Sladkor in maščobe bingeing imajo opazne razlike v odvisnosti podobno vedenje (2009) \ t

Katera so običajna napitniška živila?

Preprosto povedano, ljudje ponavadi popijejo zelo hrano z energijsko bogato hrano. Ta hrana je običajno veliko maščob, sladkorja ali pogosto obojega (8,9). Pri epizodih napitkov pogosto pride do uživanja kruha ali testenin, ki mu pogosto sledijo sladkarije, mastna hrana ali slani prigrizki (10). Posamezniki, ki imajo prednost pri prenajedanju sladke hrane, pogosteje pihajo.

Zakaj ljudje ne pičijo brokolija? Obstajati mora lastnost prijetne hrane »sladica« in »prigrizek«, bogata s sladkorjem in / ali maščobo, ki spodbuja prehranjevanje. Znano je, da imajo sladkorji in maščobe različne učinke na fiziologijo in kemijo možganov (11), ki so lahko povezani z njihovimi različnimi učinki na vedenje. Da bi razumeli vedenjsko in nevrokemično osnovo prehranjevanja s posebnimi makronutrienti, se obrnemo na laboratorijske modele živalskega prehranjevanja.

Živalski modeli prehranjevanja

Prenajedanje je večplastno vedenje s čustvenimi in kulturnimi sestavinami, ki jih je težko razmnoževati z živalskimi modeli. Kljub temu so živalski modeli prehranjevanja s popivanjem temeljni za razumevanje fiziološke in nevrokemične osnove tega vedenja.

Modeli sladkornega napitka

Več laboratorijev je omejilo dostop do raztopin sladkorja za modeliranje popivanja (12-15). Ugotovitve kažejo, da se bodo živali v času prekinitve uživale v napitkih sladkega živila. Naš laboratorij je razvil model prekuhavanja sladkorja (16), pri katerih se podgane vzdržujejo vsakodnevne omejitve hrane 12-h, ki ji sledi dostop do raztopine glukoze 25 ali raztopine saharoze 10% (podobna koncentraciji sladkorja v brezalkoholni pijači) in neprečiščena prehrana glodavcev. Po nekaj dneh po tem urniku te podgane stopnjevajo svoj dnevni vnos sladkorja (Slika 1 A) in začnejo pihati, kar kaže povečanje vnosa raztopine sladkorja v prvi uri dostopa. Podgane, ki imajo dostop do raztopine sladkorja in neprečiščene prehrane ad libitum, porabijo skupno dnevno količino, podobno količini, ki jo zaužijejo podgane, vendar redko sodelujejo v diskretnih epizodah prejedanja. Telo in skupni dnevni kalorični vnos se ne razlikujeta od običajnih pri podganah, ki pivijo sladkor (Slika 1 C), kar kaže na to, da lahko podgane uravnavajo svoj vnos energije in nadomeščajo odvečno energijo z uživanjem manj neprečiščene prehrane glodavcev (Slika 1 B).

  

Ogled večje različice:  

• Na tej strani
• V novem oknu

• Prenesite kot PowerPoint Slide

SLIKA 1   

Vnos sladkorja in neprečiščene prehrane (prigrizek) med dostopnim obdobjem 28-d v modelu piva sladkorja. Podgane s prekinitvenim sladkorjem + neprečiščena prehrana so sčasoma povečale njihov skupni dnevni vnos sladkorja (A). Podgane s prekinitvenim sladkorjem + neprečiščena prehrana so pojedle manj neprečiščene prehrane kot vmesna neprečiščena prehranska skupina in kontrolna skupina za neprečiščeno dieto ad libitum (B); vendar se skupine niso razlikovale v skupnem dnevnem vnosu energije (1 kcal = 4.184 kJ) (C). Vrednosti so povprečne vrednosti ± SEM, n = Skupina 9 – 10 /. Ponatisnjeno z dovoljenjem Avene in sod. (23).

