Dana M. Ndogo, Alexandra G. DiFeliceantonio
Bilim 25 Jan 2019:
Vol. 363, Toa 6425, Uk. 346-347
DOI: 10.1126 / science.aav0556
Ishara ambazo zinaonyesha habari ya lishe kutoka kwa utumbo kwenda kwa ubongo kudhibiti uimarishaji wa chakula na uchaguzi wa chakula (1-4). Hasa, ingawa ujazo wa kati wa neural hufanya uchaguzi, mfumo wa neva unawasilisha habari kuhusu matokeo ya lishe ya uchaguzi kuelekea kwa ubongo ili uwakilishi wa maadili ya chakula usasishwe. Hapa, tunajadili matokeo ya hivi karibuni ambayo yanaonyesha uaminifu wa kuashiria ubongo wa utumbo na uwakilishi unaosababishwa wa thamani ya chakula unaathiriwa na vyakula vya kusindika (3, 4). Kuelewa mhimili huu kunaweza kufahamisha juu ya tabia ya kulisha inayojumuisha vyakula vya kusindika na fetma.
Katika 1947, majaribio ambayo viboko vilishwa lishe ya isocaloric ambayo yalibadilika kwa kiwango kikubwa ilidhihirisha kwamba panya hupeana kwa usahihi kiasi cha chakula kinachotumiwa kudumisha ulaji wa caloric wa siku nzima, ikionyesha kuwa "panya hula kwa kalori" (5). Hii ilimaanisha kuwa ishara lazima itolewe ili kuwasiliana thamani ya nguvu ya chakula kwa ubongo kuongoza ulaji. Baadaye, wengine walithibitisha kuwa ishara hizi za "za ndani" zinaweza kusisitiza kwa kuonyesha kwamba wanyama wanaweza kuunda upendeleo kwa ladha zinazotumiwa na kalori ikilinganishwa na ile inayotumiwa bila aina ya kujifunza inayoitwa hali ya virutubisho vya ladha (FNC) (6). Kwa maana, FNC hufanyika hata kwa kukosekana kwa msukumo wa hisia za mdomo, ambayo hutenga ishara za baada ya kujiingiza kama kiimarishaji cha ufunguo (7). Kwa mfano, wanyama ambao wanakosa mashine ya neurobiological ya kupandisha ladha tamu hata hivyo huunda mapendeleo kwa maji yaliyo na sucrose ikilinganishwa na maji pekee, na tabia hii inaambatana na kuongezeka kwa dopamine ya nje katika striatum, mkoa wa ubongo ambao ni muhimu kwa motisha na kujifunza. Kwa kweli, infusion ya wakala wa antimetabolic 2-deoxyglucose, ambayo inazuia uwezo wa seli kutumia glucose kama mafuta, huonyesha dopamine ya nje na malezi ya upendeleo (1). Ishara hizi zina uwezekano wa neural badala ya endocrine (Hiyo ni, homoni) kwa sababu kuongezeka kwa dopamine ya nje ni haraka baada ya kuingizwa kwa glucose ya ndani.8). Kwa kuongezea, kuingizwa kwa sukari ya sukari lakini isiyoweza kuharibika kwenye mshipa wa portal huongeza dopamine ya nje (8). Kwa pamoja, hii inaonyesha kwamba katika wanyama, kichocheo kisicho na shinikizo ambacho huchochea sukari (wanga) ni ishara ya metabolic wakati seli hutumia glucose kwa mafuta; ishara hii basi inasikika na utaratibu katika mshipa wa portal na baadaye huletwa kwa ubongo ili kudhibiti dalili za dopamine (tazama takwimu). Asili halisi ya ishara ya metabolic, sensor yake, na jinsi inavyosambazwa kwa ubongo haijulikani.
