(L) Hur socker och fett lura hjärnan till att önska mer mat (2016)

Matthew Brien har kämpat med överätning under de senaste 20 åren. Vid 24 års ålder stod han vid 5'10 ′ ′ och vägde 135 pund. Idag tippar den licensierade massageterapeuten vågen till 230 pund och tycker det är särskilt svårt att motstå bröd, pasta, läsk, kakor och glass - särskilt de täta pintarna fyllda med mandlar och chokladbitar. Han har provat olika viktminskningsprogram som begränsar matportionerna, men han kan aldrig hålla det länge. "Det är nästan undermedvetet", säger han. ”Middagen är klar? Okej, jag ska äta efterrätt. Kanske någon annan kan ha bara två glassar, men jag ska ha hela [behållaren]. Jag kan inte stänga av dessa känslor. ”

Att äta för nöjes skull, snarare än överlevnad, är inget nytt. Men först under de senaste åren har forskare förstått djup hur vissa livsmedel - särskilt fetter och godis - faktiskt förändrar hjärnkemi på ett sätt som får vissa människor att överkonsumera.

Forskare har ett relativt nytt namn på sådana begär: hedonisk hunger, en kraftfull önskan om mat i avsaknad av något behov av det; den längtan vi upplever när magen är full men vår hjärna fortfarande är korp. Och ett växande antal experter hävdar nu att hedonisk hunger är en av de främsta bidragsgivarna till stigande fetma i utvecklade länder över hela världen, särskilt i USA, där läckra desserter och skräpmat med vattnet är billigt och rikligt.

”Att flytta fokus till njutning” är ett nytt tillvägagångssätt för att förstå hunger och viktökning, säger Michael Lowe, en klinisk psykolog vid Drexel University som myntade termen ”hedonisk hunger” 2007. ”Mycket överätning, kanske allt som äter människor gör utöver sina energibehov, bygger på att konsumera några av våra mest smakliga livsmedel. Och jag tror att detta tillvägagångssätt redan har haft inflytande på behandling av fetma. ” Att avgöra om en individs fetma uppstår främst av känslomässiga begär i motsats till en medfödd brist i kroppens förmåga att förbränna kalorier, säger Lowe, hjälper läkare att välja de mest lämpliga läkemedlen och beteendemässiga ingripanden för behandling.

Anatomi av aptit
Traditionellt har forskare som sysslar med hunger och viktreglering fokuserat på så kallad metabolisk eller homeostatisk hunger, som drivs av fysiologisk nödvändighet och som oftast identifieras med tomrum i magen. När vi börjar doppa i våra energiförråd under 24 timmar eller när vi sjunker under vår typiska kroppsvikt, försvinner ett komplext nätverk av hormoner och nervvägar i hjärnan våra känslor av hunger. När vi äter vårt fyll eller lägger på överflödiga pund tenderar samma hormonsystem och hjärnkretsar att kväva vår aptit.

Vid 1980 hade forskarna arbetat med de viktigaste hormonerna och nervförbindelserna som är ansvariga för metabolisk hunger. De upptäckte att den till stor del regleras av hypothalamus, en region i hjärnan som innehåller nervceller som både utlöser produktionen av och är utsökt känsliga för en mängd olika hormoner.

Liksom med så många biologiska mekanismer, bildar dessa kemiska signaler en sammankopplad bana av kontroller och balanser. När människor äter mer kalorier än de omedelbart behöver, lagras en del av överskottet i fettceller som finns i hela kroppen. När dessa celler börjar växa i storlek börjar de kasta ut högre nivåer av ett hormon som kallas leptin, som reser genom blodet till hjärnan och säger till hypotalamus att skicka ut ännu en flod av hormoner som minskar aptiten och ökar cellulär aktivitet för att bränna av de extra kalorierna - för att få tillbaka allt i balans.