Modeli prenajedanja maščob

Živali bodo pihale tudi na čisti maščobi, kar kaže na to, da jesti napitki niso izključno sladki okus. Corwin in sod. (17) so pokazale, da se bodo podirane podgane z dostopom do neprečiščene prehrane glodalcev ad libitum na rastlinski maščobi (skrajšale), ko se vsak dan predstavi za 2 h, in ta učinek se poveča, ko maščobe ponudimo samo 3 krat na teden. Podobna ugotovitev je bila poročana s krajšanjem, ki je brez maščob (18). Podgane z omejenim dostopom do rastlinske maščobe ne kažejo sprememb telesne teže ali odmerjanja telesne maščobe v primerjavi z neprečiščenimi prehranskimi kontrolami (17,19); vendar pokažejo povišano raven leptina v plazmi (19).

Modeli pihanja na mešanicah sladke maščobe

Kombinacija sladkega in maščob aktivira več okusnih receptorjev, postingvenalne signale in nevropeptidne sisteme. Kombinacije sladkorja in maščob v obliki piškotkov ali sladkorno-maščobnih mešanic Boggiano in drugi uporabljajo za laboratorijske modele (20,21). Razvili smo model prehranjevanja s popivanjem z uporabo prehransko popolne sladko-maščobne prehrane pri podganah, ki niso omejene s hrano (22). Podgane z 2-h vsakodnevnim dostopom do hrane s sladko maščobo imeti dostop do standardne neprečiščene prehrane za glodavce ad libitum za druge 12451 h / d. Z dostopom do 45 dostopa je vedenje pri piranju najbolj izrazito in te podgane v povprečju porabijo 20% svojega dnevnega vnosa energije v obdobju dostopa do sladko-maščobne hrane (35-h) (Slika 2 A). Te podgane samoomejijo vnos običajne neprečiščene prehrane, podobno učinkom, o katerih smo poročali pri sladkorju (23) in drugi so poročali z maščobo (17,19) ali diete, ki so bogate s sladkorjem (14). Zaradi cikličnega pihanja in samostojnega omejevanja hrane pride do nihanj dnevne telesne teže, za katero je značilno izguba teže med napitki (Slika 2 B). Toda če upoštevamo samoomejevanje običajne prehranjene glodalke pri glodalcih med napitki, se pri podganah, ki pikajo na pelete iz sladke maščobe, pojavi splošno povečanje telesne teže v primerjavi s kontrolnimi skupinami, ki se hranijo samo s standardno neprečiščeno prehrano glodalcev ali z dostopom k istim peletom sladke maščobe ad libitum (Slika 2 C). Tako ta model predstavlja prenajedanje, ki lahko povzroči povečano telesno težo.

  

Ogled večje različice:  

• Na tej strani
• V novem oknu

• Prenesite kot PowerPoint Slide

SLIKA 2   

Spremembe vnosa energije in telesne teže v modelu podgan, ki se ukvarja z maščobami. Skupni dnevni vnos energije med wk 3 dostopa, izražen kot energija, pridobljena iz standardne neprečiščene prehrane (chow) (bele) proti neprečiščeni prehrani s sladkimi maščobami (Črna) (A). Dveh dnevni sladko-maščobni skupini in skupini, ki je prejemala 2-urno sladko-maščobno prehrano samo ob ponedeljkih, sredah in petkih (2-urni MWF sladko-maščobni) zaužijeta> 2% dnevne energije iz sladkega -mastna prehrana, ko je na voljo. Pojavi se vzorec žage za 50-urno dnevno skupino sladkih maščob, pri kateri vsak dan zmanjšajo težo in povečajo težo.B). Kljub temu nihanju telesne teže skozi dan so podgane z dnevno sladko maščobo 2-h pridobile bistveno večjo skupno telesno maso kot podgane, ki so se hranile s standardno neprečiščeno dieto ad libitum (1 kcal = 4.184 kJ) (C). Vrednosti so povprečne vrednosti ± SEM, n = 10 / skupina. * Se razlikuje od standardne skupine chow ad libitum, P <0.05. Prilagojeno z dovoljenjem Bernerja in drugih. (22).