Kuna ushahidi kwamba utaratibu kama huo unafanya kazi kwa wanadamu. Uchunguzi wa Neuroimaging umegundua kuwa vitu vya chakula, ambavyo ni vya kitabiri vya kalori, vinaamsha nguvu kwa wanadamu na kwamba ukubwa wa majibu haya unadhibitiwa na ishara za kimetaboliki (9). Hasa, kuongezeka kwa glucose ya damu baada ya matumizi ya kinywaji kilicho na wanga kutabiri ukubwa wa majibu ya hali ya shwari kwa kuona na ladha ya kinywaji. Kwa sababu sukari lazima iwepo ili kutumika kama mafuta, hii inaonyesha kuwa kwa wanadamu, kama ilivyo kwa wanyama, uimarishaji wa wanga hutegemea ishara ya metabolic inayohusiana na uwepo wa sukari. Kwa kuongezea, uchunguzi wa wanadamu unaonyesha kwamba uwakilishi wa ubongo wa ishara za kimetaboliki ni huru kutoka kwa maoni ya ufahamu, kama vile kupenda chakula. Majibu sawa ya striatal kwa cue ya utabiri wa ladha-ambayo yalikuwa yameunganishwa sana na mabadiliko katika sukari ya plasma hayakuhusiana na upendeleo wa vinywaji na washiriki. Hii inaambatana na masomo ya ziada ya neuroimaging ambayo hupata kuwa wiani halisi wa nishati, na sio wiani unaokadiriwa wa nishati au lilipimwa picha za chakula, anatabiri utayari wa kulipia chakula na majibu ya mzunguko wa malipo ya mshikamano (3, 10). Uchunguzi huu unaonyesha kwamba uwakilishi wa neural wa ishara hizi za lishe ni huru na maoni ya ufahamu juu ya chakula. Uwezo wa kufurahisha ni kwamba ishara za kimetaboliki ni jenereta muhimu za usisitizo wa motisha (jinsi njia zinavyokuwa na maana ya kusisimua) na kwamba njia tofauti zilizoanzishwa na ramani hizi za ishara kwenda kwenye duru za chakula zinazopenda chakula dhidi ya mzunguko wa chakula (11).
Lipids ni chanzo kingine muhimu cha nishati ambacho kimetengenezwa kwa madini tofauti na wanga. Ipasavyo, njia ambayo thamani ya nguvu ya mafuta imewasilishwa kwa ubongo hutofautiana. Kuzuia oxidation ya mafuta huongeza hamu ya mafuta, na kuzuia oxidation ya sukari huongeza hamu ya sukari. Walakini, ugonjwa wa uke (upasuaji ili kutenganisha ujasiri wa uke) kwenye panya unasumbua hamu ya kuongezeka ya mafuta, na kuacha hamu ya sukari ya sukari (12). Mara kwa mara, kama glucose, kuingizwa moja kwa moja kwa lipids ndani ya utumbo hutoa kuongezeka mara moja kwa dopamine ya nje ya tumbo. Walakini, hii inatokea kupitia prolisome proliferator-ulioamilishwa receptor α (PPARα) - utaratibu maalum (2). PPARα imeonyeshwa na duocenal na jejunal enterocytes kwenye utumbo mdogo na ishara kwa ujasiri wa uke kupitia njia ambazo bado hazijulikani. Kama kutolewa kwa dopamine ya driamini na sukari, kuongezeka kwa dopamine ni haraka, ambayo inaambatana na neural badala ya ishara ya endocrine. Kwa kuongezea, uanzishaji wa mishipa hii ya hisia za uke kwenye utumbo wa juu ambao unahamia genge la kulia la kichwa, hindbrain, nigra, na striatum ya dume inatosha kusaidia ujifunzaji wa malipo (upendeleo wa mahali) na kutolewa dopamine ya striatal katika panya (13). Ikiwa njia hii inapatikana kwa wanadamu haijulikani wazi, na ikiwa njia za mshirika wa kimetaboliki (MNA) za metabolic zipo kwa lipids nyingine na virutubishi vinachunguzwa.
Ugunduzi ambao kichocheo kisicho na msaada kinachoimarisha uimarishaji wa chakula ni ishara ya MNA-ambayo angalau wakati mwingine huria kutoka kwa starehe za hisia-inashangaza. Walakini, tafakari ya kina huonyesha usawa wa suluhisho hili. Viumbe vyote lazima vinunue nishati ya kuishi, na vingi havina kazi za ubongo za hali ya juu ambazo zinaunga mkono fahamu. Kwa hivyo, utaratibu unaowezekana unaakisi mfumo uliohifadhiwa iliyoundwa kupeana mali ya lishe ya chakula kwa mizunguko ya kati kwenye ubongo ambayo inasimamia kulisha kwa uhuru wa fahamu, ili chakula kiimarishwe kwani ni chanzo muhimu cha nishati. Kwa hivyo, uhamishaji wa habari ya juu kutoka kwa utumbo hadi kwa ubongo ni muhimu kwa makadirio ya thamani.
Ingawa ni wazi kuwa mazingira ya kisasa ya chakula yanakuza ugonjwa wa kunona sana na ugonjwa wa sukari, ugomvi unaozunguka mifumo sahihi ambayo hii hufanyika. Vyakula vya kisasa vya kusindika huwa na mnene wa nishati, hubuniwa kuwa hauzuiliki iwezekanavyo, na huonyesha virutubishi katika kipimo na mchanganyiko ambao haujakutana hapo awali. Kwa sababu ishara za nguvu zinaimarisha uimarishaji, viwango vya kuongezeka vinaweza kuongeza nguvu na kwa hivyo uwezo wa "kuongeza" chakula cha kusindika. Walakini, hizi zinaweza kuwa sio sababu pekee za kuchangia kuongezeka kwa ugonjwa wa sukari na ugonjwa wa kunona sana.
