Поживні речовини. 2014 Nov; 6 (11): 5153 – 5183.
Опубліковано онлайн 2014 Nov 18. doi: 10.3390 / nu6115153
PMCID: PMC4245585
Yi Zhang,1,2,* Джу Лю,1 Jianliang Yao,1 Gang Ji,3 Довгий Цянь,4 Цзин Ван,1 Гуаншен Чжан,1 Цзе Тянь,1 Yongzhan Nie,3 Yi Edi. Чжан,2,5 Марк С. Голд,2 та Yijun Liu2,4,6,*
абстрактний
Ожиріння є серйозною небезпекою для здоров'я 21st століття. Вона сприяє розвитку патологічних захворювань, таких як захворювання серця, цукровий діабет типу 2, обструктивна апное сну, деякі типи раку та остеоартрит. Надмірне споживання енергії, фізична неактивність та генетична сприйнятливість є основними причинними факторами для ожиріння, в той час як генні мутації, ендокринні розлади, ліки або психічні захворювання можуть бути основними причинами в деяких випадках. Розвиток і підтримка ожиріння може включати центральні патофізіологічні механізми, такі як порушення регуляції мозкового ланцюга і дисфункція нейроендокринного гормону. Дієта і фізичні вправи пропонують основи лікування ожиріння, а препарати проти ожиріння можуть прийматися разом, щоб зменшити апетит або абсорбцію жиру. Баріатричні операції можуть виконуватися у пацієнтів з очевидним ожирінням, щоб зменшити об'єм шлунка та поглинання поживних речовин, і викликати більш швидку насиченість. Цей огляд містить резюме літератури з патофізіологічних досліджень ожиріння і обговорює відповідні терапевтичні стратегії для лікування ожиріння.
1. Введення
Ожиріння є серйозною глобальною епідемією і становить значну загрозу здоров'ю людей. Поширеність ожиріння зростає не тільки у дорослих, але і серед дітей та підлітків [1]. Ожиріння пов'язане з підвищеним ризиком розвитку атеросклеротичного цереброваскулярного захворювання, ішемічної хвороби серця, колоректального раку, гіперліпідемії, гіпертонії, захворювань жовчного міхура, цукрового діабету, а також більш високого рівня смертності.2]. Це створює значне навантаження на соціальні витрати на охорону здоров'я3]. Причини ожиріння є безліччю, і етіологія недостатньо відома. Ожиріння принаймні частково пояснюється надмірним споживанням калорійних продуктів і фізичною бездіяльністю [1,2,4]. Інші фактори, такі як риси особистості, депресія, побічні ефекти лікарських засобів, харчова залежність або генетична схильність, також можуть сприяти.
Ця стаття надає широкий огляд літератури з питань ожиріння з різних точок зору, включаючи епідеміологічне дослідження, харчову залежність, ендокринні та нейровизуализирующие дослідження мозкових ланцюгів, пов'язаних з прийомом їжі та ожиріння. Вона представляє в даний час дискусійне поняття про харчову залежність від ожиріння і сподівається генерувати більше обговорень та дослідницьких зусиль для підтвердження цієї ідеї. Огляд також пропонує детальне оновлення на багатьох з останніх досліджень нейровізуалізації на деяких критичних нейронних ланцюгах, пов'язаних з контролем апетиту та наркоманії. Це оновлення допоможе читачам краще зрозуміти регулювання CNS харчової поведінки та ожиріння, а також перекривати нейропатофізіологічні основи для наркоманії та ожиріння. І останнє, але не менш важливе, кінцевий розділ статті підсумовує відповідні терапевтичні підходи для лікування ожиріння і запроваджує нові стратегії лікування.
2. Епідеміологічні дослідження
Поширеність ожиріння різко зросла в більшості західних країн за минулі роки 30.5]. Сполучені Штати та Сполучене Королівство спостерігали значне зростання з часів 1980, у той час як у багатьох інших країнах Європи спостерігається менший приріст.3]. За оцінками ВООЗ, близько 1.5 мільярдів дорослих у віці 20 років у світі були надлишковими, а 200 мільйон чоловіків і 300 мільйонів жінок були ожиріннями в 2008 [6]. ВООЗ також передбачає, що близько 2.3 мільярдів дорослих людей будуть мати надлишкову вагу і більше 700 мільйонів ожирінь до року 2015 [6]. Статистика у дітей показує тривожну тенденцію до зростання. У 2003, 17.1% дітей та підлітків мали надлишкову вагу, а 32.2% дорослих мали ожиріння лише в Сполучених Штатах [2,7]. Підраховано, що 86.3% американців можуть мати надлишкову вагу або ожиріння за допомогою 2030 [8]. В усьому світі майже 43 мільйонів дітей у віці до п'яти років мали надлишкову вагу в 2010 [9]. Явище ожиріння також привертає увагу до країн, що розвиваються [6]. Китайський уряд повідомив, що загальна кількість людей, які страждають ожирінням, перевищувала 90 мільйон, а надмірна вага більше 200 мільйонів у 2008. У наступних 200 роках це число може збільшитися до більш ніж 650 мільйонів ожирінь і 10 мільйонів3].
Ожиріння викликає і погіршує коморбідні захворювання, знижує якість життя і підвищує ризик смерті. Наприклад, через смерть від 111,000 щорічно у Сполучених Штатах пов'язані з ожирінням10]. Епідеміологічні дослідження показують, що ожиріння сприяє підвищенню захворюваності та / або смерті від раку товстої кишки, молочної залози (у жінок у постменопаузі), ендометрію, нирок (ниркових клітин), стравоходу (аденокарциноми), кардії шлунка, підшлункової залози, жовчного міхура і печінки і, можливо, інших типів. Приблизно 15% –20% всіх смертей від раку в США пов'язані з надмірною вагою та ожирінням [11]. Адамс та ін. [12] досліджували ризик смерті у майбутній когорті з більш ніж 500,000 чоловіків і жінок США з наступним періодом 10 року. Серед пацієнтів, які ніколи не курили, виявлено, що ризик смерті збільшується на 20% –40% у надмірній вазі та на два-три рази у відношенні ожиріння порівняно з суб'єктами нормальної ваги [12].
Серед численних факторів, що впливають на ожиріння, надмірне споживання калорійних щільних продуктів є одним з головних винуватців. В даний час в розвинених країнах і країнах, що розвиваються, харчова промисловість є досить успішною у масовому виробництві та збуті харчових продуктів калорій13]. Такі продукти легко доступні в продуктових магазинах, магазинах, школах, ресторанах і будинках [14]. Збільшилося споживання додаткових жирів 42% на душу населення, а в США - збільшення 162% від 1970 до 2000. На противагу цьому, споживання фруктів і овочів зросло лише на 20% [15]. Висококалорійні продукти являють собою мотиваційні та винагородові сигнали, які ймовірно викликають надмірне споживання16]. Дослідження візуалізації мозку демонструють гіперактивацію в смаковій корі (insula / frontal operculum) і пероральні соматосенсорні ділянки (парієтальний і роландичний операкулум) у пацієнтів з ожирінням щодо нормальної ваги у відповідь на очікуване споживання та споживання приємних харчових продуктів і гіпоактивацію в спинному стриатумі і зниження щільності рецепторів дофамінових рецепторів D2 у відповідь на споживання смачних харчових продуктів [17]. Ці висновки [17] вказали на зв'язок між аномаліями у винагороді за їжею і підвищеним ризиком для майбутнього збільшення ваги, що свідчить про більший приріст ваги для учасників нездорового харчового середовища [4].
3. Продовольча їжа та наркоманія
3.1. Переїдання
Невпорядковані прийоми прийому їжі та нездоровий контроль ваги широко поширені серед підлітків, що може поставити їх під загрозу для розлади харчування. Порушення харчової поведінки пов'язані з хронічним перебігом, високими показниками рецидиву і численними медико-психологічними супутніми захворюваннями. Таким чином, необхідність раннього виявлення та запобігання розладам харчової поведінки стає важливим питанням, яке потребує більшої уваги від послуг первинної медичної допомоги.18,19].
