Qayta ishlangan ovqatlar va oziq-ovqat mukofotlari (2019)

Dana M. Kichik, Aleksandra G. DiFeliceantonio

fan  25 Jan 2019:
Vol. 363, Raqam 6425, pp. 346-347
DOI: 10.1126 / science.aav0556

Oziq-ovqat ma'lumotlarini ichakdan miyasiga etkazadigan signallar oziq-ovqatni mustahkamlash va oziq-ovqat tanlashni tartibga soladi (1-4). Xususan, markaziy neyroniy hisob-kitoblar tanlovni amalga oshirsa-da, ichak nerv tizimi oziq-ovqat mahsulotlarining miya uchun tanlov natijalari haqida ma'lumot beradi, shuning uchun oziq-ovqat qiymatlari namoyish etilishi mumkin. Bu erda, ichak-miya signalizatsiyasi ishonchliligini va oziq-ovqat qiymatining namoyishi qayta ishlangan oziq-ovqat mahsulotlari bilan uzviy bog'liqligini ko'rsatadigan so'nggi topilmalarni muhokama qilamiz (3, 4). Ushbu o'qni tushunish qayta ishlangan ovqat va semizlik bilan bog'liq oziqlantirish xatti-harakatlarini xabardor qilishi mumkin.

1947da kemiruvchilarga oziqlangan oziq-ovqat mahsulotlarining izokalorik dietalari kemiruvchilar kun davomida doimiy kaloriya iste'mol qilish uchun iste'mol qilinadigan oziq-ovqat hajmini to'g'ri titraganini ko'rsatib, "kalamush kaloriya uchun iste'mol" (5). Bu shuni anglatadiki, oziq-ovqat mahsulotining baquvvat qiymatini miyaga yuborish uchun signalni ishlab chiqarish kerak. Keyinchalik, boshqalar bu hayvonlarning kaloriyalar bilan iste'mol qilingan lazzatlarga nisbatan afzalliklarini shakllantirishi mumkinligini ko'rsatib, bu "post-ingichka" signallarning kuchaytirilishi mumkinligini tasdiqladi. Bu esa, lazzat-ozuqaviy sharoit (FNC)6). Eng muhimi, FNC, birgalikda og'zaki sezgir ogohlantirgich bo'lmasa ham ro'y beradi, bu esa keyinchalik sindiruvchi signallarni kalitni mustahkamlovchi (7). Misol uchun, neyrobiologik mexanizmga ega bo'lmagan hayvonlarning shirin ta'mga ega bo'lishiga qaramay, suyuqlik o'z ichiga olgan suv uchun faqat suv bilan taqqoslashni afzal ko'radi va ushbu xatti-harakatni motivatsiya va o'rganish uchun zarur bo'lgan miya mintaqasida, striatumdagi hujayra dopaminida ko'tariladi. Biroq, hujayralar yoqilg'i sifatida glyukoza ishlatish qobiliyatini blokirovka qiluvchi, antitrombosit agenti 2-deoksiglikoz infuzioni, hujayra tashqari dopamin va imtiyozlarni shakllantirishni kuchaytiradi (1). Ushbu signallar endokrin (ya'ni, gormonal) emas, balki neyroxotirlikdir, chunki ekstraselluler dopaminning ko'tarilishi glyukoza intragastr infuzionidan keyin tezdir (8). Bundan tashqari, portal venada metabolizatsiyalanmagan glyukoza emas, balki glyukoza infuzioni hujayra dopaminini (8). Umuman, bu hayvonlarda, shakarni (karbongidrat) mustahkamlashni to'xtatuvchi shartsiz ogohlantiruvchi hujayralar yoqilg'i uchun glyukoza ishlatganda hosil bo'lgan metabolik signaldir; bu signal keyinchalik portal venadagi mexanizm tomonidan aniqlanadi va keyinchalik dopamin signalini tartibga solish uchun miyaga yuboriladi (rasmga qarang). Metabolik signalning aniqligi, uning sensori va uning miyaga uzatilishi aniq emas.

