravni mezloimbičnega sistema nagrajevanja [181]Exendin, agonist receptorjev GLP-1 modulira vedenjsko aktivacijo z amfetaminom [182]
Holecistokinin (CCK)Tanko črevo (dvanajstnik in ilealne celice).Zdi se, da se porazdelitev receptorjev CCK znatno prekriva z opioidom [183] in dopamin [184] sistemi v limbičnem sistemu.DA - interakcije CCK v akumulatorjih Nucleus prispevajo k vedenju psihostimulantnih nagrad [185, 186] [184]. Odrasle podgane OLETF (CCK-1 KO) kažejo spremenjeno signalizacijo D2R (lupina NAc), podobno preobčutljivosti, ki jo povzroča droga, kar kaže na povezavo z njihovo naklonjenostjo za saharozo in nenormalni odziv na hrepenenje [187].
Peptid YY (PYY)Endokrine celice ileuma in debelega črevesaCaudolateral OFC, ACC in ventral striatum. Visok plazemski PYY posnema nahranjeno stanje: spremembe nevronske aktivnosti znotraj kavbolateralnega OFC napovedujejo hranjenje obnašanja neodvisno od obrokov povezanih s senzoričnimi izkušnjami. Pod nizkim PYY hipotalamična aktivacija napoveduje vnos hrane. Po obroku PPY preklopi regulacijo vnosa hrane s homeostatske na hedonsko [188],(Ni najdenega)
Galanin (GAL)CNS

Antinociceptivni učinki galanina v jedru [189] amygdala [190].

Močan modulator nevrotransmisije serotonina v možganih [191].

Alkohol, nikotin [192]. GAL poveča porabo maščobe ali alkohola, kar spodbuja izražanje GAL, kar vodi do čezmerne porabe [193].
Prepis s kokainom in amfetaminom (CART) [194]Široko izražen v centralnem živčnem sistemuNAc lupina. akumbalne projekcije na lateralni hipotalamus [195]Modulacija vezja opioidno-mezolimbično-dopamina in / ali odzivi na kokain in amfetamin [196]
Kortikotropin sproščajoči hormon (CRH)Paraventrikularno jedro (PVN)Amigdalarno izražanje CRH pri podganah modulira akutni stres [197] in odvisnosti od konoplje [198].CRF receptorji in stres, ki ga povzroča stres, do kokaina [199] in alkohol [200].
OksitocinParaventrikularno jedro (PVN)Oksitocin lahko modulira razvoj amigdalarja in volumen [201]Oksitocin modulira CPP, povzročen z metamfetaminom: navzdol (med izumrtjem) ali navzgor (med ponovno vzpostavitvijo) [202].
 
Tabela 2. Nevrotransmiterji, vpleteni v vedenja, ki iščejo droge in za katere je bilo ugotovljeno, da vplivajo tudi na vnos hrane
nevrotransmiterjiizvorMehanizemDroge in hrana
DopaminVTA, SN, hipotalamusPovečuje spodbudno vidnost, kondicijo

Vsa zdravila

Povečana razširjenost DRD2 TaqAlel 1A A1 pri debelih bolnikih z drugimi odvisnostmi od zdravil v primerjavi z bolniki, ki ne zlorabljajo debelih [203]

OpioidiPo vseh možganih

Hedonski odzivi, modulacija bolečine.

Interakcija z ghrelin in NPY1 za modulacijo nagrajevanja hrane [204]

Vse droge najbolj izstopajo analgetiki heroin in opiati

Endogeni opioidi olajšajo vnos sladkih in maščobnih okusov [205]. V ciljni študiji odvisnosti od hrane je bil funkcionalni polimorfizem A118G gena mu-opioidnega receptorja povezan z motnjami hranjenja [206]

KanabinoidiPo vseh možganihNagradna in homeostatska regulacija, kratkotrajna in dolgotrajna sinaptična plastičnost v vseh možganih [207]

Vse droge najbolj izrazita marihuana

Endokanabinoidi medsebojno delujejo s perifernimi signali, kot so leptin, inzulin, grelin in hormoni sitosti, ki vplivajo na energijsko ravnovesje in slabost [208]

serotoninJedra RapheNadzor vedenjskih, zaznavnih (npr. Vonjav) in regulativnih sistemov, vključno z razpoloženjem, lakoto, telesno tempo. Spolno vedenje, kontrola mišic in senzorično zaznavanje. Hipotalamična kontrola vnosa hrane [209]

Ekstazi, halucinogeni (LSD, meskalin, psilocibin)

Zdravila 5-HT zmanjšujejo vnos hrane pri glodalcih na način, ki je skladen z izboljšanjem sitosti [210].

HistaminTuberomamlarno jedro (zadnji del hipotalamusa)Uravnavanje cikla spanja-budnosti, apetita, endokrina homeostaza, telesna temperatura, zaznavanje bolečine, učenje, spomin in čustva [211].

Alkohol in nikotin [212, 213] [214].

Trajna histaminergična blokada pri podganah je povezana z zmanjšano telesno težo [215].

Holinergična [216]Nikotinski receptorji v VTA in hipotalamusu

Uravnava aktivnost v DA nevronih in v MCH nevronih.

Dajanje nikotina v lateralni hipotalamus znatno zmanjša vnos hrane [217]

Nikotin.

Hiperfagija: glavno sredstvo za opustitev kajenja [218]

GlutamatPo vseh možganihZaznavanje bolečine, odzivi na okolje in spomin. Vbrizgavanje glutamata v stranski hipotalamus povzroča intenzivno hranjenje pri nasičenih podganah [219]

Vse droge najbolj izstopajo PCP in ketamin

Selektivna stimulacija AMPAR v LH zadostuje za pridobitev hranjenja [220].

GABAPo vseh možganihModulira strijatalno signalizacijo iz D1R in D2R, ki izraža nevrone in modulira reaktivnost nevronov DA v srednjem možganu

Alkohol, opiati, inhalanti, benzodiazepini [171].

Ko se sprosti iz nevronov, ki zavirajo leptin, lahko GABA spodbuja povečanje telesne mase [221].

NorepinefrinLocus coeruleusNE (kot NPY in AGRP) poroča, da modulira vezje zaužitih zaužitnih odzivov s svojimi dejanji v hipotalamičnih in hrbtnih možganih [222].

Spomin na droge [223]

Spomini na lastnosti hrane [224]

 

Periferni signali vključujejo peptide in hormone (npr. Leptin, inzulin, holecistokinin ali CCK, dejavnik nekroze tumorja-α), pa tudi hranila (npr. Sladkorje in lipide), ki se prevažajo preko prizadetosti vagusnega živca do jedrskega trakta jedra in neposredno preko receptorjev, ki se nahajajo v hipotalamusu in drugih avtonomnih in limbičnih možganskih regijah. Te večkratne signalne poti zagotavljajo, da se hrana porabi po potrebi, tudi če kateri od teh odvečnih mehanizmov ne uspe. Vendar pa lahko s ponavljajočim se dostopom do zelo prijetne hrane nekateri posamezniki (tako ljudje kot tudi laboratorijske živali) sčasoma premagajo zaviralne procese, ki signalizirajo sitost in začnejo prisilno zaužiti velike količine hrane, kljub prehranski preobremenitvi in ​​celo odbojnosti pri tem vedenju v primeru ljudi. Ta izguba nadzora in kompulzivni vzorec vnosa hrane spominja na vzorce uživanja drog, ki se kažejo v odvisnosti, in privede do debelosti kot oblike "zasvojenosti s hrano" [1].

