Дієта з високим вмістом жиру змінює ефекти дофаміну та опіоїдів у процесі розвитку
Т М Рейєс
1 Кафедра фармакології, Інститут поступальної медицини та терапії, Університет Пенсільванії, Медичний факультет, Філадельфія, Пенсільванія, США
Анотація
Споживання дієти з високим вмістом жиру пов’язане з ожирінням, дисліпідемією та серцево-судинними захворюваннями. Менш оцінені несприятливі наслідки для мозку та поведінки. Недавні дослідження показали, що споживання дієти з високим вмістом жиру може змінити експресію генів у мозку, і системи дофаміну та опіоїдних нейромедіаторів, схоже, вразливі до порушення регуляції. Цей огляд буде зосереджений на нещодавніх звітах як на людях, так і на моделях тварин, які описують несприятливий вплив споживання дієти з високим вмістом жиру на центральну схему винагороди. Крім того, буде обговорено важливість різних вікон розвитку, з ефектами, що спостерігаються як в пренатальному/перинатальному періоді часу, так і з хронічним споживанням дієти з високим вмістом жиру у зрілому віці.
Вступ
Ризик ожиріння значно збільшується, коли людина харчується калорійно щільною дієтою з високим вмістом жиру. Негативні наслідки ожиріння для здоров’я добре описані і включають підвищений ризик діабету, серцево-судинних захворювань, дисліпідемії, високого кров’яного тиску, а також проблем із суглобами та сном. Зовсім недавно були задокументовані несприятливі наслідки для мозку та поведінки, що буде зосереджено в цьому огляді, зокрема, як споживання дієти з високим вмістом жиру протягом різних періодів розвитку може вплинути на функцію системи винагород у центральній нервовій системі системи (ЦНС).
Схема винагороди
На додаток до системи DA, опіоїди також мають вирішальне значення для кодування корисних властивостей стимулу. 10, 11 Опіоїдна система має три ендогенні ліганди, кодовані попередниками, такими як препроенкефалін (PENK), продинорфін та про-опіомеланокортин. Подібним чином є три ендогенні опіоїдні рецептори, дельта, каппа та мю. Що стосується споживання дієти з високим вмістом жиру, PENK та μ-опіоїдний рецептор (MOR) були визначені як критичні фактори. Пряме стимулювання MOR агоністом, таким як PENK, особливо стимулює споживання їжі з високим вмістом жиру. 12
Пренатальна/перинатальна вразливість
Тваринні моделі
У тварин споживання матір’ю дієти з високим вмістом жиру пов’язано з низкою негативних наслідків ЦНС, включаючи посилену тривожну поведінку, 31, 32 зниження дендритичної арборизації гіпокампа, 33 посилення нейрогенезу гіпоталамусу орексигенних нейронів (що може спричинити переїдання та збільшити ризик ожиріння) 34 та зміни експресії серотонінергічних генів, дофамінергічних генів, генів, пов’язаних із запаленням, та нейропептидів, пов’язаних із споживанням їжі/метаболізмом. 31, 32, 34, 35 Не всі ділянки мозку, схоже, є настільки ж чутливими до наслідків материнського споживання дієти з високим вмістом жиру, оскільки на дугоподібні до паравентрикулярних проекцій материнська дієта не впливає, 36 проте на ці прогнози впливає статус інсуліну матері, 37 висвітлюючи складність взаємодії між материнським середовищем (дієта, ожиріння, діабет) та наслідками потомства.
Вживання матір’ю дієти з високим вмістом жиру під час вагітності та лактації може змінити експресію генів у мозку нащадків, що призведе до поведінки, що збільшує ризик ожиріння. Задокументовано зміни в системах, які беруть участь у гомеостатичній регуляції годівлі. Наприклад, споживання матір’ю дієти з високим вмістом жиру з 6-го ембріонального дня до 15-го післяпологового дня у щурів призводило до підвищеної експресії орексигенних пептидів у бічному гіпоталамусі 34, що пояснювалося посиленням нейрогенезу цих нейрональних популяцій. Що важливо, ці автори також включили групу нащадків від дам з високим вмістом жиру, які перехрещувались до дам, що годувались під контролем, при народженні, що призвело до подібних висновків, підкреслюючи важливість пренатального середовища для керування спостережуваним фенотипом. Дієта з високим вмістом жиру у матері також може змінити функцію нейронів з ядра вентромедіального гіпоталамусу, які демонструють різну реакцію на глюкозу та довголанцюгові жирні кислоти у нащадків від дам, що харчуються дієтою з високим вмістом жиру. 38 Зміни в експресії генів нейропептидів, які контролюють споживання гомеостатичного їжі (наприклад, меланокортинів та нейропептидів Y) в дугоподібному ядрі, також були задокументовані у нащадків дам, що харчуються дієтою з високим вмістом жиру. 35, 39, 40
Важливо відзначити, що ряд лабораторій виявили зміни в схемі винагород у нащадків від дам, які харчуються дієтою з високим вмістом жиру, що призводить до збільшення переваги їжі з високим вмістом жиру або цукру у нащадків від вагітності, що страждає на ураження; іншими словами, гедонічно кероване годування. Було показано, що коли вагітних дам-щурів годують "нездоровою дієтою" (наприклад, печивом, млинцями, шоколадом та сиром (з високим вмістом жиру/високим вмістом цукру)), потомство значно підвищує перевагу жирному, цукристому та солона їжа. 41, 42 Крім того, потомство щурів з дам в останній половині вагітності годувало раціоном з високим вмістом жиру і завдяки лактації збільшило кількість оперантів, які реагували на пелети з високим вмістом жиру, по суті працюючи більше, ніж контрольні тварини на жирові гранули. 43 Подібним чином, ранній вплив дієти з високим вмістом жиру (на 3-му постнатальному тижні) також запрограмував більшу перевагу жиру у дорослому віці. 44