Розлад харчової поведінки (BED) є найбільш поширеним розладом харчування у дорослих. Розлад впливає на емоційне та фізичне здоров'я людини і є важливою проблемою громадського здоров'я [20,21]. Приблизно 2.0% чоловіків і 3.5% жінок несуть цю хворобу протягом усього життя - статистика вище, ніж для загальновизнаних розладів харчування, нервової анорексії та булімії.20]. BED характеризується випивкою без подальших епізодів очищення та асоціації з розвитком важкого ожиріння [22]. Люди, які страждають ожирінням і мають BED, часто стають надмірною вагою в більш ранньому віці, ніж ті, у яких немає розлади [23]. Вони також можуть частіше втрачати і набирати вагу назад, або бути гіпогенними щодо збільшення ваги23]. Епізоди Binging зазвичай включають продукти з високим вмістом жиру, цукру та / або солі, але з низьким вмістом вітамінів і мінералів, а погане харчування часто зустрічається у людей з BED [21,23]. Індивідууми часто засмучуються від їх переїдання і можуть стати депресивними. Пацієнти, які страждають ожирінням, мають ризик поширених супутніх захворювань, пов'язаних з ожирінням, таких як цукровий діабет типу 2, серцево-судинні захворювання (тобто, високий кров'яний тиск і серцеві захворювання), шлунково-кишкові проблеми (наприклад, хвороба жовчного міхура), високий рівень холестерину, проблеми опорно-рухового апарату та обструктивний апное сну [20,21]. Вони часто мають нижчу загальну якість життя і зазвичай мають соціальні труднощі [21]. Більшість людей з розладами харчової поведінки намагалися контролювати її самостійно, але не змогли зробити це протягом тривалого періоду часу.
3.2. Харчова наркоманія
BED демонструє характеристики, які зазвичай спостерігаються при поведінці, що викликає звикання (наприклад, зменшення контролю і тривале використання речовин, незважаючи на негативні наслідки). Докази накопичуються на підтримку концептуальних концепцій проблемної їжі [24]. Тваринні моделі свідчать про взаємозв'язок між прийомом їжі та звиканням до споживання їжі. Щурам дають їжу, багату смаковими або переробленими інгредієнтами (наприклад, цукор і жир), які показують поведінкові показники прийому їжі, такі як споживання підвищеної кількості їжі за короткий час і пошук високопродуктивних продуктів незалежно від негативних наслідків (тобто., електричні удари стопи) [25,26]. Крім змін у поведінці, щури демонструють нервові зміни, пов'язані з наркоманії, такі як зниження доступності рецепторів D2 дофаміну26]. Ці дані свідчать про те, що BED може бути одним з проявів харчової залежності24].
Чи є ожиріння пов'язане з харчовою залежністю у деяких людей, що страждають ожирінням, все ще є спірним. Зростаючі дані сприяють ідеї про те, що надмірне споживання їжі може викликати звикання27]. Деякі форми поведінки, що викликають звикання, такі як невдала спроба зменшити споживання їжі або продовжити годування, незважаючи на негативні наслідки, проявляються в проблемних схемах харчування [27]. Мозок також, здається, реагує на дуже смачну їжу в деяких подібних моделях, як і на наркотичні засоби, що викликають звикання [28]. Поточна гіпотеза полягає в тому, що певні продукти або інгредієнти, додані до продуктів харчування, можуть викликати процес звикання у сприйнятливих людей [29]. Процес звикання більш-менш розглядається як хронічний рецидивуючий питання, що залежить від факторів, які підвищують тягу до їжі або пов'язаних з їжею речовин і підвищують стан задоволення, емоцій і мотивації [30,31,32,33,34].
Центр продовольчої політики та ожиріння м. Єльд-Рудд, неприбуткова організація з досліджень та державної політики, повідомила в 2007, що вражає подібністю у використанні та виведенні зразків цукру та класичних наркотичних засобів, а також взаємні кореляції між прийомом їжі та зловживанням наркотичними речовинами (наприклад, люди схильні набирати вагу, коли вони перестають палити або пити). Це підвищує ймовірність того, що смачні продукти та класичні речовини, що викликають звикання, можуть конкурувати за подібні нейрофізіологічні шляхи [35,36]. Центр Рудда допоміг створити Єльську шкалу харчової пристрасті (YFAS), яка призначена для виявлення ознак наркоманії, що проявляються до певних видів їжі з високим вмістом жирів і цукру [37,38]. Gearhardt та її колега [39Нещодавно досліджено активацію мозку до харчових сигналів у пацієнтів з різними оцінками за шкалою харчової залежності. Пацієнтам або повідомляли про найближчу доставку шоколадного молочного коктейлю або несмачний контрольний розчин, або їм давали шоколадний молочний коктейль або несмачний розчин [39]. Результати показали зв'язок між вищими показниками харчової залежності та активізацією мозку, що кодує мотивацію у відповідь на харчові сигнали, такі як мигдалина (AMY), передня поясна кору головного мозку (ACC) і орбітофронтальна кора (OFC). Було зроблено висновок про те, що люди, які викликають звикання, частіше реагують на речовини, що викликають речовину, і що очікування нагороди, коли помічений сигнал, може сприяти нав'язливому прийому їжі.39]. Загалом, харчова залежність не є чітко визначеною і може бути пов'язана з порушеннями вживання речовин [40] і розлади харчування. Примітно, що DSM-5 запропонував зміни, які визнають розлад харчової поведінки [3].41] як самостійний діагноз і перейменування категорії розладів харчової поведінки як порушення харчування та годування.
3.3. Синдром Прадера-Віллі (PWS)
Синдром Прадера-Віллі (PWS) - це генетичне порушення, що призводить до глибокої гіперфагії та ожиріння в ранньому дитинстві42]. Пацієнти PWS виявляють багато захоплюючих поведінків їжі43]. Нейро-візуальні дослідження в цій моделі людського розладу, що зустрічається в природі, можуть виявити нейрофізіологічні механізми, що регулюють харчову залежність або втрату контролю за їжею в цілому. Однією з характерних ознак цього захворювання є виразний нав'язливий стимул переїдати не тільки їжу, а й нейтральні непродовольчі об'єкти. Надлишкове та патологічне підсилення, що виробляється самими предметами, що споживаються, може сприяти цьому явищу [42,43,44,45,46,47,48,49,50]. Функціональні нейровизуализирующие дослідження досліджували аномалії пов'язаних з їжею нейронних схем, що використовують візуальні підказки у пацієнтів PWS [44]. У відповідь на візуальне в порівнянні з низькокалорійна стимуляція їжі після введення глюкози, у пацієнтів PWS спостерігалося уповільнене зниження сигналу в гіпоталамусі (HPAL), інсулі, вентромедіальной префронтальній корі (VMPFC) і nucleus accumbens (NAc) [44], але гіперактивність в лімбічних і паралімбічних регіонах, таких як ЕМІ, що керує харчовою поведінкою, і в регіонах, таких як медіальна префронтальна кора (MPFC), що пригнічує прийом їжі [47,51]. Збільшення активації в HPAL, OFC46,51,52], VMPFC [49спостерігалися також двосторонні середні фронтальні, правої нижньої лобової, лівої верхньої фронтальної і двосторонньої областей АКК [48,52,53]. Наша група виконала дослідження fMRI (RS-fMRI) у стані спокою в поєднанні з функціональним зв'язком (FC) та виявило зміни сили FC серед областей мозку в мережі за замовчуванням, мережі, рухової сенсорної мережі та мережі префронтальної кори. відповідно [53]. Нещодавно ми використали методи аналізу причинності RS-fMRI та Granger для дослідження інтерактивних причинних впливів серед ключових нейронних шляхів, що лежать в основі переїдання в PWS. Наші дані виявили значне посилення причинно-наслідкових впливів від AMY до HPAL та від MPFC та ACC до AMY. Підсумовуючи, PWS є крайньою частиною людських випадків ожиріння і неконтрольованої харчової поведінки. Дослідження нейрофізіологічної основи PWS та її асоціації з наркотичною залежністю можуть сприяти кращому розумінню контролю апетиту та харчової залежності39,43].