Ili kuongeza uwepo wa tamu, tamu zisizo za lishe (vitu vyenye bila kalori) huongezwa mara kwa mara kwenye vyakula na vinywaji ambavyo pia vina sukari na virutubishi vyenye lishe. Kwa mfano, vinywaji vyenye sukari iliyo na sukari yenye sukari ya sukari na fructose, na pia tamu zisizo na lishe sucralose na acesulfame K. Yogurts mara nyingi huwa na sukari yenye lishe na tamu zisizo na lishe kama dondoo ya majani ya stevia. Mashaka mafupi ya maabara ya chakula kwenye duka la mboga huonyesha mifano mingi ya vyakula na vinywaji ambavyo vina sukari na lishe zisizo na lishe. Kwa kulinganisha, katika vyakula visivyopangwa, utamu ni sawia na yaliyomo sukari, na kwa hivyo maudhui ya calorific (nishati), ya chakula. Ushuhuda wa hivi karibuni unaonyesha kuwa bidhaa ambazo zina mchanganyiko wa sukari yenye lishe na tamu zisizo na lishe hutoa athari ya kushangaza ya metabolic, na inaimarisha. Kwa mfano, kunywa kinywaji cha 115-kcal kutaletea athari kubwa zaidi ikiwa utamu "umelinganishwa" kwa mzigo wa caloric ikilinganishwa na ikiwa ni tamu sana au sio tamu ya kutosha (4). Kwa sababu Thermosisi iliyopewa na ulaji wa chakula (DIT) ni alama ya kimetaboliki ya virutubishi na majibu ya metabolic huimarisha kupitia MNA, kinywaji cha chini cha kalori "kinachofanana" kinaweza kuonyesha hali ya kupendeza na majibu kuliko kinywaji cha juu cha kalori "kilichosababishwa".4). Kwa maana, athari hii hufanyika ingawa sukari ya plasma inakua. Hii inaonyesha kuwa kwa wanadamu, kama ilivyo kwa wanyama, sio uwepo wa virutubisho ndani ya utumbo au damu ambayo inaendesha kuimarisha lakini badala ya kizazi cha MNA wakati virutubishi kinatumika kama mafuta ambayo ni muhimu. Utaratibu wa nyuma ya athari hii ya "mismatch" kwa wanadamu haujulikani na mahitaji ya utafiti zaidi. Hasa, kuelewa hatima ya sukari isiyo na kipimo, na kuamua ikiwa kuna athari kwa ugonjwa wa sukari na ugonjwa wa kunona sana, ni mwelekeo muhimu wa siku zijazo. Kilicho dhahiri ni kwamba thamani ya nguvu ya vinywaji ambayo ina sukari yenye lishe na tamu isiyokuwa na lishe haikuambiwa ubongo kwa usahihi, angalau katika hali zingine, na hii inaweza kusababisha kizazi cha ishara sahihi sio tu kwa malipo ya malipo lakini pia michakato kama uhifadhi wa nishati na kizigeu vya virutubishi.
Kuimarisha ishara za metabolic kwa ubongo
Katika mfano huu uliopendekezwa wa kuimarisha ishara za mshikamano wa kimetaboliki (MNA), ishara ya mafuta inategemea uanzishaji wa upatanishi wa PPARα wa washirika wa hisia za uke ambao mradi huo unaenda kwa ganglion ya haki, hindbrain, nigra kubwa, na dorsal. Ishara ya kabohaidreti hutolewa wakati wa oksidi ya sukari na kuamsha sensor ya vein ya portal, ambayo huchochea ishara inayowezesha neurons ya dopamine ya midbrain inayoanza kwa striatum. Mtandao wa kujitegemea wa cortical unajumuisha ishara za MNA na dhamiri ya ufahamu.
GRAPHIC: A. KITTERMAN /SAYANSI
Mfano wa pili wa uaminifu ulioathirika wa dalili za utumbo-ubongo hutoka kwa uchunguzi ambao thamani ya uimarishaji wa vyakula vyenye mafuta hasa, kimsingi wanga, au mafuta na wanga ililinganishwa (3). Vyakula vyenye mafuta mengi na wanga hazipatikani kwa urahisi katika vyakula visivyo kusindika lakini mara nyingi huwa mada ya chakula (kwa mfano, chokoleti na donuts). Utafiti ulionyesha kuwa kutoka kwa chaguo la caloric sawa na kupenda vyakula, watu walitaka vyakula vyenye mafuta na wanga zaidi kuliko wale walio na mafuta au wanga pekee, na hii ilionyeshwa kwa majibu ya ziada ya kitisho (3). Hii inaweza kuchangia kwa vyakula vingine kutamani au visivyowezekana kuliko wengine na kwa hivyo vina jukumu la kupita kiasi.