Shu kabi mexanizm odamlarda ishlaydigan dalil mavjud. Neyroimaging tadqiqotlari shuni aniqladiki, kaloriya prognozi bo'lgan odamlarda striatumni faollashtiradi va bu javoblarning kattaligi metabolik signallar bilan tartibga solinadi (9). Xususan, karbongidrat o'z ichiga olgan ichimlik iste'mol qilingandan keyin qon plazmasi glyukoza miqdorining oshishi ichimlikning ko'rinishi va lazzatlanishiga shartli striatal javobning miqdorini taxmin qiladi. Glyukoza yoqilg'i sifatida ishlatilishi kerakligi sababli, bu odamlarda, hayvonlarda bo'lgani kabi, uglevodni mustahkamlash glyukoza mavjudligi bilan bog'liq metabolik signalga bog'liq ekanligini ko'rsatadi. Bundan tashqari, odamlarda kuzatuvlar, metabolik signallarning miya vakolati, oziq-ovqat kabi, ongli in'ikoslardan mustaqil ekanligini ko'rsatadi. Plazma glyukoza tarkibidagi o'zgarishlarga juda bog'langan kaloriya-prognozlashtiruvchi lazzat belgisi bilan bir xil striatal javoblar, ishtirokchilar tomonidan ichimliklarni baholashda bevosita bog'liq emas edi. Bu qo'shimcha oziq-ovqat mahsulotlarini to'lashni va striatal reward elektroni javoblarini hisoblashni nazarda tutuvchi emas, balki energiya zichligi va oziq-ovqat rasmlarini baholashning emas, balki haqiqiy energiya zichligini aniqlaydigan qo'shimcha neyroimaging ishlariga mos keladi (3, 10). Ushbu kuzatishlar bu mustahkamlovchi ozuqaviy signallarning neyroli namoyishi oziq-ovqat bilan bog'liq ongli his-tuyg'ularga bog'liq emasligini ko'rsatadi. Qizig'i shundaki, metabolik signallar rag'batlantiruvchi ahamiyatga ega bo'lgan muhim vosita hisoblanadi (bu nayranglar motivli darajada mazmunli bo'ladi) va bu signallar bilan boshlangan aniq yo'llar oziq-ovqat iste'mol qiladigan neyronli davrlarga nisbatan (11).

Lipidlar boshqa muhim energiya manbai bo'lib, ular karbongidratlardan farqli ravishda metabollanadi. Shunga mos ravishda, yog'ning energetik qiymati miya bilan bog'langan yo'ldan farq qiladi. Yog 'oksidlanishini blokirovka qilish yog' ishtahasini oshiradi va glyukoza oksidlanishini blokirovkalash shakar tuyadi oshiradi. Biroq, sichqonlardagi vagotomiya (vagus asabini sindirish jarrohligi) faqat yog'ga ishtahani kuchaytiradi, glyukoza tuyadi ta'sir qilmaydi (12). To'g'ri, glyukoza kabi, lipidlarni ichakka to'g'ridan-to'g'ri infuziya qilish hujayra tashqari striatal dopaminning darhol o'sishiga olib keladi. Biroq, bu peroksizomli proliferator-faollashtirilgan retseptorlari a (PPARa) -yapirma mexanizmi2). PPARa ingichka ichakda duodenal va jejunal enterositalar bilan ifodalanadi va vagus asabiga hali noma'lum mexanizmlar orqali signal beradi. Glyukoza bilan striatal dopamin singari, dopaminning tez o'sishi tezda, bu endokrin signalizatsiya o'rniga neyron bilan izchil bo'ladi. Bundan tashqari, o'ng nodoz ganglion, hindbrain, substantia nigra va dorsal striatumga qaratilgan yuqori ichakdagi ushbu vagal sezgi neyronlarning faollashuvi mukofotni o'rganish (joyni tanlash) va sichqonlardagi striatal dopaminni chiqarish uchun etarli (13). Bu yo'ldan odamda mavjud bo'lmaydimi yoki yo'qmi, va boshqa metabolik nervous afferent (MNA) yo'llari boshqa lipidlar va ozuqa moddalari uchun mavjudmi yoki yo'qmi tekshirilmoqda.