Nabor možganske nagradne sheme, ki modulira odzive na okolje, povečuje verjetnost, da se bodo vedenja, ki ga aktivirajo (uživanje hrane ali vnos drog), ponovila ob srečanju z istim ojačevalcem (določeno hrano ali drogo). Motnje nagradnega vezja DA se je odražalo v izgubi nadzora nad zasvojenostjo in debelostjo [2], čeprav fiziološki mehanizmi, ki motijo ​​delovanje strijskih vezij DA, vključno s tistimi, ki vključujejo nagrado (ventral striatum) in oblikovanje navad (dorzalni striatum), kažejo jasne razlike [3]. Poleg tega se v dimenzionalnem kontinuumu pojavlja samokontrola in kompulzivni vnos (bodisi hrane ali drog), ki ga močno vpliva kontekst, ki lahko preide iz popolnega nadzora v noben nadzor. Dejstvo, da lahko isti posameznik v nekaterih okoliščinah izvaja boljši nadzor kot v drugih, kaže na to, da gre za dinamične in prožne procese v možganih. Ko se ti vzorci (izguba nadzora in kompulzivni vnos) postanejo togi in narekujejo vedenje in izbire posameznika, kljub njihovim škodljivim posledicam, se lahko pripelje patološko stanje, podobno pojmu zasvojenosti. Vendar tako kot večina posameznikov, ki uživajo droge, ni zasvojen, tudi večina posameznikov, ki jedo pretirano, v nekaterih primerih ohrani nadzor nad vnosom hrane, v drugih pa ne.

Vendar razprava o tem, ali debelost odraža "zasvojenost s hrano", ne upošteva dimenzije teh dveh motenj.

Podani so tudi predlogi za modeliranje odvisnosti od drog kot nalezljive bolezni [4, 5], ki so koristne za analizo njegovih socialnih, epidemioloških in ekonomskih sestavin [4, 6] vendar vodijo k ideji, da so droge podobne povzročiteljem okužb in da se zasvojenost lahko reši z izkoreninjenjem drog. Posledica tega je prepričanje, da bi se znebitev okusne hrane rešila „zasvojenosti s hrano“. Toda ta konceptualni okvir, osredotočen na agenta, se spopada z našim trenutnim razumevanjem drog (in drugih vedenjskih vzorcev, vključno z neurejenim prehranjevanjem) kot del velike in raznolike družine "sprožilcev", s sposobnostjo izpostavitve, pod ustreznim ( okoljske) okoliščine, osnovna (biološka) ranljivost.

Nazadnje to razpravo še ovira sama beseda "zasvojenost", ki pričara stigmo, povezano z pomanjkljivostjo likov, s čimer se je težko izogniti negativnim konotacijam. Tu predlagamo stališče, ki priznava dejstvo, da imata ti dve bolezni skupne nevrobiološke procese, ki lahko ob motenju povzročijo kompulzivno porabo in izgubo nadzora v dimenzijskem kontinuumu, hkrati pa vključujejo tudi edinstvene nevrobiološke procese (sl. 2). Na različnih fenomenoloških nivojih predstavljamo ključne dokaze o skupnih nevrobioloških substratih.  

 

Slika 2. Debelost in zasvojenost sta zapleteni bio-vedenjski motnji, ki obstajata v različnih etioloških, patoloških in fizioloških razsežnostih, pri čemer bodo verjetno vse podobne, pa tudi razlike.

Presežna želja po iskanju in uživanju droge je eden od značilnosti zasvojenosti. Multidisciplinarne raziskave so povezale tako močno hrepenenje s prilagoditvami v možganskih vezjih, ki so zadolžene za predvidevanje in ocenjevanje nagrad in učenja pogojenih asociacij, ki poganjajo navade in samodejno vedenje [7]. Vzporedno se pojavljajo tudi motnje v vezjih, ki vključujejo samokontrolo in odločanje, interocepcijo ter regulacijo razpoloženja in stresa [8]. Ta funkcionalni model zasvojenosti lahko uporabimo tudi za razumevanje, zakaj nekaj debelih posameznikov je tako težko pravilno uravnavati vnos kalorij in vzdrževati energijsko homeostazo. Pomembno je omeniti, da „debelost“ uporabljamo zaradi enostavnosti, saj ta dimenzijska analiza vključuje tudi nebesede posameznike, ki trpijo zaradi drugih motenj hranjenja (npr. Motnja prehranjevanja s pikom [BED] in anoreksija nervoza) [9, 10], ki bodo verjetno vključevali tudi neravnovesja v krogih nagrajevanja in samokontrole.

Evolucijo prehranjevalnega vedenja je poganjala potreba po doseganju energijske homeostaze, ki je potrebna za preživetje, oblikovali pa so jo zapleteni regulativni mehanizmi, ki vključujejo centralne (npr. Hipotalamus) in periferne (npr. Želodec, prebavila, maščobno tkivo). Večina razlik med odvisnostnimi in debelostnimi patofiziologijami izhaja iz disfunkcij na tej ravni regulacije, in sicer energijske homeostaze. Toda na vedenje hranjenja vpliva tudi druga plast regulacije, ki vključuje predelavo nagrad s signalizacijo DA in njegovo sposobnost pogojevanja dražljajev, povezanih s hrano, ki nato sprožijo željo po pridruženi hrani. Raziskave odkrivajo visoko stopnjo komunikacije med tema dvema regulativnima procesoma, tako da je meja med homeostatičnim in hedonskim nadzorom vedenja hranjenja vedno bolj zabrisana (Tabele 1 in 2). Dober primer so novi genetski, farmakološki in nevro-slikovni dokazi, ki kažejo neposredne vplive nekaterih peptidnih hormonov (npr. Peptida YY [PYY], ghrelin in leptin) na regije, modulirane z DA, vključno s tistimi, ki sodelujejo pri nagrajevanju (VTA, NAc in ventralni palidum), samokontrola (predfrontalni kortiki), interocepcija (cingulat, insula), čustva (amigdala), navade in rutine (dorzalni striatum) in učni spomin (hipokampus) [11].