Zasvojenost s hrano

Številni znanstveniki ugibajo, da imajo lahko debelost in prehranjevalne motnje, kot sta bulimija in anoreksija lastnosti "zasvojenosti" (24-30). Poleg tega je bilo napisanih več priljubljenih knjig o samopomoči na temo "zasvojenosti s sladkorjem" (31-34, če naštejem le nekaj). Klinične in laboratorijske študije na živalih odkrivajo podobnost med prenajedanjem in odvisnostjo od drog.

Klinična podpora teoriji o odvisnosti od hrane

Nedavna klinična študija kaže, da lahko ogljikovi hidrati zlorabljajo "ogljikove hidrate" (35). Prav tako so bile s tehnikami slikanja možganov ugotovljene spremembe, povezane s hrepenenjem, kot odziv na okusno hrano, in te spremembe so podobne tistim, ki so jih opazili med hrepenenjem po drogah (36,37). Dopamin (DA)⁴ je bilo predlagano, da ima skupno vlogo pri zlorabi drog in debelosti (28). Pregledi pozitronske emisijske tomografije razkrivajo, da pri debelih preiskovancih opazimo zmanjšanje strijatalnega D₂ razpoložljivost receptorjev, ki je povezana s telesno težo osebe (38) in podobno po obsegu kot pri zmanjšanih poročilih pri osebah, odvisnih od drog (39). Opioidi so bili tudi v središču kliničnih študij (25). Disfunkcije apetita v obliki prejedanja ali samo-stradanja lahko vplivajo na endogeno opioidno aktivnost (40). Skupno te klinične študije podpirajo stališče, da lahko prenajedanje vpliva na vedenje in možganske sisteme na način, ki spominja na vidike odvisnosti.

Vedenjski znaki odvisnosti od sladkorja pri laboratorijskih živalih

Številna vedenja in nevrokemične spremembe, ki so značilne za zlorabo drog, se kažejo tudi v našem živalskem modelu pihanja sladkorja, opisanem zgoraj in povzeto v Tabela 1. Ta model je podrobneje pregledan in povezan z literaturo o odvisnosti od prepovedanih substanc, drugje (16).

Na kratko, podgane, ki imajo vsakdanji vmesni dostop do sladkorne raztopine in neprečiščene prehrane, povečajo njihov vnos sladkorja in povečajo vnos v prvi uri vsakodnevnega dostopa, kar definiramo kot "popivanje" (15). Podgane, ki se prehranjujejo s sladkorjem, kažejo znake opijatskega odtegnitve, kadar jim dajemo sorazmerno visok odmerek naloksona z opioidnim antagonistom (3 mg / kg, podkožno). Opažajo se somatski znaki odtegnitve, kot so škripanje zob, tresenje sprednje šape in tresenje glave, pa tudi vedenjski manifesti tesnobe (41). Podobni znaki opijatnega odtegnitve se pojavijo spontano brez uporabe opioidnega antagonista, ko se vsa hrana odstrani za 24 h (23,41). Podgane, ki preganjajo sladkor, so v testu po 23 wk brez sladkorja stisnile za 2% več sladkorja kot doslej (42), kar kaže na spremembo motivacijskega vpliva sladkorja, ki vztraja in narašča v obdobju abstinence. Dokazali smo tudi, da pri podganah, ki se prehranjujejo s sladkorjem, razvijejo navzkrižno preobčutljivost lokomotorja do nizkega izzivnega odmerka amfetamina (0.5 mg / kg, intraperitonealno), ki ima naivene podgane le malo ali nima nobenega vpliva (43). Ko se podgane pivijo zaradi sladkorja in se nato prisilijo, da se vzdržijo, potem pokažejo povečan vnos 9% alkohola (44), kar kaže, da je prekinitveni dostop do sladkorja lahko prehod k uživanju alkohola.

