Фронт Нутр. КСНУМКС; КСНУМКС: КСНУМКС.
Објављено на мрежи КСНУМКС Феб КСНУМКС. дои: КСНУМКС / фнут.КСНУМКС
ПМЦИД: ПМЦКСНУМКС
увод
Са глобалном кризом гојазности која наставља да узима свој данак, потражња за решењима је порасла. Дискусија о природи наспрам неге и биологије против психологије кулминирала је проглашењем гојазности болешћу од стране неких медицинских организација. Криви су фактори животне средине и генетска предиспозиција, а не лична одговорност, као и за сваку другу болест. Ово гледиште имплицира да биолошки процеси који регулишу телесну тежину у суштини делују у несвесном царству. Иако је ово одавно прихваћено за такозвану хомеостатску регулацију енергетског биланса, мање је јасно за хедонистичке контроле. Овде критички процењујемо важно питање како модели глодара могу помоћи у разумевању доприноса хедонистичких неуронских процеса регулацији телесне тежине. Када се посматрају концепти награде, појачања, мотивације, зависности од задовољства и њихових неуронских механизама, у контексту исхране и вежбања, појављује се ново гледиште да су хомеостатска и хедонистичка контрола уско повезане и често делују унисоно на несвесном нивоу како би постићи биолошки адаптивне одговоре. Иако је дискусија о постављеној тачки телесне тежине занемарена последњих година, ова тема постаје све актуелнија као важан аспект за ефикасан третман гојазности.
Хедонистички механизми надјачавају хомеостатску регулацију
Када је телесна тежина животиња и људи поремећена периодима недовољног или прекомерног храњења, она се одмах враћа на нивое пре пертурбације кроз процес који се назива хомеостатска регулација која укључује контролу и уноса и потрошње енергије (1, 2). Основна кола хипоталамуса која су у основи ове регулације су дуго позната (3) и био је много рафиниран, посебно у последњих 20 година након открића лептина. Укратко, две различите неуралне популације у медиобазалном хипоталамусу делују као примарни енергетски сензори и ангажују сложену мрежу ефекторских кола која контролишу и улаз и излаз енергије на биолошки прилагодљив начин [за преглед, видети Реф. (4-7)].
Међутим, док се већина слаже са таквом основном хомеостатском регулацијом, било је много дискусија о тачном нивоу брањене телесне тежине и укљученим механизмима (8-13). Јасно је да не постоји фиксна задата тачка око које врсте сисара регулишу своју телесну тежину. Уместо тога, он је флексибилан, у зависности од унутрашњих и спољашњих услова укључујући генетску и епигенетску предиспозицију, доступност хране, укус хране и друге факторе животне средине (10). Ово најбоље илуструје сезонски варијабилна и хомеостатски заштићена задата тачка телесне тежине хибернатора (14).
Један фактор за који се широко верује да је веома важан за утицај на индивидуалну задату телесну тежину је хедонизам хране, посебно померање ка већој телесној тежини веома укусном храном богатом калоријама. (Фигура (ФигуреКСНУМКСА) .КСНУМКСА). Најјаснији пример ове промене у брањеној телесној тежини је гојазност пацова и мишева изазвана исхраном у кафетерији (15). Иако се сумња да је повећана доступност веома укусне, енергетски густе хране такође највећим делом одговорна за тренутну епидемију гојазности, много је теже доказати, због потешкоћа да се стриктно контролише енергетски баланс и услови животне средине код људи током дужих периода. време као што је то могуће у животињским моделима. Широко прихваћено гледиште је да код генетски и/или епигенетски осетљивих појединаца, околина хране која има гојазност може да успостави нову, већу задату тачку телесне тежине која се на сличан начин брани од принудног гладовања и прекомерног храњења као код особа нормалне тежине (11). Стога је једно од кључних питања у разумевању регулације телесне тежине неуролошко објашњење за овај помак у брањеној телесној тежини. Који су неуронски механизми који омогућавају доступност и укус хране богате енергијом да надјачају основни хомеостатски одбрамбени систем? Разумевање ових механизама могло би довести до развоја специфичнијих лекова или бихевиоралних интервенција у борби против гојазности.