Dopamin v središču možganskih omrežij, ki posreduje reaktivnost na dražljaje iz okolja

Skoraj vsak zapleten sistem temelji na zelo organizirani mreži, ki posreduje učinkovite kompromise med učinkovitostjo, robustnostjo in evolvabilnostjo. Ugotovljeno je bilo, da proučevanje predvidljivih krhkosti takšnih mrež ponuja nekaj najboljših načinov za razumevanje patogeneze bolezni [12]. V večini primerov so ta omrežja urejena v večplastni arhitekturi, ki jo pogosto imenujejo "premček" [12], pri čemer se zoževalni lijak številnih potencialnih vhodov preusmeri na razmeroma majhno število procesov, preden se ponovno sproži v raznolikost rezultatov. Prehranjevalno vedenje je odličen primer te arhitekture, kjer hipotalamus vzdržuje "vozel" metaboličnega loputa (sl. 3a) in poti DA ohranjajo "vozel" za reaktivnost na pomembne zunanje dražljaje (vključno z zdravili in hrano) in notranje signale (vključno s hipotalamično signalizacijo in hormoni, kot sta leptin in inzulin; sl. 3b). Ker nevroni srednjega možganov DA (tako VTA kot SN) orkestrirajo ustrezne vedenjske odzive na nešteto zunanjih in notranjih dražljajev, predstavljajo kritičen "vozel", katerega krhkost je podlaga za nefunkcionalne odzive na široko paleto vnosov, vključno z drogami in nagrada za hrano.

ugotovimo    

Slika 3. Gnezdene arhitekture kravatih zapletenih sistemov omogočajo vnos širokega spektra elementov, bodisi hranilnih snovi (a) ali nagrajevalnih dražljajev (b), in proizvajajo veliko različnih izdelkov / makromolekule (a) ali ciljno usmerjena vedenja ( b) z uporabo relativno malo vmesnih skupnih valut. V tem primeru sta skupni valuti, ki tvorita "vozel" premca, različni oreksigeni / anoreksigeni signali (a) in dopamin (b) [12] (nekoliko spremenjeno z dovoljenjem izvirne predstavitve dr. Johna Doylea).

Vloga dopamina pri akutnem nagrajevanju zdravil in hrane

Zloraba drog deluje na nagrajevanje in pomožne kroge prek različnih mehanizmov; vendar pa vsi vodijo do močnega povečanja DA na NAc. Zanimivo je, da se zbirajo dokazi, da so primerljivi dopaminergični odzivi povezani z nagrajevanjem hrane in da bodo ti mehanizmi verjetno igrali vlogo pri čezmernem uživanju hrane in debelosti. Znano je, da se določena živila, zlasti bogata s sladkorji in maščobami, zelo obrestujejo [13] aV laboratorijskih živalih lahko sproži zasvojenost podobnega vedenja [14, 15]. Vendar je odziv na hrano pri ljudeh veliko bolj zapleten, nanj pa ne vplivajo le okusi, temveč tudi njegova razpoložljivostty (vzorci omejevanja in prenajedanja, imenovani topografija prehranjevanja) [16]), njeno vizualno privlačnost, ekonomičnost in spodbude (tj. ponudbe za super velikost, kombinacije soda), družabne rutine prehranjevanja, alternativne okrepitve in reklame [17].

Visokokalorična hrana lahko spodbuja prekomerno prehranjevanje (tj. Prehranjevanje, ki ni povezano z energijskimi potrebami) in sproži naučene povezave med dražljajem in nagrado (pogojem). IV evolucijskih pogojih je bila ta lastnost okusne hrane koristna v okoljih, kjer so bili vira hrane pomanjkljivi in ​​/ ali nezanesljivi, ker je zagotovila, da se hrana poje, ko je na voljo, kar omogoča shranjevanje energije v telesu (kot maščoba) za nadaljnjo uporabo. Vendar pa je v takih družbah, kjer je hrana bogata in vseprisotna, to prilagajanje postalo nevarna odgovornost.

Številni nevrotransmiterji, vključno z DA, kanabinoidi, opioidi, gama-aminobuterna kislina (GABA) in serotonin, pa tudi hormoni in nevropeptidi, vključeni v homeostatsko regulacijo vnosa hrane, kot so insulin, oreksin, leptin, grelin, PYY, glukagonu podoben peptid -1 (GLP-1) so bili vpleteni v koristne učinke hrane in zdravil (tabele 1 in 2) [18-21]. Od tega je bila DA najbolj temeljito raziskana in je najbolje označena. Poskusi na glodalcih so pokazali, da se ob prvem izpostavljenosti nagradi s hrano izgorevanje DA nevronov v VTA poveča s posledičnim povečanjem sproščanja DA v NAc [22]. Ttu je tudi obsežen dokaz, da periferni signali, ki modulirajo vnos hrane, deloma izvajajo svoje delovanje s hipotalamično signalizacijo na VTA, pa tudi z neposrednimi vplivi na mezo-akbajne in mezo-limbične poti VTA DA. Oreksigeni peptidi / hormoni povečajo aktivnost celic VTA DA in povečajo sproščanje DA v NAc (glavna tarča nevronov VTA DA), ko so izpostavljeni živilskim dražljajem, medtem ko anoreksigeni zavirajo sprožitev DA in zmanjšajo sproščanje DA [23]. Poleg tega nevroni v VTA in / ali NAc izražajo GLP-1 [24, 25], grelin [26, 27], leptin [28, 29], inzulin [30], oreksin [31] in melanokortinskih receptorjev [32]. Zato ni presenetljivo, da vse več študij poroča, da ti hormoni / peptidi lahko modulirajo koristne učinke zlorabe drog (tabela 1), kar je skladno tudi z ugotovitvami o oslabljenih odzivih na nagrade drog pri živalskih modelih debelosti [33, 34]. pri ljudeh so poročali o obratnem razmerju med indeksom telesne mase (BMI) in nedavno uporabo prepovedanih drog [35] in povezanost med debelostjo in manjšim tveganjem za motnje uporabe snovi [36]. Dejansko pri debelih posameznikih nižja količina nikotina [37] in zlorabe marihuane [38] kot ne debelih posameznikov. Poleg tega posegi, ki so izpostavljeni sukciji, ki zmanjšujejo indeks telesne mase in znižujejo raven insulina in leptina v plazmi, povečajo občutljivost na psihostimulantna zdravila [39]. To je skladno s predkliničnimi [40] in klinična [41] študije, ki kažejo dinamične povezave med spremembami nevroendokrinih hormonov (npr. inzulin, leptin, grelin), ki jih sproži omejitev hrane in možgansko DA-signalizacijo, ter tistimi iz nedavnih poročil o povezavi med zasvojenostjo z osebnostjo in motnjami prehranjevanja po bariatrični operaciji [42, 43]. Skupaj ti rezultati močno kažejo na možnost, da se hrana in droge lahko potegujejo za prekrivanje mehanizmov nagrajevanja.

