Дофамінова вісь кишкового мозку - регуляторна система споживання калорій
Іван Е де Араухо
1 Лабораторія Джона Б. Пірса, Нью-Хейвен, КТ, США
2 Кафедра психіатрії, Медичний факультет Єльського університету, Нью-Хейвен, КТ, США
Джозелія Г Феррейра
1 Лабораторія Джона Б. Пірса, Нью-Хейвен, КТ, США
2 Кафедра психіатрії, Медичний факультет Єльського університету, Нью-Хейвен, КТ, США
Луїс А Теллез
1 Лабораторія Джона Б. Пірса, Нью-Хейвен, КТ, США
2 Кафедра психіатрії, Медичний факультет Єльського університету, Нью-Хейвен, КТ, США
Сюеін Рен
1 Лабораторія Джона Б. Пірса, Нью-Хейвен, КТ, США
2 Кафедра психіатрії, Медичний факультет Єльського університету, Нью-Хейвен, КТ, США
Катерина Ш Єккель
1 Лабораторія Джона Б. Пірса, Нью-Хейвен, КТ, США
3 Епідеміологія та громадське здоров'я, Медичний факультет Єльського університету, Нью-Хейвен, КТ, США
Анотація
Роль дофаміну мозку у посиленні після заковтування
Широкі докази демонструють, що поживні речовини активують фізіологічні шляхи, які не залежать від оральних відчуттів, щоб стимулювати споживання їжі. З одного боку, інфузії поживних речовин у кишечнику, які проводяться одночасно з пероральним прийомом певного аромату, дають тривалі переваги саме цьому аромату, у так званих парадигмах «кондиціонування смакових речовин» [1, 2]. Фізіологічна значимість, пов’язана з навчанням уподобань смаку, демонструється здатністю сигналів після прийому впливати на харчові уподобання у людей [2, 3]. Навіть миші-мутанти, яким не вистачає іонного каналу смаку TRPM5, здатні набувати переваги щодо позицій сиппера, пов’язаних із споживанням поживних речовин [4], до рівня, коли рівень споживання цукру протягом годин стає порівнянним з тим, що спостерігається у чутливих до солодкого мишей дикого типу [ 5].
Така незалежна від смаку стимуляція споживання в кінцевому підсумку повинна регулюватися мозковими ланцюгами, що беруть участь у контролі поведінки під час прийому їжі, і дослідницькі зусилля були спрямовані на визначення ідентичності цих ланцюгів [6]. Центральний передавач катехоламіну дофамін є одним з основних кандидатів, зважаючи на його вирішальну роль у виділенні споживання, що продемонстровано як глибокою афагією, виявленою мишами з дефіцитом дофаміну [7], так і потужними потоками дофаміну, що спостерігаються під час активного годування [8, 9]. Насправді, хоча оросенсорні властивості смачної їжі є достатніми для стимулювання вивільнення дофаміну в мозку [10, 11], значний витік також спостерігається під час вживання цукру у вищезазначених вікових тварин [4]. Відповідно до центральної ролі передачі сигналів дофаміну у винагороді після прийому, антагоністи дофамінових рецепторів (D1), що вводяться в накопичене ядро, мигдалину, медіальну префронтальну кору або бічний гіпоталамус, або блокують, або послаблюють кондиціонування смаку та поживних речовин вливанням глюкози в кишечник [6]. В цілому, поточні дані вказують на переважну роль сигналізації дофаміну в опосередкуванні корисних ефектів постінгестальних сигналів, отриманих поживними речовинами.
Кишкові інфузії поживних речовин регулюють вивільнення дофаміну
Вищезазначені результати, отримані з використанням мишей ageusic, дозволяють припустити, що оросенсація та післяінгестивні сигнали здатні за допомогою виділених шляхів збільшити рівень дофаміну в ланцюгах винагороди мозку. Прямі докази того, що вивільнення дофаміну стимулюється доставкою поживних речовин у кишечник, були надані експериментами, які показали, що внутрішньошлункові вливання (тобто повністю обхід ротової порожнини) глюкози по-різному впливають на вивільнення дофаміну порівняно з аналогічними вливаннями вільної амінокислоти L -серин [5]. Зокрема, внутрішньошлункові інфузії глюкози стимулювали значно вищі рівні вивільнення дофаміну в ядрі акумулятора вентрального смугастого тіла порівняно з ізокалорійними інфузіями L-серину. Насправді, що досить цікаво, інфузії L-серину насправді призвели до еквівалентного зниження рівня акумуляльного дофаміну. Крім того, подібні вимірювання проводили на спинному аспекті смугастого тіла. Хоча під час інфузій L-серину не було виявлено значного зниження рівня дофаміну, значний витік дофаміну був результатом інфузій глюкози. Ці вимірювання мікродіалізу дали перші прямі докази того, що специфічний для поживних речовин витік дофаміну виробляється при безпосередній стимуляції шлунково-кишкового тракту [5].