4. Гормони і пептиди кишечника
Багато периферичних гормонів беруть участь у контролі апетиту і їжі, їжі, або залежність від їжі. І смачні продукти та препарати здатні активувати систему мезолімбічного дофаміну (DA), необхідну для регулювання наркоманії у людей і тварин43,54,55,56,57,58]. Сигнали голоду і ситості від жирової тканини (лептин), підшлункової залози (інсулін) і шлунково-кишкового тракту (холецистокінін (ССК), глюкагон-подібний пептид-л (GLP-1), пептид YY3-36 (PYY3-36), грелін) беруть участь у передачі інформації про енергетичний статус через нейронні гормональні осі головного мозку, головним чином націлені на гіпоталамус (HPAL) і стовбур мозку [58], і можуть прямо або опосередковано взаємодіяти з шляхами DA середнього мозку для впливу на годування59,60,61].
4.1. Лептин
Анорексигенний гормон, синтезований з жирової тканини, лептин регулює метаболізм ліпідів, стимулюючи ліполіз і пригнічуючи ліпогенез [62]. Лептин перетинає гематоенцефалічний бар'єр за допомогою насиченої транспортної системи і передає периферійний метаболічний статус (накопичення енергії) в регуляторні центри гіпоталамусу.63]. Після прикріплення до свого центрального рецептора, лептин знижує апетит-стимулюючі нейропептиди (наприклад, NPY, AgRP) при підвищенні регуляції анорексигенного альфа-меланоцит-стимулюючого гормону, кокаїну та амфетаміну, регульованого транскриптом, і кортикотропін-рилізинг гормону [63]. Генетичні дефекти рецепторів лептину та лептину призводять до сильного раннього початку ожиріння у дітей [64]. Концентрація лептину в крові підвищується при ожирінні, що сприяє підвищенню стійкості до лептину, що підвищує марнованість лептину в боротьбі з апетитом і ожирінням. Наявність резистентності до лептину може дати часткове пояснення важкої гіперфагії у пацієнтів з ПВС, у яких рівні лептину в сироватці досить високі [64]. Люди, які вступають у залежність від їжі, також можуть мати резистентність до лептину, що може призвести до переїдання65]. Вплив лептину на звикання і неадиктивні харчові поведінки може бути частково опосередковано через регуляцію мезолімбічних та / або нігростріальних шляхів DA. Як показало одне дослідження fMRI, доповнений лептин зменшив винагороду за їжею і підвищив насиченість під час споживання їжі шляхом модуляції нейрональної активності в смугастому тілі у людей з дефіцитом лептина.66]. Монотерапія лептином, однак, не була успішною у зменшенні споживання їжі та збільшення маси тіла у ожирілих людей, як спочатку сподівалися, можливо, внаслідок існуючої резистентності до лептину при ожирінні [67]. З іншого боку, добавка з низькими дозами лептину може бути корисною для зниження вартості продуктів харчування [68] і допомагає підтримувати втрату ваги.
4.2. Інсулін
Інсулін є гормоном підшлункової залози, критичним для підтримки гомеостазу глюкози. Рівень інсуліну зростає після їжі, щоб зберегти рівень глюкози в крові. Надлишок глюкози перетворюється і зберігається в печінці і м'язах як глікоген, так і жир в жировій тканині. Концентрації інсуліну змінюються в залежності від ожиріння, а кількість вісцерального жиру негативно корелює з чутливістю до інсуліну [69]. Інсулін натще та постпрандіальний у пацієнтів з ожирінням вище, ніж у пісних особин [70]. Інсулін може проникати через гематоенцефалічний бар'єр і зв'язуватися з рецепторами в дугоподібному ядрі гіпоталамуса для зменшення споживання їжі.71]. Центральна резистентність до інсуліну може виникати при ожирінні, аналогічно центральній резистентності до лептину, що, як вважається, є наслідком високого споживання жирів або розвитку ожиріння [72,73]. Дослідження з позитронно-емісійної томографії (ПЕТ) виявило резистентність до інсуліну в ділянках стриатуму та інсули головного мозку і припустив, що така стійкість може вимагати більш високих рівнів інсуліну в мозку для того, щоб адекватно відчути нагороду та інтероцептивні відчуття при прийомі їжі [74]. Подібно до лептину, інсулін здатний модулювати шлях ДА і пов'язану з ними поведінку їжі. Лептин і резистентність до інсуліну в шляхах ДА головного мозку можуть призвести до посиленого прийому смачних харчових продуктів у порівнянні з лептином та інсуліночутливими станами з метою створення достатньої відповіді [37].75].
Взаємодія між центральними і периферичними гормональними сигнальними шляхами є складним. Наприклад, грелін стимулює допамінергічні шляхи винагороди, тоді як лептин і інсулін інгібують ці ланцюги. Крім того, сигнальні схеми в HPLA і ARC отримують аферентні периферичні сенсорні сигнали і проектують і передають інформацію в інші області мозку, включаючи дофамінергічний центр винагороди середнього мозку [31].
4.3. Грелін
Головним чином секретується шлунком, грелін - орексигенний пептид, який діє на гіпоталамусні нейрони, що містять грелінові рецептори, для здійснення центральних метаболічних ефектів [76]. Грілін збільшує прийом їжі в організмі людини як за допомогою периферичних, так і центральних механізмів, що включають взаємодію між шлунком, HPAL і гіпофізом [77,78]. Грілін, як видається, є ініціатором годування з піковими рівнями сироватки перед прийомом їжі і зниженням рівня після цього [79]. Грілін може хронічно впливати на енергетичну рівновагу, враховуючи, що тривале утворення греліну збільшує ожиріння [77,80]. Рівні греліну в сироватці нижче у людей з ожирінням щодо нормальної ваги та характерно зростають зі зменшенням ожиріння, демонструючи негативну кореляцію з високими ІМТ [81,82]. Грелін активізує ділянки мозку, важливі для гедонічних та стимулюючих відповідей на харчові сигнали [83]. Це включає активацію дофамінових нейронів у VTA і збільшення обороту дофаміну в NAc вентрального стриатума [84]. Вплив на обробку винагороди в мезолімбічному допамінергічному шляху може бути невід'ємною частиною орексигенной дії греліну [83], підтверджене доказом того, що блокування рецепторів греліну в VTA знижує споживання їжі [84].
4.4. Пептид YY (PYY)
PYY являє собою короткий, 36-амінокислотний пептид, зроблений в клубовій кишці і товстій кишці у відповідь на годування. Після прийому їжі, PYY вивільняється з L-клітин в дистальному сегменті малого кишечника. Це знижує швидкість моторики кишечника і жовчного міхура і спорожнення шлунка, а отже, знижує апетит і збільшує ситості [85,86]. PYY діє через блукаючі аферентні нерви, NTS в стовбурі мозку і анорексинергічний цикл в гіпоталамусі, що включає нейрони проопіомеланокортина (POMC) [87]. Люди, які страждають ожирінням, виділяють менше PYY, ніж люди, які не страждають ожирінням, і мають відносно низький рівень сироваткового греліну [88]. Таким чином, заміщення PYY може використовуватися для лікування надмірної ваги та ожиріння [88,89]. Дійсно, споживання калорій під час шведського столу, що пропонується через дві години після інфузії PYY, було зменшено на 30% у осіб, що страждають ожирінням (p <0.001) та 31% у худих суб’єктів (p <0.001) [89]. Ступінь скорочення був досить вражаючим у першому випадку. Хоча показано, що люди з ожирінням мають нижчий рівень циркуляції PYY постпрандіально, вони також виявляють нормальну чутливість до аноректичного ефекту PYY3-36. Взяті разом, ожиріння може усунути проблему чутливості до PYY, а анорексичний ефект PYY може служити терапевтичним механізмом для розробки препаратів проти ожиріння [90].