På samma sätt, när celler i magen och tarmen upptäcker närvaron av mat, utsöndrar de olika hormoner, såsom kolecystokinin och peptid YY, som arbetar för att undertrycka hunger antingen genom att resa till hypothalamus eller genom att agera direkt på vagusnerven, en lång, slingrande bunt nervceller som länkar hjärnan, hjärtat och tarmen. Däremot har ghrelin, ett hormon som frigörs från magen när det är tomt och nivåerna i blodsocker (socker) låga, motsatt effekt på hypotalamus och stimulerar hunger.

I slutet av 1990 började emellertid studier av hjärnavbildning och gnagare att avslöja en andra biologisk väg - en som ligger till grund för processen att äta för nöje. Många av samma hormoner som verkar i metabolisk hunger verkar vara involverade i den andra vägen, men slutresultatet är aktivering av en helt annan hjärnregion, känd som belöningskretsen. Denna intrikata webb av neurala band har mest studerats i samband med beroendeframkallande droger och mer nyligen tvångsmässigt beteende som patologiskt spel.

Det visar sig att extremt söta eller feta livsmedel fängslar hjärnans belöningskrets på ungefär samma sätt som kokain och spel gör. Under mycket av vårt evolutionära förflutna var sådana kaloritäta livsmedel sällsynta godisar som skulle ha gett välbehövlig näring, särskilt i svåra tider. Då var det en överlevnadsfråga att söta på godis och fetter när de var tillgängliga. I samtida samhälle - fylld med billig, kaloririk grub - fungerar denna instinkt mot oss. ”För större delen av vår historia var utmaningen för människor att få tillräckligt med att äta för att undvika svält”, säger Lowe, “men för många av oss har den moderna världen ersatt det med en helt annan utmaning: att undvika att äta mer än vi behöver så vi gå inte upp i vikt. ”

Forskning har visat att hjärnan börjar reagera på feta och sockerliga livsmedel redan innan de kommer in i munnen. Att bara se en önskvärd artikel väcker belöningskretsen. Så snart en sådan skål berör tungan, skickar smaklökar signaler till olika delar av hjärnan, som i sin tur svarar genom att spira den neurokemiska dopaminen. Resultatet är en intensiv känsla av nöje. Ofta äter mycket välsmakande livsmedel mättar hjärnan med så mycket dopamin att det så småningom anpassas genom att desensibilisera sig själv, vilket minskar antalet cellulära receptorer som känner igen och svarar på det neurokemiska. Följaktligen kräver hjärna från överdjur mycket mer socker och fett för att nå samma tröskel för nöje som de en gång upplevt med mindre mängder av livsmedel. Dessa människor kan faktiskt fortsätta att äta för mycket som ett sätt att återfånga eller till och med bibehålla en känsla av välbefinnande.

Framväxande bevis tyder på att vissa hungerhormoner som vanligtvis verkar på hypotalamus också påverkar belöningskretsen. I en serie studier mellan 2007 och 2011 visade forskare vid Göteborgs universitet att frisättningen av ghrelin (hungerhormonet) i magen direkt ökar frisättningen av dopamin i hjärnans belöningskrets. Forskarna fann också att läkemedel som förhindrar att ghrelin binder till nervceller i första hand begränsar överätning hos personer som är överviktiga.

Under normala förhållanden undertrycker leptin och insulin (som blir rikligt när extra kalorier konsumeras) frisättningen av dopamin och minskar känslan av nöje när en måltid fortsätter. Men nyare gnagerstudier tyder på att hjärnan slutar svara på dessa hormoner när mängden fettvävnad i kroppen ökar. Således fortsätter att äta håller hjärnan tvättad i dopamin även när tröskeln för nöje fortsätter att gå upp.

Bromsa begär
En typ av operation som vissa överviktiga människor redan genomgår för att hantera sin vikt understryker ghrelinens vikt vid viktkontroll och har gett några av de biologiska insikterna i varför många av oss äter långt bortom våra fysiologiska behov. Känd som bariatrisk kirurgi, är det en sista utvägsbehandling som dramatiskt krymper magen, antingen genom att ta bort vävnad eller genom att pressa organet så hårt med ett band att det inte rymmer mer än ett par uns mat åt gången.