Drugi raziskovalci so pridobili podporne ugotovitve vedenja z uporabo podobnih modelov prejedanja sladkorja. O podganah z omejenim dostopom do prehrane z visoko saharozo so poročali o znakih tesnobe (14). Poročalo se je, da že samo odstranjevanje sladkorja znižuje telesno temperaturo (45). Opaženo je bilo tudi agresivno vedenje med odstranjevanjem diete, ki vključuje občasni dostop do sladkorja (46). Z operantskim kondicioniranjem Grimm in sod. (47) ugotovi, da se saharoza v mesecih mesecev vzdržuje sladkorja pri podganah, ki so imele občasno dostop do sladkorja, narašča. Vmesni dostop do navzkrižne občutljivosti saharoze ni samo z amfetaminom (43), pa tudi s kokainom (48) in omogoča preobčutljivost za agonistični kvinpirol DA (49). Ti rezultati podpirajo teorijo, da je sistem DA občutljiv za občasni dostop do sladkorja; to je pomembno, ker ima okrepljen mezolimbični dopaminergični nevrotransmisija vlogo pri vedenjskih učinkih preobčutljivosti in navzkrižne preobčutljivosti (50) in lahko prispeva k zasvojenosti (51,52).

Nevrokemični dokazi o odvisnosti od sladkorja

Zgoraj opisani dokazi kažejo, da lahko pregrevanje sladkorja povzroči vedenja, ki so podobna tistim, ki so jih opazili pri podganah, odvisnih od drog. Sočasne nevrokemične spremembe lahko povzročijo ali podaljšajo to vedenje. Ti znaki so povzeti tudi v Tabela 1 in so podrobneje razloženi v prejšnjem članku (16).

Ugotovili smo spremembe v DA, acetilholinu (ACh) in opioidnih sistemih pri podganah, ki preganjajo sladkor, podobne tistim, ki so jih opazili pri nekaterih zlorabah drog. Avtoradiografija razkriva povečan D₁ vezava receptorjev v jedru jedra (NAc) in zmanjšano D₂ vezava receptorjev v striatumu glede na neprečiščene podgane, hranjene s prehrano (15). Podgane s prekinitim dostopom sladkorja in neprečiščenim prehranjevanjem so prav tako zmanjšale D₂ mRNA receptorja v NAc in povečan D₃ mRNA receptorjev v NAc in dorzalnem striatumu v primerjavi z nepreverjenimi prehranskimi kontrolami (53). Podgane, ki se pičijo zaradi sladkorja, znatno zmanjšajo mRNA enkefalina (53), medtem ko μVezava -opioidnih receptorjev se znatno poveča v lupini NAc, cingulatu, hipokampusu in locus coeruleusu (15).

Ena izmed najmočnejših nevrokemičnih skupnosti med piranjem sladkorja in zlorabo drog je njihov učinek na zunajcelični DA. Značilni znak zlorabljenih zdravil je večkratno povečanje zunajcelične DA, medtem ko med običajnim hranjenjem odziv DA po večkratni izpostavljenosti hrani izgine (54). Kadar se podgane pivijo na sladkor, se sproščanje DA ponavlja, zaradi česar se možgani lahko prilagodijo zlorabi. Podgane, ki se pičijo zaradi sladkorja, očitno vsak dan sproščajo DA, merjeno z d 1, 2 in 21 dostopa (55). Nadzorne podgane, hranjene s sladkorjem ali neprečiščeno prehrano ad libitum, podgane z vmesnim dostopom do samo neprečiščene prehrane ali podgane, ki sladkorji okusijo samo 2 krat, razvijejo izmučen odziv DA, ki je značilen za živilo, ki izgubi novost.

Umik iz drog, kot so morfij, nikotin in alkohol, pogosto spremljajo spremembe v DA / ACh ravnovesju NAc: konkretno se DA zmanjša, medtem ko se ACh poveča (56-58). Tudi podgane, ki pičijo sladkor, kažejo to nevrokemično neravnovesje v DA / ACh med umikom. Do tega rezultata pride, ko podgane dajejo nalokson, da se obori opiatno podoben umik (41) ali po 36 h pomanjkanju hrane (23).