4.5. Глюкагон-подібний пептид 1 (GLP-1)
GLP-1 є ключовим гормоном, спільно вивільненим з PYY з дистальних кишкових L-клітин кишки після їжі. Виділяється в двох однаково сильних формах: GLP-1 (7 – 37) і GLP-1 (7 – 36) [91]. GLP-1 головним чином функціонує для стимулювання глюкозозалежної секреції інсуліну, посилення росту β-клітин і виживання, інгібування вивільнення глюкагону і придушення прийому їжі [92]. Периферичне введення GLP-1 знижує споживання їжі і підвищує повноту у людини частково шляхом уповільнення спорожнення шлунка і сприяння розширення шлунка93]. Рівні GLP-1 в плазмі вищі до і після прийому їжі в нежирних порівняно з ожирінням індивідуумами, в той час як останні пов'язані з нижчим GLP-1 натщесерце і аттенуированним постпрандиальним вивільненням [94]. Рестриктивні баріатричні процедури є ефективним засобом зниження ожиріння. В даний час дані обмежені щодо змін концентрацій GLP-1 у пацієнтів з ожирінням після операцій [95].
4.6. Холецистокінін (CCK)
Холецистокінін (ССК), ендогенний пептидний гормон, який присутня в кишечнику і мозку, допомагає контролювати апетит, прийом їжі в організмі та спорожнення шлунка через периферійні та центральні механізми. CCK також впливає на фізіологічні процеси, пов'язані з тривожністю, сексуальною поведінкою, сном, пам'яттю та запаленням кишечника [95]. CCK являє собою сукупність гормонів, що змінюються за довільною нумерацією конкретних амінокислот (наприклад, CCK 8 в мозку, і CCK 33 і CCK 36 в кишечнику). Ці різні гормони, здається, значно не відрізняються у фізіологічних функціях. ССК, що походить з кишечника, швидко вивільняється зі слизової оболонки дванадцятипалої кишки і іоюналу у відповідь на піки поглинання поживних речовин приблизно в 15 – 30 хв.96]. Це потужний стимулятор панкреатичних травних ферментів і жовчі з жовчного міхура [63]. ССК затримує спорожнення шлунка і сприяє розвитку моторики кишечника. Як нейропептид, ССК активує рецептори на вагальних аферентних нейронах, які передають сигнали насичення до дорсомедіального гіпоталамусу. Ця дія пригнічує орексигенний нейропептид NPY і забезпечує зворотний зв'язок для зменшення розміру їжі та тривалості їжі.97].
Таким чином, периферичні гормональні сигнали, що вивільняються з шлунково-кишкового тракту (грелін, PYY, GLP-1, і CCK), підшлункова залоза (інсулін) і жирова тканина (лептин), є ключовим компонентом в опосередкованому осі кишки мозку контролем апетиту , витрати енергії та ожиріння. Хоча лептин і інсулін можуть вважатися більш довготривалими регуляторами енергетичного балансу, грелін, ССК, пептид YY і GLP-1 є датчиками, пов'язаними з ініціюванням і припиненням прийому їжі, і тому гостріше впливають на апетит і масу тіла. Ці гормони і пептиди змінюють апетит і поведінку їжі, діючи на ядра гіпоталамусу і стовбура мозку і, можливо, на допамінергічний шлях в центрі нагороди середнього мозку; вони продемонстрували потенціал як терапевтичні мішені для лікування проти ожиріння.
5. Нейровізуальні дослідження
Neuroimaging є звичайним інструментом для дослідження неврологічної основи регулювання апетиту і ваги тіла у людей в умовах індукованих cue відповідей на мозок і структурного аналізу.98]. Нейровізуальні дослідження часто використовуються для дослідження змін у відповідях мозку на прийом їжі та / або харчових сигналів, функцію дофаміну та анатомію головного мозку у людей з ожирінням щодо пісних особин. Гіпер- або гіпо-активація у відповідь на прийом їжі або харчові сигнали в декількох областях мозку, пов'язаних з винагородою (наприклад, стриатум, ОФК та інсула), емоції та пам'яті (наприклад, ЕМІ та гіпокампу (HIPP)), гомеостатична регуляція харчування прийому (наприклад, HPAL), сенсорної та рухової обробки (наприклад, insula та precentral gyrus), а також когнітивного контролю та уваги (наприклад, префронтальна та cingulate cortex) були знайдені в ожирінні в порівнянні з суб'єкти нормальної ваги [98].
5.1. Функціональна нейрозображення
Вимірюючи реакції мозку на фотографії висококалорійних продуктів (наприклад, гамбургери), низькокалорійні продукти (наприклад, овочі), посуд, пов'язаний з їжею (наприклад, ложки), і нейтральні зображення (наприклад, водоспади і поля), завдання fMRI Дослідження виявили більшу активацію мозку до висококалорійних продуктів в порівнянні з нейтральні зображення в хвостаті / путамені (нагорода / мотивація), передня інсула (смак, перехоплення і емоції), HIPP (пам'ять) і парієтальна кора (просторова увага) у жінок із ожирінням у порівнянні з тонкими [99]. Більш того, NAc, медіальні та латеральні OFC, ЕМІ (емоції), HIPP та MPFC (мотивація та виконавча функція), та ACC (моніторинг конфліктів / виявлення помилок, когнітивне гальмування та навчання на основі винагороди) також демонструють активізацію у відповідь на фотографії висококалорійних продуктів в порівнянні з нехарчові та / або низькокалорійні харчові фотографії [100]. Ці результати висвітлюють зв'язок між корковими реакціями на харчові сигнали та ожирінням і надають важливе розуміння розвитку та підтримки ожиріння [101].
Дисфункціональна мозкова активність, пов'язана з продовольчою кийкою, включає не тільки зони винагороди / мотивації, але і нейронні ланцюги, пов'язані з інгібуючим контролем і в лімбічної області. У дослідженні ПЕТ відзначено послаблення зниження гіпоталамічної, таламічної та лімбічної / паралімбічної активності при ожирінні (ІМТ ≥ 35) у порівнянні з піснею (ІМТ ≤ 25) чоловіків [101]. Сото-Чорногорія та ін. і Мелега та інші [102,103] досліджували зміни в метаболізмі глюкози головного мозку після глибокої мозкової стимуляції (DBS) в латеральній області гіпоталамії (LHA) у щурячої моделі ожиріння з використанням методу ПЕТ-КТ. Вони виявили, що середнє споживання їжі протягом перших днів 15 було нижчим у тварин, оброблених DBS, ніж у нестимульованих тварин. DBS збільшував метаболізм в організмі мамміллярного, субікулярного ділянки гіпокампа і ЕМІ, при цьому знижувався обмін речовин в таламусі, хвостаті, скроневій корі і мозочку [102,104]. DBS виробляв значні зміни в областях головного мозку, пов'язаних з контролем надходження їжі і нагородження мозку, імовірно, шляхом покращення функціонування порушеного гіпокампу, що спостерігається у щурів, що страждають ожирінням. Менша прибавка маси тіла в групі DBS дозволяє вважати, що цей метод може розглядатися як варіант для лікування ожиріння.102]. Для дослідження аномалій мозку в різних умовах використовувалися як PET, так і SPECT.105,106,107,108,109,110,111].
Більшу активацію у вентромедіальних, дорсомедіальних, антеролатеральних і дорсолатеральних областях ПФУ (dlPFC; когнітивного контролю) повідомляли після того, як поживно закінчили (50% від щоденної подачі рідкої їжі для спокою) після введення швидкої ХНУМХХ в ПЕТ вивчення [101], хоча подальший аналіз і збір додаткових даних, що використовують іншу парадигму прийому їжі, заперечували ці висновки. З іншого боку, зменшена постпрандиальная активація в dlPFC в ожирінні (BMI ≥ 35) в порівнянні з (ІМТ ≤ 25) дорослих послідовно спостерігалися в цьому та інших дослідженнях [112]. Дослідження літніх людей виявило значну кореляцію між більш високими рівнями абдомінального жиру / ІМТ і зниженням активації fMRI до сахарози в ділянках мозку, пов'язаних з DA, і між гіпо-нагородою і ожирінням у літніх людей, на відміну від молодих людей [98]. У сукупності знижена функція допаміну дає одне правдоподібне пояснення ваги та збільшення жиру у літніх людей [113]. Загальне враження від цих досліджень полягає в тому, що ожиріння послідовно пов'язане з ненормальними реакціями на візуальні сигнали про їжу в порушеній мережі областей мозку, зазначених у контролі за винагороду / мотивації та емоції / пам'яті. Переїдання у людей з ожирінням може бути пов'язане з комбінацією млявих гомеостатичних відповідей на ситості в гіпоталамусі і зниженням активності шляху DA і інгібуючої реакції в dlPFC [98].