Matokeo haya yanayojitokeza yanaashiria mifumo miwili inayoweza kutenganisha inayoendesha uchaguzi wa chakula. Mfumo mmoja huonyesha moja kwa moja thamani ya lishe ya vyakula na hutegemea ishara za metabolic zinazofikia ubongo (MNAs). Mfumo huu wa kuhimiza virutubisho unaonekana kuwa na jukumu muhimu katika kudhibiti dopamine ya striat, kuamua thamani ya vyakula, na uchaguzi wa chakula. Katika mfumo wa pili, maoni ya ufahamu kama vile ladha na imani juu ya maudhui ya kalori, gharama, na afya ya vyakula pia ni viashiria muhimu vya uchaguzi wa chakula (14, 15). Vipimo vya Neural vinavyohusiana na wachangiaji wa ufahamu wa thamani huonekana kuwa tofauti na zile zinazohusiana na ishara za kuimarisha lishe za MNA na kuwa tegemezi ya mizunguko iliyo ndani ya kingo ya mwanzo na gamba la insular (9). Kuamua jinsi mifumo hiyo miwili inavyoshirikiana kudhibiti tabia ya kumeza na kimetaboliki ya virutubishi ni mada muhimu ya utafiti.
Ushahidi unaongeza kuwa maudhui ya lishe ya vyakula vya kusindika hayapewi kwa ubongo kwa usahihi. Hii inaongeza uwezekano wa jinsi vyakula vinavyotayarishwa na kusindika, zaidi ya nguvu ya unene au uboreshaji wa nguvu, huathiri saikolojia kwa njia zisizotarajiwa ambazo zinaweza kukuza utapeli na utumbo wa metabolic. Uelewa mzuri wa jinsi mali ya vyakula vya kusindika huingiliana na njia ya utumbo ni muhimu, kama vile kuamua ikiwa athari kama hizo zinaathiri dalili za satiety, mali ya addictive ya vyakula, afya ya metabolic, na fetma. Kwa kuongezea, ingawa tunazingatia mafuta na wanga, kuna njia nyingi za kuashiria kupeleka safu ya habari yenye lishe kwa ubongo kuongoza uchaguzi-na njia hizi zinaweza kuathiriwa vivyo hivyo na vyakula vya kusindika.
http://www.sciencemag.org/about/science-licenses-journal-article-reuse
Hii ni nakala iliyosambazwa kwa mujibu wa Leseni ya Default ya Jarida la Sayansi.
Marejeleo na Vidokezo
- ↵
- LA Tellez et al
., J. Physiol. 591, 5727 (2013).
- ↵
- LA Tellez et al
., Sayansi 341, 800 (2013).
Kikemikali / Nakala Kamili ya FREEGoogle
- ↵
- AG DiFeliceantonio et al
., Metab ya seli. 28, 33 (2018).
- ↵
- MG Veldhuizen et al
., Curr. Biol. 27, 2476 (2017).
- ↵
- EF Adolph
, Am. J. Physiol. 151, 110 (1947).
- ↵
- GL Holman
, J. Comp. Fizikia. Saikolojia. 69, 432 (1969).
CrossRefPubMedMtandao wa SayansiGoogle
- ↵
- X. Ren et al
., J. Neurosci. 30, 8012 (2010).
Kikemikali / Nakala Kamili ya FREEGoogle
- ↵
- L. Zhang et al
., Mbele. Jumuishi. Nuerosci. 12, 57 (2018).
- ↵
- IE de Araujo et al
., Curr. Biol. 23, 878 (2013).
- ↵
- DW Tang et al
., Psychol. Sayansi 25, 2168 (2014).
- ↵
- KC Berridge
, Neurosci. Biobehav. Mchungaji 20, 1 (1996).
CrossRefPubMedMtandao wa SayansiGoogle
- ↵
- S. Ritter,
- JS Taylor
, Am. J. Physiol. 258, R1395 (1990).
- ↵
- W. Han et al
., Kiini 175, 665 (2018).
- ↵
- TA Hare et al
., Sayansi 324, 646 (2009).
Kikemikali / Nakala Kamili ya FREEGoogle
- ↵
- H. Plassmann et al
., J. Neurosci. 30, 10799 (2010).
Kikemikali / Nakala Kamili ya FREEGoogle
Shukrani: Tunawashukuru. De Araujo, A. Dagher, S. La Fleur, S. Luquet, M. Schatzker, na M. Tittgemeyer kwa msaada wao katika kuunda Mtazamo wetu. Tunamkubali B. Milner kwa kazi yake ya upainia juu ya ujifunzaji kamili.
;