Inom en månad efter en sådan operation är patienterna vanligtvis mindre hungriga och är inte längre lika lockade av livsmedel med mycket socker och fett - möjligen på grund av förändringar i mängden hormoner som deras mycket mindre mage nu kan producera. Nya studier av hjärnskanning avslöjar att dessa minskade begär speglar förändringar i neurala kretsar: postkirurgi, hjärnans belöningskrets svarar mycket svagare på bilderna och de talade namnen på frestande livsmedel, som chokladkakor, och blir känslig för mindre mängder dopamin.

"Tanken är att genom att ändra tarmens anatomi ändrar vi nivåerna av tarmhormoner som så småningom kommer till hjärnan", säger Kimberley Steele, en kirurg vid Johns Hopkins University School of Medicine. Några studier har dokumenterat lägre nivåer av hungerstimulerande ghrelin och ökade nivåer av aptitdämpande peptid YY efter bariatrisk kirurgi. Som de senaste experimenten antyder verkar dessa hormoner inte bara på hypotalamus utan också på belöningskretsen. "På lång sikt kan vi förmodligen efterlikna effekterna av bariatrisk kirurgi med läkemedel", säger Bernd Schultes från eSwiss Medical & Surgical Center i St. Gallen, Schweiz. "Det är den stora drömmen."

Under tiden använder flera kliniker nyligen avslöjanden om hedonisk hunger för att hjälpa människor som Brien. Yi-Hao Yu, en av Briens läkare vid Greenwich Hospital i Connecticut, föreslår att fetma tar minst två distinkta men ibland överlappande former: metabolisk och hedonisk. Eftersom han tror att Brien främst kämpar med hedonisk fetma, ordinerade Yu nyligen läkemedlet Victoza, som är känt för att minska nöjesdrivet ätande. Däremot skulle läkemedel som vanligtvis riktar sig mot hypotalamus fungera bättre om en patients underliggande problem var en brist i kroppens förmåga att bibehålla en stadig vikt.

Drexels Lowe har å sin sida fokuserat på nya tillvägagångssätt för beteendemodifiering. "Den traditionella idén är att vi kan lära överviktiga människor att förbättra deras självkontroll", säger Lowe. "Den nya tanken är att själva maten är mer problemet." För vissa människor åberopar välsmakande livsmedel ett så starkt svar i hjärnans belöningskrets - och ändrar så dramatiskt deras biologi - att viljestyrkan sällan, om någonsin, kommer att vara tillräcklig för att motstå att äta dessa livsmedel när de är där. Istället säger Lowe, "vi måste omarbeta livsmedelsmiljön." I praktiken betyder det att du aldrig tar med dig fet, supersöt mat i huset och undviker platser som erbjuder dem när det är möjligt.

Elizabeth O'Donnell har omsatt dessa lektioner i praktiken. En 53-årig butiksägare som bor i Wallingford, Pa., O'Donnell lärde sig att modifiera sin personliga matmiljö hemma och på vägen efter att ha deltagit i en av Lowes viktminskningsstudier. Hon säger att hon är särskilt hjälplös inför godis och bakverk och har därför åtagit sig att hålla dem borta från sitt hem och att undvika restauranger med allt-du-kan-äta dessertbord - vilket tidigare ledde till att hon konsumerade ”ett överskott på 3,000 eller 4,000 kalorier. ” Vid ett nyligen besök i Walt Disney World kringgick hon till exempel parkens många bufférestauranger till förmån för ett mindre matställe där hon köpte en sallad. Det är exakt den typ av enkel förändring som kan göra stor skillnad i kampen för att bibehålla en hälsosam vikt.

OM FÖRFATTARNA)

Ferris Jabr är en bidragande författare på Scientific American.