Незважаючи на прогрес у нашому розумінні нейро-схемотехнічного контролю переїдання і ожиріння, залишається невідомим, чи дефіцити в механізмах контролю фактично передують або слідують переїданням або ожирінням. Поздовжні нейровизуализирующие дослідження в моделях гризунів набутого ожиріння, викликаного дієтою (тобтопорівняння результатів візуалізації до, під час і після розвитку дієтичного ожиріння та / або після обмеження калорій після створення ожиріння) і у людей з ожирінням до і після баріатричної хірургії, які успішно зменшують переїдання і зменшують ожиріння, може дати важливе розуміння причинно-наслідкового зв'язку або послідовний зв'язок між переїданням (або ожирінням) і дисфункціональною регуляцією нейронних ланцюгів.
5.2. Структурні зображення
Останні дані свідчать про анатомічні структурні зміни в мозку, пов'язані з розвитком ожиріння [114]. Наприклад, морфометричний аналіз МРТ виявив зв'язок між більшою масою тіла і зниженням загального обсягу мозку у людини [115]. Зокрема, високий ІМТ призводить до зменшення обсягів сірої речовини (ГМ) у лобовій корі, включаючи OFC, праву нижню і середню лобову кору, і негативно корелює з фронтальними обсягами ГМ [116,117,118] і більшу праву задню область, що охоплює парагиппокампал (PHIPP), веретеноподібний і язичний гірі [114]. Одне дослідження у дорослих 1428 також спостерігало негативну кореляцію у чоловіків між ІМТ та загальним обсягом ГМ, а також у двосторонніх медіальних скроневих частках, потиличних частках, предкореневій, путаменній, постцентральній звивині, середньому мозку та передній частці мозочка [116,118]. Окреме дослідження когнітивно нормальних людей похилого віку, які страждали ожирінням (роки 77 ± 3), надлишкової ваги (роки 77 ± 3) або пісне (76 ± 4 років), повідомляло про зменшення обсягу таламуса (сенсорне реле та моторне регулювання), HIPP, АКК і фронтальна кора [119]. Ці зареєстровані структурні зміни головного мозку базувалися на даних поперечного перерізу у дорослих, але залишається неясним, чи відбуваються зміни перед ожирінням. Тим не менш, зменшення обсягу в областях, пов'язаних з винагородою і контролем, може бути наслідком порушення функціональної активації по відношенню до ожиріння і може допомогти пояснити фенотипічну переїдання при ожирінні. Зменшення обсягу в таких структурах, як HIPP, може частково лежать в основі більш високих темпів деменції [120,121] і когнітивне зниження122] у осіб з ожирінням. Апное сну123], підвищена секреція гормонів адипоцитів, таких як лептин [124], або вивільнення прозапальних факторів, обумовлених високим вмістом жирів, можуть бути фізіологічними факторами, що опосередковують зміни в мозку [125]. Ці висновки означають, що гедонічні спогади про вживання певних продуктів можуть бути критично важливими для регулювання харчування [98,126]. Purnell та ін. [127] виявили, що гіперфагія і ожиріння можуть бути пов'язані з пошкодженням гіпоталамуса у людей. Дійсно, пацієнтка в цьому дослідженні з каверномою стовбура мозку, що пошкодила структурні шляхи, зазнала раптового початку гіперфагії і збільшення ваги більш ніж на 50 кг в просторі менше ніж через рік після хірургічного дренування через середину субіциніальної краніотомії. Дифузійна тензорна візуалізація виявила втрату зв'язків нервових волокон між її стовбуром мозку, гіпоталамусом і вищими центрами мозку, але збереженням моторних шляхів. Карлссон та ін. [128] вивчали хворих на 23 хворобливо ожиреними суб'єктами та добровольцями без ожиріння 22, використовуючи воксельний аналіз тензора дифузії та T1-зважених МРТ зображень. Аналіз повного обсягу статистичного параметричного відображення був використаний для порівняння дробової анізотропії (FA) і середньої дифузійної (MD) величини, а також щільності сірого (GM) і білого речовини (WM) між цими групами [128]. Результати показали, що пацієнти з ожирінням мали більш низькі значення FA і MD, а нижчі фокусні та глобальні обсяги GM і WM, ніж контрольні суб'єкти. Фокальні структурні зміни спостерігалися в областях головного мозку, що керують пошуком винагороди, гальмуючим контролем і апетитом. Регресійний аналіз показав, що значення FA і MD, а також щільність GM і WM негативно пов'язуються з процентним вмістом жиру в організмі. Більш того, обсяг черевної порожнини жиру був негативно пов'язаний з щільністю ГМ в більшості регіонів [128].
6. Мозкові кола, пов'язані з ожирінням
Дослідження візуалізації мозку надають достатньо доказів дисбалансу між нервовими ланцюгами, які мотивують поведінку (через їхню участь у винагороді та кондиціонуванні), і схеми, які контролюють і перешкоджають домінантним відповідям у випадках переїдання. На основі результатів дослідження сформована нейроциклічна модель для ожиріння [129]. Модель включає чотири основні ідентифіковані схеми: (i) відмінність винагороди; (іі) мотивації; (iii) навчальна пам'ять; і (iv) ланцюг пригнічувального контролю [130] (малюнок 1). У вразливих індивідуумах споживання смачних харчових продуктів у великих кількостях може порушити нормальне збалансоване взаємодія між цими схемами, що призводить до посилення зміцнення харчових продуктів і послаблення гальмівного контролю. Тривале вплив на висококалорійні дієти також може безпосередньо змінювати обумовлене навчання, а отже, скидати пороги винагороди для осіб з ризиком. Кінцеві зміни в кортикальних мережах зверху вниз, які регулюють передпотенційні відповіді, призводять до імпульсивності та компульсивного споживання їжі.