Позаклітинне виділення дофаміну відображає щільність калорій інфузій кишечника
Зовсім недавно ми додатково досліджували чутливість дофамінових ланцюгів до внутрішньошлункових вливань поживних речовин [12]. Ми вперше виявили, що в певних межах миші здатні регулювати споживання калорій, навіть якщо їм заперечують сприйняття смакових ознак - зокрема, активуючи внутрішньошлункові вливання після лизання сухого соску. Однак ця регуляторна здатність була обмежена калорійними навантаженнями, що перевищували певні порогові значення, при цьому низькокалорійні вливання справляли відносно слабкий вплив на поведінку тварини. У будь-якому випадку, що є найбільш актуальним для даного обговорення, вимірювання мікродіалізу, проведені одночасно з поведінкою сухого лизання, виявили, що рівень позаклітинного дорзального стриатуму стрипатуму збільшувався пропорційно калорійності інфузій. Крім того, і досить дивно, хоча витікання дофаміну в спинному смугастому тілі лінійно асоціювалося з кількістю калорій, що вливаються самостійно, це не відповідало кількості рухових реакцій (тобто сухих вилизань), що виробляються для отримання калорійних внутрішньошлункових інфузій. Іншими словами, позаклітинний рівень дофаміну був більш тісно пов’язаний із кількістю споживаних шлункових калорій, ніж із руховою поведінкою, пов’язаною з ініціюванням інфузій.
Тепер, якщо позаклітинний рівень дофаміну насправді кодує калорійність, можна було б очікувати, що інгібування передачі сигналів дофамінових рецепторів повинно збільшити споживання висококалорійної емульсії, як якщо б калорійність щільності емульсії була розбавлена. Насправді попередня обробка блокатором дофамінових рецепторів галоперидолом призвела до значного збільшення кількості сухого лизання, необхідного для вливання висококалорійних емульсій - відповідь, аналогічна тій, що спостерігається при застосуванні менш калорійних емульсій [12]. Ці ефекти цілком узгоджуються із збільшенням витоку дофаміну залежно від калорій, оскільки порушення нормальної сигналізації дофамінових рецепторів призвело до того, що тварина ставилася до інфузій як менш калорійних, ніж вони були насправді. На більш загальному рівні аналізу, наші результати приводять нас до припущення, що дофамінергічна чутливість до калорійного навантаження може бути одним із важливих факторів, що сприяє вирішальній ролі передачі сигналу дофаміну через смужку в харчуванні [14].
Щодо вищевикладеного, важливо зазначити, що немає остаточних доказів, які б виключали можливість того, що залежне від калорій вивільнення дофаміну бере участь у опосередкуванні ефектів насичення, викликаних внутрішньошлунковими інфузіями, тобто незалежно від їх передбачуваного зміцнюючого значення [див. ]. Однак нинішні докази підтримують роль залежного від калорій вивільнення дофаміну в харчуванні незалежно від насичення як такого. По-перше, наші власні попередні поведінкові дослідження показують, що миші мають здатність розвивати умовні уподобання до сухих позицій сиппера, пов'язаних з більш калорійними вливаннями, при цьому переваги перевіряються під час сеансів вимирання (фіктивна інфузія) [12]. Це свідчить про те, що залежне від калорій вивільнення дофаміну виробляє кондиціонуючі ефекти незалежно від залежності від калорій придушення споживання. По-друге, інгібування передачі сигналів дофамінових рецепторів у різних дофамінергічних мішенях [6] скасовує вираження переваг смаку, обумовлених поживними речовинами, додатково вказуючи на те, що стимульоване кишечником вивільнення дофаміну бере участь у поведінці, пов’язаній із винагородою, незалежно від насичення.