Študije slikanja možganov začenjajo dajati pomembne namige o takšnem prekrivajočem se funkcionalnem vezju. Na primer, pri zdravih ljudeh z normalno telesno težo zaužitje prijetne hrane sprošča DA v striatumu sorazmerno z ocenami prijetnosti obroka [44], medtem ko dražljaji s hrano aktivirajo možganske regije, ki so del nagradne sheme možganov [45]. Nedavno so poročali tudi o tem, da se zdravi človeški prostovoljci po prejemu mlečnega potresa pokažejo močne prožne aktivacije, in da pogosto uživanje sladoleda prikrade strijalne odzive [46]. Tudi druge slikovne študije so pokazale, da v skladu z ugotovitvami na laboratorijskih živalih anoreksigeni peptidi (npr. Inzulin, leptin, PYY) zmanjšujejo občutljivost sistema nagrajevanja možganov na nagrado za hrano, medtem ko jih oreksigeni (npr. Grelin) povečajo (glej pregled [47]).

Vendar pa tako kot pri drogah in odvisnostih tudi povečanje strijatalnega DA, ki ga povzroča hrana, ne more razložiti razlike med običajnim uživanjem hrane in čezmernim kompulzivnim uživanjem hrane, saj so ti odzivi prisotni pri zdravih ljudeh, ki ne jedo pretirano. Tako bodo prilagajanja na nižji stopnji verjetno vključena v izgubo nadzora nad vnosom hrane, tako kot to velja za vnos droge.

Prehod na kompulzivno porabo

Vloga dopamina pri okrepitvi je bolj zapletena kot samo kodiranje hedonskega užitka. Dražljaji, ki povzročajo hitro in veliko povečanje DA, povzročajo pogojene odzive in spodbujajo motivacijo, da jih pridobijo. [48]. To je pomembno, ker zahvaljujoč kondicioniranju nevtralni dražljaji, ki so povezani z ojačevalcem (bodisi naravnim ali z ojačevalcem drog), v pričakovanju nagrade prejmejo sposobnost povečanja DA v striatumu (vključno z NAc), na ta način se ustvari močna motivacija za izvajanje in vzdrževanje vedenj, potrebnih za iskanje droge ali iskanje hrane [48]. Ko se kondicioniranje zgodi, signali DA delujejo kot napovedovalec nagrade [49], spodbuditi žival k izvajanju vedenja, ki bo povzročilo uživanje pričakovane nagrade (droga ali hrana). Iz predkliničnih študij obstajajo tudi dokazi o postopnem premiku povečanja DA z NAc na dorzalni striatum, ki se pojavlja tako za hrano kot za zdravila. Posebej, ker novi dražljaji po naravi vključujejo ventralne regije striatuma (NAc), s ponavljajočo se izpostavljenostjo, znaki, povezani z nagrado, nato sprožijo povečanje DA v hrbtnih regijah striatuma [50]. Ta prehod je skladen s prvotno vključenostjo VTA in vse večjo vključenostjo SN in z njim povezane dorso-strijatalno-kortikalne mreže s konsolidiranimi odzivi in ​​rutino.

Obsežni glutamatergični aferanti na nevrone DA iz regij, ki se ukvarjajo s predelavo senzornih (izola ali primarna gustatorna skorja), homeostatskih (hipotalamus), nagrajevanja (NAc in ventralni pallidum), čustvenih (amigdala in hipokampus) in multimodalnih (orbitofrontalna skorja [OFC]) informacije o pripisovanju salience) prilagajajo svojo aktivnost kot odziv na nagrade in na pogojene naloge [51]. Podobno so glutamatergične projekcije hipotalamusa vključene v nevroplastične spremembe, ki sledijo na tešče in olajšajo hranjenje [52]. Pri mreži nagrad so v pogojenih odzivih na hrano vključene projekcije amigdale in OFC do DA nevronov in NAc. [53] in droge [54, 55]. ndeed, slikovne študije so pokazale, da ko so moški, ki niso bili debeli, prosili, da zavirajo hrepenenje po hrani, medtem ko so bili izpostavljeni prehrambnim vzorcem, so pokazali zmanjšano presnovno aktivnost v amigdali in OFC (pa tudi pri hipokampusu), otoku in striatumu ter da padec OFC je bil povezan z zmanjšanjem hrepenenja po hrani [56]. Podobno inhibicijo presnovne aktivnosti v OFC (in tudi NAc) so opazili pri zlorabah kokaina, ko so jih prosili, da ob izpostavljenosti kokainim zaviralcem zavirajo hrepenenje po drogah [57].

V zvezi s tem je treba omeniti, da so v primerjavi z namigi za hrano droge močnejši sprožitelji krepitvenega vedenja po obdobju abstinence, vsaj v primeru živali, ki niso bile prikrajšane za hrano [58]. Tudi po prenehanju vedenja, okrepljenega z drogami, so veliko bolj dovzetne za ponovno vzpostavitev stresa kot prehranska vedenja [58].

Vendar se zdi, da je razlika bolj stopnja in ne princip. Dejansko stres ni povezan le s povečano porabo okusne hrane in povečanjem telesne teže, ampak akutni stres odkriva tudi močno povezavo med BMI in potencialno aktivacijo kot odgovor na uživanje mlečnega potresa v OFC [59], možgansko regijo, ki prispeva k kodiranju pameti in motivacije. Odvisnost odzivov na prehranske napotke od prehranskega stanja [60, 61] poudarja vlogo homeostatskega omrežja pri nadzoru mreže nagrad, na kar pa vplivajo tudi nevronske poti, ki obdelujejo stres.

Vpliv disfunkcije v samokontroli

Pojav željnih pogojev ne bi bil tako škodljiv, če ne bi bil povezan z naraščajočim primanjkljajem v sposobnosti možganov, da zavirajo neprilagojeno vedenje. Dejansko bo zmožnost zaviranja prepotentnih odzivov in izvajanja samokontrole zagotovo prispevala k posameznikovi zmožnosti, da se izogne ​​pretiranemu vedenju, kot je uživanje mamil ali prehranjevanje mimo točke sitosti, in s tem poveča njegovo ranljivost za zasvojenost ( ali debelost) [62, 63].

Študije pozitronske emisijske tomografije (PET) so odkrile pomembna zmanjšanja razpoložljivosti dopaminskih receptorjev 2 (D2R) v striatumu zasvojenih oseb, ki trajajo mesece po dolgotrajni razstrupljanju (pregledano v [64]). Podobno so predklinične študije pri glodavcih in primatih razen človeka pokazale, da so ponavljajoče se izpostavljenosti drogam povezane z zmanjšanjem nivoja D2R v strijcih in D2R signalizacijo [65-67]. V striatumu D2Rs posredujejo signalizacijo v strijalni poti, ki modulira čelna kortikalna področja; njihovo znižanje pa povečuje občutljivost na učinke zdravil na živalskih modelih [68], ker njihova upravna ureditev vpliva na uživanje drog [69, 70]. Še več, inhibicija strijatalnega D2R ali aktiviranje striatalnih nevronov, ki izražajo D1R (ki posredujejo signalizacijo v strij neposredni poti) povečajo občutljivost na učinke zdravil [71-73]. Vendar je treba raziskati, v kolikšni meri obstajajo podobni nasprotni regulativni procesi za neposredne in posredne poti vedenja zaužite hrane.