Oziq-ovqatni mustahkamlashni qo'llab-quvvatlaydigan shartsiz rag'batlantiruvchi MNA-signalidir, bu hech bo'lmaganda ba'zan hissiy zavqdan mustaqildir. Bu ajablanarli. Shu bilan birga, chuqurroq aks ettirish ushbu echimning zerafetini ochib beradi. Barcha organizmlar omon qolish uchun energiya olishlari kerak va ko'pchilik ongni qo'llab-quvvatlovchi yuqori darajadagi miya funktsiyalarining etishmasligi kerak. Shunday qilib, mexanizm, ehtimol, oziq-ovqatning ozuqaviy xususiyatlarini miya ichidagi markaziy konturlarga o'tkazish uchun mo'ljallangan konservalangan tizimni aks ettiradi, shuning uchun oziq-ovqat mahsuloti energiyaning foydali manbai bo'lgani uchun mustahkamlanib boradi. Shunga ko'ra, ichakdan miyani besaranjomlik ma'lumotlarini yuqori aniqlik bilan uzatish qiymati aniq baholash uchun muhimdir.

Zamonaviy oziq-ovqat muhitida obezlik va diabetga olib kelishi aniq bo'lsa-da, bu tortishuvlar aniq mexanizmlarni bu bilan sodir bo'ladi. Zamonaviy qayta ishlanadigan ovqatlar energiya zichligi bilan bog'liq bo'lib, iloji boricha chidamli bo'lish uchun ishlab chiqilgan bo'lib, ilgari uchrashmagan dozalarda va kombinatsiyalarda ko'p miqdorda oziqa moddalariga ega. Baquvvat signallar mustahkamlashni kuchaytirganligi sababli, ortib ketadigan dozalar qayta ishlanadigan va shuning uchun qayta ishlangan oziq-ovqat mahsulotlarining «qo'shadi» salohiyatini oshirishi mumkin. Biroq, bu diabet va semirib ketishning ortishiga hissa qo'shish uchun yagona omil bo'lmasligi mumkin.

Ovqatlantiruvchi shakarni va kraxmalni o'z ichiga oladigan ovqatlar va ichimliklar uchun ovqatlanishni ko'paytirish uchun oziq-ovqat bo'lmagan tatlandırıcılar (kalorifik tarkibsiz moddalar) ko'pincha qo'shiladi. Masalan, shakar-shirin ichimliklar tarkibida oziq-ovqat shakarlari glyukoza va fruktoza, shuningdek suyultiruvchi bo'lmagan sukraloz va asesulfam K. Yogurtlar tarkibida oziq-ovqat shakarlari va steviya barglari ekstrakti kabi oziqlantiruvchi bo'lmagan tatlandırıcılar mavjud. Oziq-ovqat mahsulotlarini sotish do'konida oziq-ovqat mahsulotlarining yorlig'i bilan tanishish oziq-ovqat shakarlari va oziq-ovqat bo'lmagan iste'mol qiluvchilarni o'z ichiga olgan oziq-ovqat va ichimliklar ko'plab misollarini ko'rsatadi. Aksincha, ishlov berilmagan ovqatlarda, shirinlik, shakarning tarkibiga, va shuning uchun oziq-ovqatning kalorifik (energiya) mazmuniga mutanosibdir. So'nggi ma'lumotlarga ko'ra, ozuqaviy shakar va oziqlantiruvchi bo'lmagan tatlandırıcılardan tashkil topgan mahsulot hayratlanarli darajada metabolik va kuch beruvchi ta'sir ko'rsatadi. Misol uchun, agar 115-kkal ichimligi iste'mol qilish shirinligi "juda shirin yoki shirin emasmi" bilan taqqoslaganda, kaloriya yukiga "mos" bo'lsa, ko'proq termogen ta'sir ko'rsatadi4). Oziqlantiruvchi termogenez (DIT) ozuqa moddalarining almashinuvi va metabolik ta'sir ko'rsatish ko'rsatkichi bo'lganligi sababli MNA orqali kuchlanishni oshiradi, past kaloriyali "mos keladigan" ichimlik yuqori kaloriyali "mos kelmaydigan" ichimlikdan ko'ra ko'proq yoqimlilik va striatal ta'sirga sabab bo'lishi mumkin (4). Eng muhimi, bu ta'sir plazma glyukoza ko'tarilsa ham ro'y beradi. Bu shuni ko'rsatadiki, odamlarda, hayvonlarda bo'lgani kabi, oziq-ovqat moddasining muhim ahamiyatga ega bo'lgan yoqilg'i sifatida ishlatilganda ichakni yoki qonni mustahkamlovchi vositalarni emas, balki MNA hosil qilishini ko'rsatadi. Insonlarda bunday "mos kelmaydigan" ta'sirning orqasida mexanizm noma'lum va izchilroq o'rganiladi. Ayniqsa, unmetabolizilmagan glyukozaning taqdirini tushunish va qandli diabet va semirib ketish oqibatlarini aniqlashning muhim bo'g'in yo'nalishi. Aniqrog'i, ozuqaviy oziqlantiruvchi shakar va ozuqaviy bo'lmagan tatlandırıcılarni o'z ichiga olgan ichimliklarning energetik qiymati, hech bo'lmaganda ba'zi holatlarda miyaga aniq xabar berilmaydi va bu faqat mukofotni tartibga solish uchun emas, balki noto'g'ri signallarni ishlab chiqarishga olib kelishi mumkin. energiya saqlash va ozuqa moddalarini ajratish kabi jarayonlar.