Хедонска обрада је саставни део хомеостатског регулаторног система
Став да хедонистички и хомеостатски неуронски кругови нису одвојени ентитети, већ да су део истог регулаторног система, брзо добија на снази. Ово је засновано на доказима о двосмерној модулацији кортиколимбичких подручја мозга интероцептивним сигналима, а хипоталамуса екстероцептивним сигналима и њиховим когнитивним и емоционалним корелацијама (Слика (ФигуреКСНУМКСБ).
Модулација одоздо према горе кортиколимбичких кругова когниције и мотивације интероцептивним сигналима доступности нутријената
Контрола хедонистичких и когнитивних процеса одоздо према горе помоћу унутрашњих сигнала није нови увид. С обзиром на пресудну важност хранљивих материја за преживљавање, он је основни атрибут изражавања глади и сеже до почетка еволуције нервног система. Конкретно, гладно стање карактерише повећана мотивациона атрибуција (механизам којим циљни објекат као што је храна постаје веома пожељан и пожељан – бихевиорални магнет), што се неуролошки манифестује појачаном активношћу мезолимбичког допаминског система (16-18). Оно што је ново, показало се да су неки од гласника и неуронских механизама укључени. На пример, сада је јасно да један од најеминентнијих хомеостатских регулатора телесне тежине – лептин – модулира апетит делујући не само на хипоталамус већ и на компоненте мезолимбичког допаминског система (19-22) и о олфакторној и чулној обради укуса (23-25). Слично томе, многи други унутрашњи сигнали доступности хранљивих материја, као што су грелин, интестинални ГЛП-1 и ПИИ, и инсулин, као и глукоза и масти, такође делимично делују на кортиколимбичке структуре укључене у когнитивне и награђивачке аспекте контроле уноса хране (26-36). Ефекти ових хормона на когнитивне функције су занимљиви у контексту студија на људима које показују оштећења и когнитивних и метаболичких функција код гојазних пацијената (37-39). Иако заједничка веза још није позната, водећа хипотеза сугерише да је цревна дисбиоза резултат интеракције између неоптималне исхране, цревне микробиоте и урођеног имуног система са накнадним променама у сигнализацији од црева до мозга и интегритета крвно-мождане баријере. су важни (40-43).
Модулација класичног хипоталамуса одозго према доле помоћу сензорних, когнитивних и мотивационих сигнала
Други покретач овог интегрисаног погледа је нови увид у модулацију класичних хомеостатских кола одозго према доле когнитивном и емоционалном обрадом у кортиколимбичким системима (44). Сматра се да је условљени унос хране изазван знаком важан механизам у преједању од стране људи у гојазном окружењу (45, 46) и проучаван је код глодара већ дуже време (47). Неки од релевантних путева укључених у овај унос хране који зависи од когниције идентификовани су код пацова демонстрирањем зависности од амигдале и префронталног кортекса према бочним пројекцијама хипоталамуса (48, 49). Недавно су представљени докази за модулацију АГРП неурона од врха према доле у медиобазалном хипоталамусу, епицентру класичне хомеостатске регулације. Сматра се да су ови моћни неурони углавном контролисани циркулишућим хормонима и метаболитима на релативно спор начин раста и опадања, сразмерно стању гладовања и храњења. Користећи модерну, генетски засновану технологију специфичну за неуроне, показано је да се активност АГРП неурона такође контролише секунду по секунду условљеним очекивањем непосредног узимања хране (50, 51). Ова акутна екстерна сензорна и когнитивна контрола над брзином активирања АГРП неурона се вероватно постиже директним или индиректним уносима из бројних кортикалних и субкортикалних области, што је показано ретроградним вирусним праћењем специфичним за неуроне (52).