IPri ljudeh, zasvojenih z drogami, je zmanjšanje strijatalnega D2R povezano z zmanjšano aktivnostjo predfrontalnih regij, OFC, prednjega cingulatskega giusa (ACC) in dorsolateralne prefrontalne skorje (DLPFC) [67, 74, 75]. V kolikor so OFC, ACC in DLPFC vključeni v pripisovanje tiščanja, zaviralni nadzor / uravnavanje čustev in sprejemanje odločitev, domneva se, da bi lahko njihova nepravilna regulacija s pomočjo D2R posredovane signalizacije DA pri odvisnih osebah podlaga za povečano motivacijsko vrednost mamil v njihovem vedenju in izgubo nadzora nad vnosom drog [62]. Poleg tega, ker so okvare OFC in ACC povezane s kompulzivnim vedenjem in impulzivnostjo, bo oslabljena modulacija DA v teh regijah verjetno prispevala k kompulzivnemu in impulzivnemu vnosu drog, ki ga opazimo pri zasvojenosti [76].

Povratni scenarij bi bil odvisen od že obstoječe ranljivosti za uporabo drog v predfrontalnih regijah, ki bi se lahko poslabšala z nadaljnjim zmanjšanjem strijatalnega D2R, ki ga sproži večkratna uporaba drog. V resnici je raziskava, opravljena pri osebah, ki kljub visokemu tveganju za alkoholizem (pozitivna družinska anamneza v družinski anamnezi) niso bili alkoholiki, razkrila večjo razpoložljivost D2R strija, ki je bila običajna, kar je povezano z normalnim metabolizmom v OFC, ACC in DLPFC [77]. To kaže, da je bila pri teh osebah, ki jim grozi alkoholizem, normalno prefrontalno delovanje povezano z okrepljeno striatalno D2R signalizacijo, kar jih je morda zaščitilo pred zlorabo alkohola. Zanimivo je, da je nedavna študija bratov in sester neskladna z odvisnostjo od stimulativnih drog [78] so pokazale možganske razlike v morfologiji OFC, ki so bile bistveno manjše pri sorodstvenih sestrah kot pri kontrolah, medtem ko se pri sestrah, ki niso zasvojeni, OFC ni razlikoval od tistih pri kontrolnih skupinah [79].

Dokazi o disregulirani D2R strijatalni signalizaciji so bili odkriti tudi pri debelih osebah. Tako predklinične kot klinične študije so dokazale zmanjšanje strijatalnega D2R, ki so s pomočjo NAc povezane z nagrajevanjem in skozi dorzalni striatum z vzpostavitvijo navad in rutin pri debelosti [80-82]. Do zdaj ena študija, ki ni uspela zaznati statistično pomembnega zmanjšanja strijatalnega D2R med debelimi posamezniki in neobčutljivimi kontrolami [83], jo je morda ovirala njegova nizka statistična moč (n  = 5 / skupina). Pomembno je poudariti, da čeprav te študije ne morejo obravnavati vprašanja, ali nastajajoča povezava med nizkim D2R in visokim ITM kaže na vzročnost, je zmanjšana razpoložljivost striatnega D2R povezana s kompulzivnim vnosom hrane pri debelih glodalcih [84] in z zmanjšano presnovno aktivnostjo pri OFC in ACC pri debelih ljudeh [63]. Glede na to, da disfunkcija v OFC in ACC povzroči vsestranskost (glej pregled [85]), to je lahko del mehanizma, s katerim nizko-strijska D2R signalizacija olajša hiperfagijo [86, 87]. Poleg tega, ker lahko zmanjšana strijatalna signalizacija, povezana z D2R, tudi zmanjša občutljivost za druge naravne nagrade, lahko tudi ta primanjkljaj pri debelih osebah prispeva k kompenzacijskemu prenajedanju. [88]. Pomembno je omeniti, da se relativno neravnovesje med nagrajevanjem možganov in zaviralnimi vezji razlikuje med bolniki, ki trpijo za sindromom Prader-Willi (za katere sta značilna hiperfagija in hipergrelinemija) in preprosto debelimi bolniki [87], ki poudarja kompleksno dimenzionalnost teh motenj in njihovo raznolikost.

Hipoteza kompenzacijskega prenajedanja je skladna s predkliničnimi dokazi, ki kažejo, da zmanjšana aktivnost DA v VTA povzroči dramatično povečanje uživanja hrane z veliko maščob [89]. Podobno je bilo v primerjavi s posamezniki z normalno telesno maso debelih oseb, ki so jim bile predstavljene slike visokokalorične hrane (dražljaji, na katere so pogojeni), pokazali povečano nevralno aktivacijo v regijah, ki so del nagradnih in motivacijskih krogov (NAc, dorzalni striatum, OFC , ACC, amigdala, hipokampus in insula) [90]. Nasprotno je bilo pri nadzoru normalne teže med predstavitvijo visokokalorične hrane ugotovljeno, da je aktiviranje ACC in OFC (regije, ki sodelujejo pri pripisovanju plišanosti, ki štrli v NAc) negativno povezano z njihovim indeksom telesne mase. [91]. To kaže na dinamično interakcijo med količino pojete hrane (ki se odraža delno v indeksu telesne mase) in reaktivnostjo regij nagrajevanja za visoko kalorično hrano (ki se odraža v aktivaciji OFC in ACC) pri posameznikih z normalno telesno težo, ki pa je niso opazili pri debelih posameznikih.

Presenetljivo je, da so debeli ljudje manj aktivirali nagradne vezi od dejanske porabe hrane (potrošniško nagrada za hrano) kot vitki posamezniki, medtem ko so pokazali večjo aktivacijo somatosenzornih kortikalnih regij, ki predelajo okusnost, ko so pričakovali porabo [91]. Slednje opazovanje je ustrezalo regijam, kjer je prejšnja študija pokazala, da je pri debelih osebah, ki so bili testirani, brez kakršne koli stimulacije povečana aktivnost [92]. Z okrepljeno dejavnostjo v možganskih regijah, ki obdelujejo okusnost, bi lahko debeli preiskovanci dajali prednost hrani pred drugimi naravnimi ojačevalci, medtem ko lahko zmanjšana aktivacija dopaminergičnih ciljev z dejansko porabo hrane povzroči prekomerno porabo kot sredstvo za kompenzacijo šibke signalizacije, ki jo posreduje D2R [93]. Ta izmučeni odziv na porabo hrane v krogu nagrad debelih posameznikov spominja na zmanjšano povečanje DA, ki ga sproži uživanje drog pri odvisnikih v primerjavi z osebami, ki niso zasvojene [94]. Kot je razvidno iz zasvojenosti, je možno tudi, da so nekatere motnje hranjenja dejansko posledica preobčutljivosti za pogoje pogojene hrane. Dejansko smo pri osebah, ki niso debeli, z BED, dokumentirali večje od običajnega sproščanja DA v dorzalnem striatumu (hudatu), ko smo bili izpostavljeni prehrambnim napotkom, in to povečanje je napovedovalo resnost vedenja, [95].