Miyaga metabolik signallarni kuchaytirish

Metabolik neyron afferent (MNA) signallarini kuchaytirish uchun tavsiya etilgan ushbu modelda yog 'signallari to'g'ri nodoz ganglion, orqa miya, katta miqdordagi nigra va dorsal striatumga tegishli bo'lgan vagal sensorli afferentlarning PPARa vositachiligini faollashishiga bog'liq. Karbongidrat uchun signal glyukoza oksidlanish vaqtida hosil bo'ladi va noma'lum portal tomir sensori faollashtiradi, bu esa mitral miya dopamin neyronlarini striatoga yo'naltiradigan signalni keltirib chiqaradi. Mustaqil kortikal tarmoq MNA signallarini ongli ravishda birlashtiradi.

GRAFİK: A. KITTERMAN /Ilmiy

Gut-miya signalizatsiyasi buzilganligiga ikkinchi misol, asosan yog ', asosan karbongidrat yoki yog' va karbongidrat o'z ichiga olgan oziq-ovqat mahsulotlarining mustahkamlash qiymatini solishtiradigan bir tadqiqotdan kelib chiqadi (3). Yog 'va uglevod tarkibidagi oziq-ovqatlar qayta ishlanmagan ovqatlarda tez-tez uchraydi, lekin odatda oziq-ovqat iste'mol qilishlari (masalan, shokolad va donuts). Tadqiqot shuni ko'rsatdiki, teng miqdorda kaloriya va yoqimli ovqatlar tanlovi natijasida yog 'va karbongidrat bo'lgan yog' va uglevodlarga ega bo'lgan ovqatlar ko'proq iste'mol qilingan va bu yuqori qo'shimchali striatal javoblarda3). Bu ba'zi oziq-ovqatlarga boshqalardan ko'ra ko'proq istalgan yoki ko'proq qarshilik ko'rsatishi mumkin va shu bilan overeatingda rol o'ynashi mumkin.

Ushbu rivojlanayotgan topilmalar oziq-ovqat tanlashni boshqaradigan ikkita ajratuvchi tizimga ishora qilmoqda. Bir tizim oziq-ovqat mahsulotlarining ozuqaviy qiymatini bevosita aks ettiradi va miyaga (MNA) erishgan metabolik signallarga asoslanadi. Bu oziq-ovqatni aniqlash tizimi striatal dopaminni boshqarishda, oziq-ovqat mahsulotlarining qiymatini aniqlashda va oziq-ovqat tanlashni boshqarishda muhim rol o'ynaydi. Ikkinchi tizimda, kaloriya mazmuni, oziq-ovqat mahsulotlarining qiymati va sog'lomligi haqida xushbo'ylik va e'tiqod kabi ongli hislar oziq-ovqat tanlovining muhim belgilari hisoblanadi (14, 15). Ongli ishtirokchilarga qiymat berish bilan bog'liq neyroniy hisob-kitoblar MNAlarning ozuqaviy mustahkamlash signallari bilan bog'liq bo'lganidan farq qiladi va prefrontal korteks va insular korteks (9). Ikki sistemaning ingichka xulq-atvorni va ozuqa moddalarining almashinuvini tartibga solish uchun qanday ta'sir qilishini aniqlash muhim tadqiqot mavzusi.