Контрола уноса хране и регулација енергетског баланса је претежно подсвесна
Јасно је да класична нервна кола хипоталамуса одговорна за хомеостатску регулацију енергетског баланса и телесне тежине, слично хомеостатској регулацији других телесних функција, као што су глукоза у крви или крвни притисак, функционишу углавном изван свести, на несвесном нивоу. Поред тога, као што је горе дискутовано, механизам подстицајне сензибилизације помоћу којег интероцептивни сигнали исцрпљивања енергије, као што је низак лептин, покрећу „жељу“ кроз мезолимбички допамински систем (16, 18, 53) такође у великој мери делује изван свести, као што је показано у студијама неуроосликавања људи (54-56). Чак и у одсуству метаболичке глади и повезаних интероцептивних сигнала сензибилизације, свесна свест о знаку није неопходна. Ово је показано код пацова са условљеним уносом хране изазваним знаком (47, 48). Штавише, људски мозак може научити вредност новчаних награда и користити их за доношење одлука без свесне обраде контекстуалних знакова (57). Иако оптимално доношење одлука захтева самоконтролу, представљену у дорсолатералном префронталном кортексу (58, 59), трансформација понашања вођене наградом није под обавезном контролом овог подручја мозга и често ограничава слободну вољу за деловање (60). Коначно, неуронска активност у одређеним областима мозга може трајати доста времена пре него што људи постану свесни сопствене одлуке (61, 62), што сугерише да се велики део процеса који доводе до одлуке одвијају на несвесном нивоу.
Чини се да гутајуће понашање и код људи и код глодара постаје посебно отпорно на когнитивне контроле када је веома уобичајено (63, 64). У нормалним условима, информације о могућим исходима су важне за акције усмерене ка циљу, чинећи такве акције осетљивим на девалвацију. Међутим, уобичајено понашање више не зависи од научених очекивања од награде и стога је у великој мери неосетљиво на механизме обезвређивања награде (64, 65). Неурална кола која управљају неуобичајеним понашањем су другачије организована од оних за уобичајена или аутоматска понашања. Неуобичајена понашања у великој мери зависе од вентралног стриатума (нуцлеус аццумбенс) и вентромедијалног префронталног кортекса, док уобичајена понашања више зависе од дорсолатералног стриатума (65, 66). Механизми меморије и присећања се такође разликују за уобичајене и неуобичајене радње и понашања. За разлику од декларативних сећања која захтевају свесни ум, процедурална сећања функционишу углавном испод нивоа свесне свести и складиштење је више дистрибуирано (67-69). Као последица тога, процедурална сећања и уобичајено ингестивно понашање које они воде су релативно отпорни на инхибиторну когнитивну контролу и извршне функције.
Zakljucak
Животињски модели су били кључни за сецирање сложених механизама који леже у основи предиспозиције за гојазност. С обзиром да је огромна већина генетских локуса повезаних са људском гојазношћу повезана са нервним функцијама (70), није изненађујуће да су неуронске контроле уноса хране и регулација енергетског биланса главна компонента ових механизама. Иако функционално неуроимагинг код људи такође почиње да даје важан допринос, само су инвазивнији приступи код глодара били у стању да пруже механичка објашњења. Као резултат тога, традиционална дихотомија између хомеостатских и нехомеостатских/хедонских система одговорних за контролу апетита и регулацију телесне тежине, иако је хеуристички још увек корисна, више не описује на одговарајући начин опсежне анатомске и функционалне интеракције између ова два система. Поред тога, већи део резултата овог већег интерактивног система заобилази свест. Импликације ових нових увида су далекосежне јер ће водити не само будућа истраживања већ и дизајн фармаколошких и бихејвиоралних терапија за гојазност и поремећаје у исхрани.
Аутор прилога
ХМ и ЦМ су помогли да се осмисли мишљење, прегледали су литературу, написали делове рукописа и уредили пред-финалну верзију рукописа. ЕК-Ц и СИ су били укључени у дискусије о оригиналној идеји, прегледали делове литературе, написали делове рукописа и уредили предфинални рукопис. Х-РБ је осмислио првобитну идеју за мишљење, разговарао о неколико нацрта рукописа са свим коауторима, истражио литературу и написао коначни рукопис.
Изјава о сукобу интереса
Аутори изјављују да је истраживање проведено у одсуству било каквих комерцијалних или финансијских односа који би се могли тумачити као потенцијални сукоб интереса.
Финансирање
Овај рад подржали су грантови Националног института за здравље ДК047348 (Х-РБ), ДК092587 (ХМ) и ДК081563 (ЦМ).
Референце