Predfrontalna skorja (PFC) ima ključno vlogo pri izvršilni funkciji, vključno s samokontrolo. Te procese modulirata z D1R in D2R (predvidoma tudi D4R), zato bo zmanjšana aktivnost PFC, tako v odvisnosti kot pri debelosti, verjetno prispevala k slabemu samokontroli, impulzivnosti in visoki kompulzivnosti. Manjša razpoložljivost D2R v striatumu debelih posameznikov, kar je povezano z zmanjšano aktivnostjo v PFC in ACC [63] bo verjetno prispeval k pomanjkljivemu nadzoru nad vnosom hrane. Dejansko je bila pri debelih poročana o negativni korelaciji med BMI in striatalnim D2R [81] in pri prekomerni teži [96] posameznikov, pa tudi povezava med BMI in zmanjšanim krvnim pretokom v predfrontalnih regijah pri zdravih posameznikih [97, 98] in zmanjšan prefrontalni metabolizem pri debelih osebah [63] podprite to. Boljše razumevanje mehanizmov, ki vodijo k oslabljenemu delovanju PFC pri debelosti (ali zasvojenosti), bi lahko olajšalo razvoj strategij za izboljšanje ali celo obratno spremembo specifičnih okvar na ključnih kognitivnih področjih. Na primer, diskontiranje z zamudami, ki je težnja po razvrednotenju nagrade, ki je odvisna od časovne zamude pri njeni izročitvi, je ena izmed najobsežnejših kognitivnih operacij v povezavi z motnjami, povezanimi z impulzivnostjo in kompulzivnostjo. Zamudno diskontiranje je bilo najbolj izčrpno raziskano pri uživalcih drog, ki imajo pretirano prednost majhnih, vendar takoj, nad velikimi, vendar z zamudo [99]. Vendar pa so študije, opravljene z debelimi osebami, začele odkrivati ​​dokaze o nagnjenosti k visokim, takojšnjim nagradam, kljub povečani možnosti, da bodo v prihodnosti utrpeli večje izgube [100, 101]. Nedavna študija funkcionalnega slikanja z magnetno resonanco (fMRI) izvršilne funkcije pri debelih ženskah je na primer ugotovila regionalne razlike v aktivaciji možganov med zamudnimi diskontnimi nalogami, ki so napovedovale prihodnje povečanje telesne teže [102]. Še ena študija je pokazala pozitivno povezavo med BMI in hiperbolični popust, pri čemer prihodnost negativna izplačila se diskontirajo manj kot prihodnja pozitivna izplačila [103]. Zanimivo je, da se zdi, da je diskont z zamudo odvisen od funkcije ventralnega striatuma [104] in PFC, vključno z OFC [105] in njegove povezave z NAc [106], in je občutljiv na manipulacije DA [107].

Prekrivajoča se disfunkcija v motivacijskih vezjih

Dopaminergična signalizacija modulira tudi motivacijo. Vedenjske lastnosti, kot so živahnost, vztrajnost in nenehno vlaganje v doseganje cilja, so podvrženi modulaciji, ki jo DA deluje skozi več ciljnih regij, vključno z NAc, ACC, OFC, DLPFC, amigdala, dorzalnim striatumom in ventralnim palidumom [108]. Disregulirana signalizacija DA je povezana z večjo motivacijo za nabavo drog, kar je značilnost zasvojenosti, zato se ljudje, odvisni od drog, pogosto ukvarjajo s skrajnim vedenjem za pridobivanje drog, tudi če imajo znane hude in škodljive posledice in lahko zahtevajo trajno in kompleksno vedenje pridobite jih [109]. Ker jemanje drog postane glavno motivacijsko sredstvo pri odvisnosti od drog [110]zasvojene osebe vzbujajo in motivirajo s postopkom pridobivanja droge, vendar so običajno izpostavljene in apatične, kadar so izpostavljene dejavnostim, ki niso povezane z drogo. Ta premik so preučevali s primerjanjem vzorcev možganske aktivacije, ki se pojavijo ob izpostavljenosti kondicioniranim nakaznicam, in tistih, ki se pojavijo v odsotnosti takšnih signalov. V nasprotju s zmanjšanjem prefrontalne aktivnosti, o katerem poročajo pri razstrupljenih uživalcih kokaina, kadar ga ne spodbujajo z drogami ali drogami (glejte pregled [64]) se ti predfrontalni predeli aktivirajo, ko so zlorabniki kokaina izpostavljeni dražljajem (bodisi drogam ali znakom) [111-113]. Poleg tega se primerjajo odzivi na iv metilfenidat med posamezniki, ki so uživali kokain, in osebe, ki niso odvisni od odvisnosti od kokaina, so se prvi odzvali s povečano presnovo v ventralnem ACC in medialnem OFC (učinek, povezan s hrepenenjem), medtem ko so drugi pokazali zmanjšan metabolizem v teh regijah [114]. To kaže, da je lahko aktiviranje teh predfrontalnih regij z izpostavljenostjo drogam specifično za zasvojenost in povezano s povečano željo po drogu. Poleg tega je raziskava, ki je preiskovala odvisnike od kokaina, da namerno zavirajo hrepenenje, ko so bili izpostavljeni drogam, pokazala, da so tisti, ki so bili uspešni pri zaviranju hrepenenja, pokazali zmanjšan metabolizem v medialnem OFC (ki obdeluje motivacijsko vrednost ojačevalca) in NAc (ki napoveduje nagrado) [57]. Te ugotovitve še dodatno potrjujejo vpletenost OFC, ACC in striatum v okrepljeno motivacijo za nabavo drog, zasvojenih z odvisnostjo.

OFC sodeluje tudi pri pripisovanju vrednosti strpnosti hrani [115, 116], pomaga oceniti njegovo pričakovano prijetnost in okusnost kot funkcijo njegovega konteksta. Študije PET s FDG za merjenje metabolizma glukoze v možganih pri ljudeh z normalno telesno maso so poročale, da je izpostavljenost prehranskim izdelkom povečala presnovno aktivnost v OFC, kar je bilo povezano z željo po hrani [117]. Okrepljena aktivacija OFC s stimulacijo hrane bo verjetno odražala dopaminergične učinke v nadaljnjem toku in sodelovala pri vključevanju DA v prizadevanja za uživanje hrane. OFC igra vlogo pri učenju združenj za krepitev spodbud in pogojevanju [118, 119], podpira hranjenje pod pogojem [120] in verjetno prispeva k prenajedanju ne glede na signale lakote [121]. Dejansko lahko poškodba OFC povzroči hiperfagijo [122, 123].