6.1. Ланцюжок нагороди-вибору
Багато людей, що страждають ожирінням, демонструють гіпореактивність схеми винагороди, яка спонукає компенсаторне переїдання для досягнення достатньої винагороди [58,63]. Споживання смачних харчових продуктів активує багато областей мозку, які реагують на отримання їжі, і кодують відносну сприйнятливу приємність продуктів, таких як середній мозок, інсула, спинний стриатум, субкалосальний зон і PFC. Хронічний вплив смачних продуктів знижує насиченість і приємність їжі [92,131]. Допамін є нейротрансміттером, важливим для обробки винагороди, мотивації та підсилення позитивної поведінки.31,61], і відіграє важливу роль у схемі відзначення нагороди. Проекція мезолімбічного DA з вентральної тегментальної області (VTA) до NAc кодує підсилення для годування [132,133]. Вивільнення DA в спинному стриатуме може безпосередньо впливати на прийом їжі, а величина вивільнення корелює з рейтингом приємності їжі [99]. Волков та ін. [129] прийняв ПЕТ і підхід для багаторазового індикатора для вивчення системи ДА у здорових людей, суб'єктів з наркотичною залежністю, а також у хворобливо ожирених осіб, які показують, що як пристрасть, так і ожиріння пов'язані зі зниженням наявності рецепторів ДА допаміну 2 (D2) . Тенденція до їжі протягом періодів негативних емоцій негативно корелювала з наявністю рецепторів D2 в стриатуме у суб'єктів нормальної ваги - чим нижче рецептори D2, тим вище ймовірність того, що суб'єкт буде їсти, якщо емоційно підкреслив [134]. В іншому дослідженні введення агоніста DA збільшило розмір порції їжі та тривалість годування, в той час як довгострокові добавки DA підвищували масу тіла та харчову поведінку.135]. У пацієнтів, що страждають на хворобливе ожиріння, спостерігається більш високий рівень метаболізму базової лінії, ніж у соматосенсорної кори136]. Це область мозку, яка безпосередньо впливає на активність DA137,138,139]. Рецептори D2 мають важливі функції в пошуку винагороди, прогнозуванні, очікуванні та пов'язаній з мотивацією поведінці та поведінці, що викликає залежність [140]. Антагоністи рецепторів D2 блокують харчові поведінки, які залежать або від самої смачної їжі, або від посилення стимулів, що викликаються сигналами.141]. За словами Стіша та ін. [35] люди можуть переїдати, щоб компенсувати гіпофункціональний спинний стриатум, особливо з генетичними поліморфізмами (алелем TaqIA A1), який вважає, що послаблює дофамінову сигналізацію в цьому регіоні. У тій же лінії виявлено, що тенденція переїдання у людей з нормальною вагою з негативними емоціями негативно корелює з рівнями рецепторів D2 [134]. Wang [142] і Haltia [143] виявив, що нижчі рецептори D2 корелювали з більш високим ІМТ у пацієнтів із ожирінням (ІМТ> 40) та осіб із ожирінням відповідно. Ці висновки узгоджуються з думкою, що знижена активність рецепторів D2 сприяє харчуванню та ризику ожиріння [144]. Го та ін. [145] виявили, що ожиріння і опортуністична їжа позитивно пов'язані з D2-подібним рецепторним зв'язуючим потенціалом (D2BP) в дорсальній і латеральній смугастому тілі, суб-регіонах, що підтримують формування звички. І навпаки, негативний зв'язок між ожирінням і D2BP спостерігався у вентромедіальному стриатумі, регіоні, що підтримує винагороду та мотивацію [145].
6.2. Засіб мотивації приводу
Кілька областей префронтальної кори, включаючи OFC і CG, були залучені до мотивації споживання їжі [146]. Аномалії в цих регіонах можуть підвищити харчові поведінки, які залежать від чутливості до нагороди та / або встановлених звичок суб'єкта. Люди, які страждають ожирінням, проявляють підвищену активацію префронтальних областей після впливу їжі [101]. Крім того, вони також реагують на харчові сигнали з активацією медіальної префронтальної кори і тяги [49]. Сахароза також збуджує OFC, область, відповідальну за «підрахунок» цінності винагороди за їжею або будь-яким іншим стимулом, більше того, у пацієнтів з ожирінням порівняно з худим контролем. Структурна аномалія OFC, яка, імовірно, впливає на обробку винагороди та механізми саморегуляції, може відігравати вирішальну роль у порушенні харчової поведінки та булімії147]. Не дивно, що аберантне поведінка в їжі може мати спільне регулювання нейронних схем з наркоманії. Наприклад, Волков та ін. [148] пропонують, що вплив на наркотики або пов'язані з наркотиками подразники в стані відміни активує OFC і призводить до компульсивного прийому ліків. Аналогічний результат про OFC був відзначений в окремому дослідженні. Подальші дані свідчать про вплив OFC на компульсивні розлади [149]. Наприклад, пошкодження OFC призводить до поведінкового примусу до отримання винагороди, навіть коли воно більше не підсилює [149]. Це відповідає звітності наркозалежних, які стверджують, що коли вони починають приймати наркотики, вони не можуть зупинитися, навіть коли препарат більше не приємний [98].
6.3. Схема навчання пам'яті
Місце, людина або кий може викликати спогади про наркотики або їжу і потужно впливати на поведінку, що викликає звикання, що підкреслює важливість навчання і пам'яті в залежності. Спогади можуть викликати інтенсивне прагнення до ліків або їжі (тяга) і часто призводять до рецидиву. Системи множинної пам'яті були запропоновані в наркоманії або харчовій залежності, включаючи умовне стимулююче навчання (опосередковано частково NAc і AMY), навчання звички (опосередковано частково хвостом і путаменом), і декларативну пам'ять (опосередковано частково) HIPP) [150]. Умовлене стимулююче навчання про нейтральні подразники або перебільшену стимуляцію шляхом переїдання породжує підсилюючі властивості і мотиваційну відмінність навіть у відсутність їжі. Завдяки вивченню звички, добре навчені послідовності поведінки виникають автоматично у відповідь на відповідні стимули. Декларативна пам'ять - більше про вивчення афективних станів у зв'язку з прийомом їжі [149]. Кілька досліджень з PET, fMRI та МРТ досліджували відповіді мозку на прийом їжі та продовольчі сигнали щодо функції дофаміну та об'єму мозку в низькому обсязі в порівнянні з особам, що страждають ожирінням, та виявлені порушення в схемах емоцій та пам'яті (наприклад, ЕМІ та ГІПП) [98]. Наприклад, деяка сигналізація ситості, що генерується з гомеостатичних областей, порушується (наприклад, затримка реакції інгібування fMRI в гіпоталамусі), а сигнали голоду з областей емоцій / пам'яті і сенсорних / рухових областей (наприклад, більша активація в ЕМІ, HIPP, insula і precentral звивини у відповідь на харчові сигнали) посилюються у людей з ожирінням [98]. Функція гіпокампа втягується у спогади про їжу або корисні наслідки прийому їжі у людей і гризунів. Якщо ця функція порушена, пошук спогадів та екологічних сигналів може викликати більш потужні апетитні відповіді, необхідні для отримання та споживання продуктів [151]. У наркоманії, пов'язаній з наркоманією, схеми пам'яті встановлюють очікування щодо впливу препарату і таким чином впливають на ефективність наркотичної інтоксикації. Під час інтоксикації препаратом показана активація областей мозку, пов'язаних з пам'яттю152,153] і потяг, викликаний впливом лікарського засобу, відео чи відкликанням154,155,156]. Навчання з використанням звички передбачає дорсальний стриатум і вивільнення DA в цій області [157]. Зловживачі наркотиків мають знижену експресію рецептора D2 і зниження вивільнення DA в дорзальному стриатумі під час відміни149]. У тварин тривале вплив на лікарський засіб викликає зміни в спинному стриатумі більш стійкими, ніж у NAc, що трактується як подальше прогресування в залежне стан [158].
6.4. Інгібуюча контрольна схема
Управляюча система головного мозку являє собою мережу лобових областей мозку, що беруть участь у виконавчому контролі, цілеспрямованій поведінці та гальмуванні відповіді.159]. DlPFC і нижня фронтальна звивина (IFG) є компонентами системи, які значно активізуються під час свідомих зусиль людини, щоб відрегулювати своє бажання споживати суб'єктивно приємні, але реально нездорові продукти [160]. Такі функції dlPFC і IFG функціонують, щоб пригнічувати бажання споживати їжу, про що свідчить більша активність кортикальної області в тих областях, які корелюють з кращим самоконтролем у виборі між здоровою та нездоровою їжею [161]. Ожирілі особи з PWS, генетичне захворювання, що характеризується глибокою гіперфагією, демонструють знижену активність у післяопераційній тракті dlPFC у порівнянні з не хворою людиною з ожирінням [162]. Колективно, гальмуючий контроль над споживанням їжі, здається, спирається на здатність систем управління згори-вниз мозку модулювати суб'єктивну оцінку їжі. Індивідуальні відмінності в регуляції споживання їжі можуть бути наслідком структурних відмінностей dlPFC та / або зв'язку з областями оцінки мозку [161]. Дійсно, в той час як суб'єкти, що страждають ожирінням, показали знижену інгібуючу реакцію в dlPFC [98], залежні від наркотиків особи також виявляли відхилення в PFC, включаючи передню CG [163]. ПФУ відіграє певну роль у прийнятті рішень та у пригнічувальному контролі [164]. Порушення ПФУ може призвести до неадекватних рішень, які сприяють негайній винагороді за затримку, але більш задовольняють відповіді. Це може також сприяти погіршенню контролю над вживанням наркотиків, незважаючи на бажання наркомана утримуватися від прийому препарату [163]. Таким чином, недоліки в процесах самоконтролю та прийняття рішень в наркоманії [165,166], ймовірно, пов'язані з порушеними префронтальними функціями. У підтримку цього поняття доклінічні дослідження виявили значне збільшення дендритного розгалуження і щільність дендритних шипів у PFC після хронічного введення кокаїну або амфетаміну [167]. Зміни в синаптичних зв'язках можуть призвести до несприятливого прийняття рішень, судження та когнітивного контролю в наркоманії. Цей вид зміни префронтальної активації насправді спостерігався під час робочого завдання пам'яті у курців порівняно з колишніми курцями [168]. У зв'язку з цим Гольдштейн та ін. [163] раніше запропонував, що зрив ПФК може призвести до втрати самостійної / вольової поведінки на користь автоматичного сенсорного поведінки. Більш конкретно, інтоксикація лікарськими засобами, ймовірно, загострює неприємні поведінки через втрату інгібуючого контролю, який префронтальна кора надає над ЕМІ.169]. Припинення контролю «зверху вниз» звільняє поведінку, яка зазвичай тримається під ретельним моніторингом, і моделює реакції, подібні до стресу, при яких контроль піднімається, і стимулюється поведінка стимулюється [163].