Drugi so poročali o podpornih ugotovitvah. Obstaja zmanjšanje D₂ vezava receptorjev v NAc podgan z občasnim dostopom do saharoze in neprečiščene prehrane v primerjavi s podganami, ki so bile hranjene samo s prekinitveno neprečiščeno prehrano (59), spremembe pa se pojavljajo v prometu DA in vezavi transporterja DA pri podganah, ki se vzdržujejo ob vmesnem urniku hranjenja s sladkorjem (12,60).

Ali obstajajo dokazi o odvisnosti od maščob ali sladko-maščobnih kombinacij?

V literaturi je razvidno, da se lahko podobno kot pri sladkorju pojavi podobno zasvojenost z maščobami. Le Magnen (29) je ugotovil, da lahko nalokson umakne pri podganah, ki so se prehranjevale s kavarniško prehrano ad libitum, ki vsebuje raznovrstno hrano, bogato z maščobami in sladkorjem (npr. sir, piškoti, čokoladni čips). Pred kratkim sta Teegarden in Bale (61) kažejo, da imajo miši dostop do diete z veliko maščob ali ogljikovih hidratov ad libitum za 4 wk in nato prisiljene vzdržati averzivno okolje, da dobijo dostop do svoje želene hrane. Sklepajo, da ukinitev takšne prehrane dvigne stresno stanje in prispeva k prehranjevanju. Corwin in sodelavci so prav tako pokazali porast progresivnega odziva na podganah, ki se pičijo na maščobo (62).

Kar zadeva nevrokemijo, se zdi, da jedo maščobe zaradi prenajedanja učinke na sisteme DA in enkefalina, ki so podobni tistim, ki jih opazimo pri sladkornem piranju. Omejena izpostavljenost maščobi (koruzno olje) bo večkrat sprostila DA v NAc, ta učinek pa povzroči okus olja (63). Podgane z omejenim dnevnim dostopom do prehrane s sladko maščobo kažejo znatno zmanjšanje mRNA enkefalina v NAc (64), podobno kot zgoraj navedena ugotovitev s sladkorjem (53). Vlogo opioidov v paraventrikularnem jedru hipotalamusa so preučevali z uporabo napitnega modela (65) in ugotovitve kažejo na to d-Ala², NMe-Phe⁴, Gly-ol⁵-enkefalin povečuje vnos maščobe pri podganah, ki raje maščobe, vendar pri podganah, ki raje saharo, nima učinka. Ti rezultati kažejo na kompleksno vlogo paraventrikularnih jedrskih opioidov pri vnosu hrane, prednost in vrsta hranil pa vplivata na sposobnost teh spojin, da spremenijo vedenje.

Glede na to nevrokemijo in zgoraj opisana vedenja se zdi logično, da lahko prenajedanje maščob povzroči odvisnostim podobno vedenje. Vendar podatki niso jasni. Čeprav so poročali, da je ponujena maščoba ad libitum povzročila zasvojenost podobnega vedenja (29,61) lahko napredovanje teh učinkov poveča. Raziskali smo, ali se vedenjski znaki odvisnosti pojavijo, ko živali popivajo različne diete z veliko maščob in sladko-maščobne kombinacije. Preizkusili smo podgane z omejenim (12-h ali 2-h) dostopom do prehrane s sladko-maščobo (raziskovalne diete #12451, 45% maščobe, 20% beljakovin, 35% ogljikovih hidratov), ​​12-h dostop do sladke maščobe mešanica (35.7% rastlinske maščobe, 64.3% saharoze) ali 12-h dostop do rastlinske maščobe (100% skrajšanje zelenjave Crisco), vse s hkratno nepreverjeno prehrano. Kontrolne skupine so hranile te diete ad libitum ali dajale standardno neprečiščeno dieto ad libitum. Po dieti 21 – 25 d na dietah so podganom dajali podkožni nalokson 3 mg / kg in nato opazili somatske znake stiske in tesnobe v povišanem plusu labirinta. Pri nobeni od teh prehranskih možnosti, bogatih z maščobami, ni bilo nobenih pomembnih dokazov o opijatskem odvzemu, bodisi v skupinah, ki prekuhajo hrano, bodisi pri tistih, ki so dobivali hrano ad libitum, čeprav so ti postopki v naših prejšnjih poročilih o sladkornem piju pokazali pozitivne rezultate (41). V drugih raziskavah smo s hrano odvzeli znake spontanega odvzema opiata s hrano, ki je podgane obdržala na dietah, bogatih z maščobami, za 24 – 36 h. Ponovno, čeprav poročamo o znakih tesnobe in somatskih znakih stiske po postu pri podganah, ki preganjajo sladkor (23) tega niso opazili pri podganah, ki so se v prehrani pivile z visoko vsebnostjo maščob.