Jasno je, da lahko nekatere posamezne razlike v izvršilni funkciji predstavljajo prodromalno tveganje za kasnejšo debelost pri nekaterih posameznikih, kar je razkrila nedavna analiza latentnih razredov četrtošolcev 997 v šolskem programu preprečevanja debelosti. [124]. Zanimivo je, da čeprav previdno, preiskava sposobnosti otrok, da se samoregulirajo, rešujejo težave in se usmerjajo v ciljno usmerjeno zdravstveno vedenje, razkriva, da je usposobljenost izvršilne funkcije v negativni korelaciji ne le z uživanjem snovi, temveč tudi z uživanjem visoko kaloričnih snovi. prigrizki in s sedečim vedenjem [125].

Podatki o slikanju možganov kljub nekaterim nedoslednostim med raziskavami podpirajo tudi mnenje, da so strukturne in funkcionalne spremembe v možganskih regijah, vključenih v izvršilno funkcijo (vključno z zaviralnim nadzorom), lahko povezane z visokim indeksom telesne mase pri sicer zdravih ljudeh. Na primer, raziskava MRI, narejena pri starejših ženskah, z uporabo morfometrije na osnovi vokselov, je odkrila negativno povezavo med BMI in količino sive snovi (vključno s čelnimi regijami), kar je bilo v OFC povezano z oslabljeno izvršilno funkcijo [126]. Z uporabo PET za merjenje presnove glukoze v možganih pri zdravih kontrolah smo poročali o negativni korelaciji med ITM in presnovno aktivnostjo v DLPFC, OFC in ACC. V tej študiji je presnovna aktivnost v prefrontalnih regijah napovedovala uspešnost preiskovancev pri testih izvršilne funkcije [98]. Podobno je spektroskopska študija jedrske magnetne resonance pri zdravih srednjih in starejših kontrolah pokazala, da je bil BMI negativno povezan z ravnmi N-acetil-aspartata (označevalca celovitosti nevronov) v čelni skorji in ACC [98, 127].

Študije slikanja možganov, ki primerjajo debele in vitke osebe, so poročale tudi o nižji gostoti sive snovi v čelnih regijah (čelni operkulum in srednji čelni gyrus) ter v post-centralnem gyrusu in putamen [128]. Druga študija ni pokazala razlik v količini sive snovi med debelimi in vitkimi osebki; vendar je zabeležil pozitivno povezavo med volumnom bele snovi v bazalnih možganskih strukturah in razmerjem pasu in kolkov, kar je delno spremenil dieta [129]. Zanimivo je, da so se kortikalna območja, kot sta DPFC in OFC, ki sodelujejo pri zaviralnem nadzoru, tudi pri uspešnih dietih aktivirala kot odgovor na uživanje obroka [130], kar kaže na potencialno tarčo vedenjske prekvalifikacije pri zdravljenju debelosti (in tudi pri zasvojenosti).

Vključenost interoceptivnih vezij

Neuroimaging študije so pokazale, da ima srednja izola kritično vlogo pri hrepenenju po hrani, kokainu in cigaretah [131-133]. Pomembnost insule je bila poudarjena v študiji, v kateri so poročali, da so kadilci s poškodbo te regije (vendar ne kadilci, ki so utrpeli zunajtelesne poškodbe) lahko enostavno prenehali kaditi in brez občutka hrepenenja ali ponovitve. [134]. Izola, zlasti njena bolj sprednja območja, je vzajemno povezana z več limbičnimi regijami (npr. Ventromedialna prefrontalna skorja, amigdala in ventralni striatum) in se zdi, da ima interoceptivno funkcijo, ki povezuje avtonomne in visceralne informacije s čustvi in ​​motivacijo ter tako zagotavlja zavestno zavedanje teh pozivov [135]. Študije lezij možganov res kažejo, da sta ventromedial PFC in insula nujni sestavni deli porazdeljenih vezij, ki podpirajo čustveno odločanje [136]. V skladu s to hipotezo številne slikovne študije kažejo na različno aktivacijo izolacije med hrepenenjem [135]. V skladu s tem se predlaga, da reaktivnost tega možganskega območja služi kot biomarker za pomoč pri napovedovanju ponovitve [137].

Izola je tudi primarno gustatorno območje, ki sodeluje v mnogih vidikih prehranjevalnega vedenja, kot je okus. Poleg tega rostralna izola (povezana s primarno skorjo okusa) zagotavlja OFC informacije, ki vplivajo na njegovo multimodalno predstavitev prijetnosti ali vrednosti donosa dohodne hrane [138]. Zaradi vpletenosti otoka v interoceptivni občutek telesa, v čustveno zavedanje [139] ter v motivaciji in čustvovanju [138], prispevek otoške oslabitve pri debelosti ne bi smel biti presenetljiv. In resnično, želodčna distenzija ima za posledico aktivacijo zadnjega insula v skladu z njegovo vlogo pri zavedanju telesnih stanj (v tem primeru polnosti) [140]. Poleg tega je pri vitkih, vendar ne pri debelih osebah želodčna distenzija povzročila aktiviranje amigdale in deaktivacijo sprednje izolacije [141]. Pomanjkanje amigdalarnega odziva pri debelih osebah bi lahko odražalo zapleteno interocepcijsko zavedanje telesnih stanj, povezanih s sitostjo (poln želodec). Čeprav je modulacija otoške aktivnosti s strani DA slabo raziskana, je prepoznano, da je DA vključen v odzive na degustacijo okusne hrane, ki je posredovana prek insule. [142]. Študije slikanja ljudi so pokazale, da je okušanje okusne hrane aktiviralo območja otoka in srednjega možganov [143, 144]. DA-signalizacija je morda potrebna tudi za zaznavanje vsebnosti kalorij v hrani. Na primer, ko so ženske z normalno telesno težo okusile sladilo s kalorijami (saharoza), sta se aktivirala območje insule in dopaminergični srednji možgan, medtem ko je degustacija sladila brez kalorij (sukraloza) samo aktivirala insulo [144]. Pri okušanju tekočega obroka, ki je sestavljen iz sladkorja in maščobe, imajo debeli preiskovanci večjo izolacijsko aktivacijo kot običajni nadzor [143]. Nasprotno pa pri okušanju saharoze preiskovanci, ki so si opomogli od anoreksije nervoze, kažejo manj otoške aktivacije in nobene povezanosti z občutki prijetnosti, kot so jih opazili pri kontrolah [145]. Poleg tega je bila nedavna raziskava fMRI, ki je primerjala možganske odzive na ponavljajoče se slike apetitnih in nežne hrane pri obolelih debelih v primerjavi z nebeležnimi posamezniki [146] odkril je funkcionalne spremembe v odzivnosti in medsebojni povezanosti med ključnimi regijami nagrajevalnega kroga, ki bi lahko pomagale razložiti preobčutljivost za prehrano pri debelih ljudeh. Opažene spremembe kažejo na pretiran vnos amigdale in insule; ti pa lahko sprožijo pretirano učenje na odziv na dražljaje in spodbujevalno motivacijo na prehranske naloge v jedru dorzalnega kaudata, kar bi lahko postalo pretirano zaradi šibkega zaviralnega nadzora s strani fronto-kortikalnih regij.