7. Терапевтичні втручання
Ряд медичних і хірургічних стратегій доступні для лікування ожиріння, крім типового поєднання дієти, фізичних вправ і інших поведінкових модифікацій. Препарати для схуднення можуть вступати в дію, запобігаючи абсорбції жирів або пригнічуючи апетит. Деякі хірургічні процедури втрати ваги, такі як шлунковий шунтування (RYGB) Roux-en-Y, змінюють взаємодію між мозком і кишечником і опосередковують втрату ваги. Трансплантація фекального мікробіоти (ФМТ), інфузія фекальної суспензії здорової людини в шлунково-кишковому тракті іншої людини успішно використовується не тільки для полегшення рецидиву Clostridium незговірливий інфекції, але також і для GI і не-GI-пов'язаних захворювань, таких як ожиріння.
7.1. Дієтичні та способи життя
Дієтичні та способи життя, спрямовані на зниження споживання енергії та збільшення витрат енергії через збалансовану програму дієти та вправ, є важливим компонентом всіх програм управління вагою [170]. Дієти засновані на принципах обміну речовин і працюють за рахунок зменшення споживання калорій (енергії) для створення негативного енергетичного балансу (тобто, більше енергії використовується, ніж споживається). Програми дієти можуть призвести до втрати ваги протягом короткого терміну [171,172], але збереження цієї втрати ваги часто буває важким і часто вимагає, щоб фізичні вправи та харчування з меншою енергією стали постійною частиною способу життя людини [173]. Фізичні вправи є невід'ємною частиною програми управління вагою, особливо для підтримки ваги. При використанні м'язи споживають енергію, отриману як з жиру, так і з глікогену. Завдяки великому розміру м'язів ніг, ходьба, біг і їзда на велосипеді є найефективнішим засобом вправи для зменшення жирових відкладень [174]. Вправа впливає на баланс макроелементів. Під час помірних фізичних навантажень, еквівалентних швидкій ходьбі, відбувається перехід до більшого використання жиру як палива [175,176]. Американська Асоціація Серця рекомендує мінімум 30 хв помірних фізичних навантажень принаймні п'ять днів на тиждень для збереження здоров'я177]. Як і при лікуванні дієтами, багато лікарів не мають часу або знань для надання консультацій пацієнтам на програми тренувань, що відповідають індивідуальним потребам і можливостям. Cochrane Collaboration виявила, що вправа поодинці призвела до обмеженої втрати ваги. У поєднанні з дієтою, однак, це призвело до втрати ваги 1 кілограмів тільки через дієту. Зниження кілограму 1.5 (3.3 фунт) спостерігалося з більшою мірою вправ [178,179]. Показники успішності підтримки довгострокової втрати ваги при зміні способу життя низькі, починаючи з 2% до 20% [180]. Зміни в дієті та способі життя є ефективними для обмеження надмірного збільшення ваги під час вагітності та поліпшення результатів як для матері, так і для дитини [181]. Інтервенції щодо способу життя залишаються наріжним каменем лікування ожиріння, але дотримання норм є низьким, а довгострокові успіхи скромні через значні бар'єри як з боку постраждалих, так і з боку медичних працівників, відповідальних за лікування.
7.2. Втрата ваги наркотиків
На сьогоднішній день чотири препарати для схуднення були схвалені Американською асоціацією продуктів і ліків (FDA): Xenical, Contrave, Qsymia і Lorcaserin [4]. Ці лікарські засоби діляться на два типи. Xenical є єдиним інгібітором абсорбції жиру. Xenical діє як інгібітор ліпази, що знижує абсорбцію жирів з раціону людини 30%. Він призначений для використання в поєднанні з режимом обмеження калорій, що контролюється лікарем182].
Інший тип, який включає три інших препарати, діє на ЦНС як «пригнічувач апетиту». Новий затверджений (у 2012) препарат Лоркасерин, наприклад, є агоністом селективного маломолекулярного рецептора 5HT2C. Він був розроблений на основі анорексигенной властивості рецептора, що опосередковує втрату ваги [183]. Активація рецепторів 5HT2C в гіпоталамусі стимулює вироблення проопіомеланокортина (POMC) і сприяє насиченню. Агоніст рецептора 5-HT2C регулює поведінку апетиту через систему серотоніну [54]. Використання Lorcaserin пов'язане зі значною втратою ваги та поліпшенням контролю глікемії у пацієнтів з цукровим діабетом типу 2 [183]. Два інших ліки - Contrave і Quexa - спрямовані на систему винагородження DA. Contrave - це комбінація двох схвалених препаратів - бупропіону і налтрексона. Будь-який лікарський засіб сам по собі дає скромну втрату ваги, тоді як комбінація надає синергічний ефект184]. Qsymia (Quexa) складається з двох ліків, що відпускаються за рецептом, фентерміну і топірамату. Phentermine ефективно використовується протягом багатьох років, щоб зменшити ожиріння. Топірамат застосовувався як антиконвульсант у пацієнтів з епілепсією, але викликав втрату ваги у людей як випадковий побічний ефект.54]. Qsymia пригнічує апетит, змушуючи людей відчувати себе повноцінними. Ця властивість особливо корисна для пацієнтів з ожирінням, оскільки вона стримує переїдання і заохочує до дотримання розумного плану харчування.