Čeprav pri podganah, ki se prehranjujejo z maščobami, nismo zaznali znakov opijatnega odtegnitve, to ne pomeni, da prekomerni vnos maščob ne more povzročiti podobnega vedenja. Umik ni nujno merilo hrepenenja po drogah, tako kot pri hrepenenju po hrani ni potrebno odvzemanje hrane (37). Poleg tega imajo različni razredi drog (npr. Agonisti, opiati DA) posebne vedenjske in fiziološke znake odtegnitve. Tako se lahko zgodi, da lahko različni makronutrienti proizvajajo tudi različne odtegnitvene znake. Še ni treba določiti, ali lahko prepiranje maščobe povzroči odvisnostim podobno vedenje, vključno z navzkrižno preobčutljivostjo in nenormalno motivacijo, ki jo povzroči abstinenca.

Zakaj se pojavijo znaki opijatnega umika s sladkorjem, ne pa z maščobnimi napitki?

Relativno pomanjkanje opiatskih podobnih odtegnitvenih znakov po piranju maščobe poudarja pomen opioidnih sistemov pri diferenciaciji sladkorjev in maščob ter njihovih posledic na vedenje. Nevropeptid galanin (GAL) in njegova vezavna mesta so izraženi na možganskih območjih, pomembnih tako za nagrajevanje zdravil kot hrano (11). GAL velja za peptid, ki ga stimulira maščoba, ker se njegova ekspresija v teh možganskih regijah poveča kot odziv na obrok z veliko maščobami (66). Poleg tega hipotalamično injiciranje GAL v nekaterih situacijah spodbuja vnos maščobe, raje pred ogljikovimi hidrati (67,68). Zanimivo je, da periferna injekcija ganona, sintetičnega agonista GAL, zmanjša mišične odtegnitvene znake pri miših, odvisnih od morfina (69). Ena sama sistemska injekcija ganona pri miših z izločanjem GAL zadostuje za razveljavitev nekaterih biokemičnih sprememb, ki jih prinaša dajanje morfija (70). Tako je GAL lahko endogeni negativni regulator nagrajevanja z opiati z zmanjšanjem nekaterih vedenjskih in nevrokemičnih učinkov opiatov. Na podlagi teh podatkov je možno, da lahko pomanjkanje opiatskih podobnih odtegnitvenih znakov pri podganah, ki pretirajo maščobo, povzroči endogena aktivacija GAL, povzročena z maščobo, kar lahko zavira ustrezne opioidne učinke.

Posledice za motnje hranjenja in debelost

Ta članek smo začeli z razpravo, ki se je nanašala na požiranje in debelost. V resnici ugotovitve na predstavljenih živalskih modelih kažejo, da ima lahko pojesti sladkor in morda celo maščobe nekatere zasvojenost podobne lastnosti. Popivanje sladkorja pa ne vpliva na telesno težo, kombinacija sladkega in maščobnega pa povzroči povečanje telesne teže (22). Tako je lahko maščoba makrohranilo, ki ima za posledico prekomerno telesno težo, sladek okus pa je lahko v veliki meri odgovoren za nastanek odvisnosti podobnih vedenj, ki vključujejo odtegnitveni sindrom.

Drugi članki v tem dodatku vključujejo reference (73-75).