Vezje odpornosti in reaktivne napetosti

Kot smo že omenili, trening (kondicioniranje) na iztočnici, ki napoveduje nagrado, vodi v odstranjevanje dopaminergičnih celic kot odziv na napovedovanje nagrade in ne do same nagrade. Po drugi strani in v skladu s to logiko so opazili, da bodo dopaminergične celice izgorele manj kot običajno če se pričakovana nagrada ne uresniči [147]. Kumulativni dokazi [148-151] opozarja na habenulo kot eno od regij, ki nadzoruje zmanjšanja odstranjevanja dopaminergičnih celic v VTA, ki lahko sledijo prejemu pričakovane nagrade [152]. Tako bi lahko povečana občutljivost habenule, ki je posledica kronične izpostavljenosti drogam, podlaga za večjo reaktivnost na napotke zdravil, če temu ne bi sledilo uživanje zdravila ali če učinki zdravila ne dosegajo pričakovanega rezultata nagrajevanja. Dejansko je bila aktivacija habenule pri živalskih modelih odvisnosti od kokaina povezana z ponovitvijo ponovnega jemanja drog po izpostavitvi [153, 154]. V primeru nikotina se zdi, da nikotinski receptorji α5 v habenuli modulirajo averzivne odzive na velike odmerke nikotina [155]ter receptorjev α5 in α2 za modulacijo odvajanja nikotina [156]. Zaradi nasprotnega odziva habenule na odziv nevronov DA z izpostavljenostjo nagradi (deaktiviranje v primerjavi z aktivacijo) in njegovo aktivacijo z izpostavljenostjo averzivnim dražljajem se tu sklicujemo na signalizacijo habenule kot na vnos "proti nagrajevanju".

Zdi se, da habenula igra podobno vlogo pri nagrajevanju hrane. Zelo prijetna prehrana lahko pri podganah povzroči debelost, pri čemer se teža povečuje s povečanjem vezave μ-opioidnih peptidov v bazolateralno in basomedialno amigdalo. Zanimivo je, da je medialna habenula pokazala občutno večjo vezavo μ-opioidnega peptida (za približno 40%) po izpostavitvi okusni hrani pri podganah, ki so pridobile na teži (tistih, ki so zaužile več hrane), ne pa pri tistih, ki niso [157]. To kaže, da je lahko habenula vpletena v prekomerno uživanje hrane, ko je na voljo prijetna hrana. Poleg tega nevroni v rostromedialnem tegmentalnem jedru, ki dobijo velik vložek iz lateralne habenule, štrlijo v nevrone VTA DA in se aktivirajo po odvzemu hrane [158]. Te ugotovitve so skladne z vlogo habenule (tako medialno kot stransko) pri posredovanju odzivov na averzivne dražljaje ali stanja prikrajšanosti, kot sta na primer dieta ali odvzem zdravil.

Vključenost habenule kot antireward pesto v čustvenih omrežjih je skladna s predhodnimi teoretičnimi modeli odvisnosti, ki so postavili to senzibilizirano stresno reaktivnost in negativno razpoloženje (posredovano s povečano občutljivostjo amigdale in povečano signalizacijo, čeprav kortikotropin sprošča faktor) poganja vnos drog v odvisnosti [159]. Podobni antirewardski odzivi (vključno s povečano reaktivnostjo na stres, negativno razpoloženje in nelagodje) lahko prav tako prispevajo k čezmernemu uživanju hrane pri debelosti in k visoki nagnjenosti k ponovitvi, ko se dieta po izpostavitvi stresnemu ali frustrirajočemu dogodku.

V zaključnem

Da bi se uprli nagonu po uživanju droge ali prehranjevanju mimo sitosti, je potrebno pravilno delovanje nevronskih vezij, vključenih v nadzor od zgoraj navzdol, da bi nasprotovali pogojenim odzivom, ki sprožijo željo po zaužitju hrane / droge. Ne glede na to, ali je treba nekatere vrste debelosti opredeliti kot vedenjske odvisnosti ali ne [160], v možganih je več prepoznavnih vezij [2], katere disfunkcije odkrijejo resnične in klinično pomembne vzporednice med obema motnjama. Pojavlja se slika debelosti, podobne zasvojenosti z drogami [226], kaže, da je posledica neuravnotežene obdelave v različnih regijah, ki so vključene v nagrajevanje / varnost, motivacijo / nagon, reaktivnost na čustva / stres, spomin / kondicijo, izvršilno funkcijo / samokontrolo in interocepcijo, poleg možnih neravnovesij v homeostatski regulaciji vnos hrane.

Do sedaj zbrani podatki kažejo, da je razhajanje med pričakovanjem učinkov drog / hrana (pogojeni odzivi) in izkušnjo nagrajevanja, ki vzdržuje vedenje uživanja drog / prekomernega uživanja hrane, da bi dosegli pričakovano nagrado. Tudi pri testiranju med zgodnjimi ali daljšimi obdobji abstinence / diete zasvojeni / debeli preiskovanci kažejo nižji D2R v striatumu (vključno z NAc), ki je povezan z zmanjšanjem izhodiščne aktivnosti v čelnih možganskih regijah, povezanih z atribucijo izločanja (OFC) in zaviralnim nadzorom. (ACC in DLPFC), katere motnje povzročajo kompulzivnost in impulzivnost. Nazadnje so se pojavili tudi dokazi o vlogi interoceptivnega in averzivnega vezja v sistemskih neravnovesjih, ki povzročajo kompulzivni vnos zdravil ali hrane. Zaradi zaporednih motenj v teh krogih lahko posamezniki občutijo (i) povečano motivacijsko vrednost zdravila / živila (ki je sekundarna za učeno združenje s kondicijo in navadami) na račun drugih ojačevalcev (sekundarno na zmanjšano občutljivost nagradnega kroga ), (ii) oslabljena sposobnost zaviranja namernih (ciljno usmerjenih) ukrepov, ki jih sproži močna želja po jemanju drog / živil (sekundarno do okvarjene izvršilne funkcije), ki povzročajo kompulzivno jemanje drog / hrane in (iii) povečan stres "antireward reaktivnost", ki povzroči impulzivno jemanje drog, da bi se izognili averzivnemu stanju.

Številne mehanične in vedenjske vzporednice, ki so bile ugotovljene med odvisnostjo in debelostjo, kažejo na vrednost večprojenskih vzporednih terapevtskih pristopov za obe bolezni. Takšni pristopi naj bi poskušali zmanjšati okrepitvene lastnosti drog / hrane, ponovno vzpostaviti / okrepiti nagrajevalne lastnosti nadomestnih ojačevalcev, zavirati pogojene asociacije, izboljšati motivacijo za dejavnosti, ki niso povezane z drogami / hrano, zmanjšati stresno reaktivnost, izboljšati razpoloženje in okrepiti splošni namen samokontrole.

Izjava o konfliktu interesov

Brez izjave o navzkrižju interesov.

Reference