Dalillar qayta ishlanadigan ovqatlarning ozuqaviy mazmuni miyaga to'g'ri etkazilmasligini yaqqol aks ettiradi. Bu ovqatlar ishlab chiqarilgan va qayta ishlanadigan, ularning energiya zichligi yoki ovqatlanishidan tashqari fiziologiyani ortiqcha ovlash va metabolik funktsiya buzilishlariga olib kelishi mumkin bo'lmagan tarzda ta'sir qiladi. Qayta ishlangan oziq-ovqatlarning ichak-miya yo'llari bilan qanday ta'sir qilishini yaxshiroq tushunish juda muhimdir, chunki bunday ta'sirlar to'yituvchi signalizatsiya, oziq-ovqat mahsulotlarining o'ziga xos xususiyatlari, metabolik sog'liq va semirishga ta'sir etadimi-yo'qligini aniqlashdir. Bundan tashqari, biz yog 'va uglevodlarga e'tibor qaratsak-da, oziq-ovqat tanloviga rahbarlik qilish uchun miyaga oziqlantiruvchi ma'lumotni etkazish uchun ko'plab signalizatsiya yo'llari mavjud va bu yo'llar ham qayta ishlangan oziq-ovqat mahsulotlaridan ta'sirlanishi mumkin.

http://www.sciencemag.org/about/science-licenses-journal-article-reuse

Ushbu shartnoma bo'yicha taqsimlangan maqola Ilmiy jurnallarning asl nusxasi.

Zikr va izohlar

    1. LA Tellez va boshq

J. Physiol. 591, 5727 (2013).

CrossRefPubMedGoogle Scholar

    1. LA Tellez va boshq

, Fan 341, 800 (2013).

Xulosa / to'liq matnGoogle Scholar

    1. AG DiFeliceantonio va boshq

Cell Metab. 28, 33 (2018).

Google Scholar

    1. Mg Veldhuizen va boshq

., Curr. Biol. 27, 2476 (2017).

Google Scholar

    1. EF Adolph

, Am. J. Physiol. 151, 110 (1947).

Google Scholar

    1. GL Holman

J. Komp. Physiol. Psychol. 69, 432 (1969).

CrossRefPubMedVeb of ScienceGoogle Scholar

    1. X. Ren va boshq

J. Neurosci. 30, 8012 (2010).

Xulosa / to'liq matnGoogle Scholar

    1. L. Zhang va boshq

., Front. Integr. Nuerosci. 12, 57 (2018).

Google Scholar

    1. IE de Araujo va boshq

., Curr. Biol. 23, 878 (2013).

CrossRefPubMedGoogle Scholar

    1. DW Tang va boshq

Psychol. Sci. 25, 2168 (2014).

CrossRefPubMedGoogle Scholar

    1. K. Berrij

, Neurosci. Biobehav. Rev. 20, 1 (1996).

CrossRefPubMedVeb of ScienceGoogle Scholar

    1. S. Ritter,
    2. JS Teylor

, Am. J. Physiol. 258, R1395 (1990).

Google Scholar

    1. Uilyam Xon va boshq

, Cell 175, 665 (2018).

Google Scholar

    1. To Harare va boshq

, Fan 324, 646 (2009).

Xulosa / to'liq matnGoogle Scholar

    1. H. Plassmann va boshq

J. Neurosci. 30, 10799 (2010).

Xulosa / to'liq matnGoogle Scholar

Rahmatlar: Perspektivni shakllantirishda yordam berish uchun I de Araujo, A. Dager, S. La Fleur, S. Luquet, M. Schatzker va M. Tittgemeyerga minnatdormiz. Biz B. Milnerni aniq o'rganishga qaratilgan kashshof ishi uchun tan olamiz.