7.3. Баріатрична хірургія
Деякі пацієнти з ожирінням можуть скористатися препаратами для зниження ваги з обмеженою ефективністю, але вони часто страждають побічними ефектами. Баріатрична хірургія (регульоване перев'язування шлунка (AGB), ру-ен Y шунтування шлунка (RYGB), або лапароскопічна гастректомія (LSG)) [185] є єдиною поточною формою лікування відкритого ожиріння з встановленою довгостроковою ефективністю [186]. Баріатрична операція змінює профіль гормону кишечника і нейронну активність. Розуміння механізмів, що лежать в основі нейрофізіологічних та нейроендокринних змін з допомогою хірургічного втручання, сприятиме розвитку нехірургічних втручань для лікування ожиріння та супутніх супутніх захворювань, які можуть бути життєздатною альтернативою для людей з ожирінням, які не мають доступу або не мають права на операцію. RYGB - це найчастіше виконувана баріатрична процедура, що забезпечує значну і стійку втрату ваги при тривалому спостереженні187]. Однак механізми дії в RYGB, які призводять до втрати ваги, недостатньо вивчені. Значна частка отриманого скорочення калорійності не врахована обмежувальними і мальабсорбционними механізмами і вважається, що вона опосередкована нейроендокринною функцією [188]. Вважається, що RYGB викликає істотні і одночасні зміни в пептидах кишечника [95,189], активація мозку [95,190], бажання поїсти190], і смакові уподобання. Наприклад, післяопераційне скорочення греліну і більш ранніх постпрандіальних підвищень PYY і GLP-1 може зменшити голод і підвищити насиченість [191]. Що стосується змін у пептидах кишечника, то дуже мало відомо про зміни в активації мозку після баріатричних процедур. Дослідження нехірургічної втрати ваги підтримують збільшення пов'язаної з винагородою / гедонічної активації у відповідь на апетитні сигнали [95], що допомагає пояснити відновлення ваги в дієті. На відміну від цього, відсутність збільшення бажання вживати їжу після RYGB, навіть при впливі сильно смачних харчових сигналів, вражає і відповідає системним змінам нервових відповідей на харчові сигнали. Охнер та ін. [188] використовували fMRI і вербальні рейтингові шкали для оцінки активації головного мозку і бажання їсти у відповідь на високо- та низькокалорійні харчові сигнали у пацієнтів жіночої статі 10, за місяць до і після операції з RYGB. Результати продемонстрували післяопераційні скорочення активації головного мозку в ключових областях в мезолімбічному шляху винагороди [188]. Існувала також більша хірургічна індукція скорочення сукупної (зорової + слухової) активації всього мозку у відповідь на висококалорійну їжу, ніж у відповідь на низькокалорійні продукти, особливо в кортиколімбічних зонах мезолімбічного шляху, включаючи VTA, вентральний стриатум , путамен, задня поясна і дорсальна медіальна префронтальна кора (dmPFC) [188]. Це на відміну від підвищених харчових відповідей на високу калорійність у регіонах, таких як поясна звивина, таламус, чечевицеподібне ядро і хвостатий, АКК, медіальна лобова звивина, верхня лобова звивина, нижня лобова звивина і середня лобова звивина перед операцією [188]. Ці зміни відображають паралельні післяопераційні скорочення в бажанні їсти, які були більшими у відповідь на харчові сигнали, які мали високу калорійну щільність (p = 0.007). Ці випадки, пов'язані з хірургічним втручанням RYGB, є потенційним механізмом селективного зниження переваг для висококалорійних харчових продуктів і пропонують часткове нейронне посередництво змін калорійності після операції [185,188]. Ці зміни можуть бути частково безпосередньо пов'язані зі зміненим сприйняттям винагород192]. Halmi та ін. [193] відзначено статистично значуще зниження споживання високожирних м'ясних та висококалорійних вуглеводів через шість місяців після шлункового шунтування. Пацієнти виявили, що ці продукти більше не були приємними. Деякі обхідні пацієнти навіть уникали харчових продуктів з високим вмістом жирів [194], а інші втратили інтерес до солодощів або десертів після операції [195,196,197,198]. Зниження порогів смаку для харчових продуктів, таких як затуплене визнання солодкості або гіркоти, повідомлялося після баріатричної хірургії [192,199]. Крім того, після баріатричної хірургії виявлено змінене сигнальне дофамінне сигналізацію. Тоді як рецептори D2 були зменшені в хвостаті, путамені, вентральному таламусі, HPAL, субстанції, медіальних HPAL і AMY після RYGB і гастректомії рукавів, збільшення рецепторів D2 було виявлено у вентральному стриатумі, хвостаті та путамені, що було пропорційно втрата ваги [131,200,201]. Невідповідність результатів може бути обумовлена наявністю супутніх умов, які можуть змінити сигналізацію дофаміну [192]. В цілому, баріатрична хірургія, особливо процедура RYGB, в даний час є найбільш ефективним довгостроковим лікуванням ожиріння та супутніх супутніх захворювань. Більше досліджень є виправданим для вивчення того, як кишечник-вісь мозку опосередковує чудові хірургічні ефекти на контроль над харчовою поведінкою, що базується на винагороді [202].
7.4. Трансплантація фекальних мікробіоти
Докази встановлення виявляють очевидну функцію мікробіоти кишечника в регулюванні енергетичного балансу і підтримання ваги у тварин і людини. Така функція впливає на розвиток і прогресування ожиріння та інших порушень обміну речовин, включаючи діабет типу 2. Маніпуляція мікробіомою кишечника являє собою новий підхід до лікування ожиріння, що перевищує стратегії харчування та вправ [203]. Нова форма втручання, трансплантація фекальних мікробіоти (FMT), нещодавно була введена в клінічне лікування ожиріння [204]. Кишкові мікробіоти метаболізують поглинають поживні речовини в багаті на енергію субстрати для утилізації господарем і комменсальною флорою [203,204] і пристосовуватися метаболічно на основі доступності поживних речовин. Після порівняння профілів мікробіоти кишечника з генетично ожирілими мишами та їх худими, а також із ожирінням людей та худих добровольців, було виявлено, що ожиріння змінюється в залежності від відносної кількості двох домінуючих бактеріальних відділів - Bacteroidetes та Firmicutes. Як метагеномні, так і біохімічні аналізи забезпечують розуміння впливу цих бактерій на метаболічний потенціал мікробіоти кишечника миші. Зокрема, мікробіома з ожирінням має підвищену здатність збирати енергію з раціону. Крім того, ознака є трансмісивною: колонізація мишей, що не містять мікробів, з «мікробиотою, що страждає ожирінням», призводить до значно збільшеної маси тіла, ніж колонізація з «пісної мікробіотою». Ці дані ідентифікують мікробіоту кишечника як важливий фактор, що сприяє патофізіології ожиріння [203,205]. Дійсно, різні дослідження повідомляли про збільшення 60% жирових відкладень, резистентності до інсуліну та загальну передачу фенотипу ожиріння після введення мікробіоти кишечника від традиційно піднятих мишей до мишей, що не містять мікробів [206]. Дані в цьому відношенні є рідкісними для людини. Одне подвійне сліпе, контрольоване дослідження рандомізованих чоловіків 18 з метаболічним синдромом піддалося FMT. Їм дали або власні фекалії, або фекалії, подаровані від худих чоловіків [207]. Дев'ять чоловіків, які отримували стілець від пісних донорів, значно знизили рівень тригліцеридів натщесерце і підвищили чутливість до периферичного інсуліну в порівнянні з тими, які були трансплантовані власним (плацебо) стільцем [207].
8 Висновки
Останніми роками досягнуто значного прогресу в розумінні ожиріння з точки зору епідеміології, харчової залежності, нейрогормональної та ендокринної регуляції, нейровізуалізації, патологічного нейрохімічного контролю та терапевтичних заходів. Надмірне споживання калорійно-щільних харчових продуктів є одним з важливих причинних факторів ожиріння, що може спровокувати механізм харчової залежності. Ожиріння може бути результатом поєднання дисфункції мозкових ланцюгів і нейроендокринних гормонів, пов'язаних з патологічним переїданням, фізичною бездіяльністю та іншими патофізіологічними станами. Нові терапевтичні стратегії стали доступними для лікування ожиріння, крім стандартного протоколу дієти і / або фізичних вправ. До них відносяться препарати проти ожиріння, різні баріатричні хірургічні процедури та FMT. Незважаючи на значний прогрес, ожиріння залишається актуальною проблемою громадського здоров'я і вимагає термінових і непохитних досліджень, спрямованих на висвітлення нейропатологічних основ хронічного захворювання.
Подяки
Цю роботу підтримує Національний фонд природних наук Китаю за грантовими номерами 81470816, 81271549, 61431013, 61131003, 81120108005, 31270812; Проект Національної ключової програми досліджень і розробок (973) за грантом № 2011CB707700; Фонди фундаментальних досліджень для центральних університетів.
Внески автора
Yijun Liu, Mark S. Gold, та Yi Zhang (Xidian Університет) були відповідальні за вивчення концепції та дизайну. Gang Ji і Yongzhan Nie сприяли придбанню даних візуалізації. Jianliang Yao, Jing Wang, Guansheng Zhang та Long Qian допомагали аналізу даних та інтерпретації результатів. Йі Чжан і Юй Лю (Xidian University) розробили рукопис. Yi Edi. Чжан (VA) надав критичний перегляд рукопису для важливого інтелектуального змісту. Всі автори критично переглянули зміст і затвердили остаточну версію для публікації.
посилання
;