Харчова винагорода ожирінням та після схуднення, спричиненого обмеженням калорій та баріатричною хірургією
Анотація
Збільшення доступності смачної, енергоємної їжі було звинувачено як головний фактор тривожно високої поширеності ожиріння, діабету та метаболічних захворювань навіть у молодому віці. Почалася гостра дискусія щодо того, чи слід вважати деякі з цих продуктів звиканням, подібними до наркотиків та алкоголю. Одним з головних аргументів харчової залежності є схожість нервових механізмів, що лежать в основі отримання винагороди продуктами харчування та наркотиками. Тут ми обговоримо, як споживання їжі може принести винагороду та як поведінкові та нервові функції винагороди відрізняються у людей із ожирінням. Оскільки в більшості досліджень просто порівнюються худі та ожирілі суб’єкти, незрозуміло, чи спричиняють різниці у функціях винагороди переїдання та збільшення ваги, чи неодноразовий вплив чи вторинні ефекти стану ожиріння змінюють функції винагороди. Хоча дослідження як на гризунах, так і на людях демонструють раніше існуючі відмінності у нагородних функціях ожиріння, дослідження на моделях гризунів із використанням обмеження калорій та шлункового шунтування показують, що деякі відмінності є оборотними через втрату ваги і, отже, є вторинними щодо стану ожиріння.
Вступ
Ожиріння та супутні захворювання визнані головною глобальною проблемою охорони здоров’я. Фармакологічне лікування зайшло в глухий кут, зараз доступні лише помірковано ефективні препарати, і на перспективі небагато перспективних препаратів. Це спричинило перегляд інших шляхів лікування, включаючи поведінкову терапію, баріатричну хірургію та різні електростимуляційні пристрої. Дієти, хоч і ефективні для зниження ваги та поліпшення стану здоров’я, з часом було дуже важко дотримуватися, оскільки біологічні адаптації, спричинені обмеженням калорій, викликають сильне почуття голоду та тягу до їжі, що з часом переборює стриманість (наприклад, посилання 1). Ці сильні адаптивні реакції, здається, не починаються після втрати ваги, спричиненої баріатричними операціями, особливо операцією шлункового шунтування Roux-en-Y (RYGB), так що операція з ожирінням швидко перейшла до найефективнішого доступного довготривалого лікування хворих на ожиріння та пацієнти з діабетом 2 типу із середнім ожирінням (наприклад, посилання 2).
Ідеальні методи лікування атакують причину, а не симптоми захворювання. Очевидно, що причину ожиріння у переважної більшості пацієнтів неможливо визначити легко, оскільки вона є багатофакторною. Хоча загальновизнано, що навколишнє середовище легкодоступної обробленої їжі та малорухливий спосіб життя є основними причинними факторами, саме взаємодія цих факторів із генетичною схильністю є важливою для вираження ожиріння.3 Ці схильні риси, ймовірно, зумовлені велика кількість варіантів генів, а також епігенетичні та інші процеси раннього програмування життя.4 Зрештою, лише систематичний аналіз з контрольованими умовами навколишнього середовища у генетично ідентифікованих осіб, що використовують перспективні, а не поперечні перерізи, зможе розкрити справжні причини ожиріння; крім того, таким вимогам набагато легше задовольнити тварин, ніж людей.
Одним із ключових інгредієнтів розвитку ожиріння в сучасному світі, як видається, є надмірне вживання їжі, яка смачна, легкодоступна, багата калоріями жиру та цукру, а також часто бідна мікроелементами. Оскільки така їжа приносить винагороду, викликаючи задоволення та задоволення, особливо у світі, який для багатьох стає дедалі стресовішим, термін "харчова залежність" використовується аналогічно наркоманії.5,6 Існує припущення, що ожиріння може бути наслідком потяг або пристрасть до такої висококалорійної нездорової їжі та надмірна споживання. Однак причини та наслідки у взаємозв’язку між наявністю та надмірним споживанням таких продуктів та розвитком ожиріння далеко не ясні. Чи підвищена доступність та/або багаторазовий вплив високопродуктивних продуктів харчування важливіші за відмінності в системі винагороди мозку? Чи повний стан ожиріння з його широкими змінами в гормональній та запальній сигналізації впливає вторинно на систему винагороди за їжу? Це питання, на які зрештою потрібно відповісти, щоб чіткіше зрозуміти причину та наслідок, і які дозволять розробити кращі поведінкові, хірургічні та фармакологічні методи лікування ожиріння.
У наступному огляді ми спочатку коротко обговоримо основні концепції та нервові основи харчової винагороди, а також обмежені людські дані про взаємозв'язок між ожирінням та процесами харчової винагороди. Як початкову спробу роз'єднати причину та наслідок, ми потім підведемо підсумки та обговоримо деякі власні опубліковані дані про ці взаємозв'язки у кількох моделях ожиріння та втрати ваги на щурах.
Визначення харчової винагороди
Існує думка, що інстинктивні способи поведінки, необхідні для виживання, еволюціонували протягом мільйонів років, і що їх нейронні механізми контролю особливо потужні.7,8 Особливо у теплокровних тварин пошук і вживання їжі є надзвичайно важливою щоденною потребою в ієрархії інстинктивної поведінки, навіть коли потрібно подолати дефіцитні та небезпечні умови навколишнього середовища. Продовольча винагорода пропонується для забезпечення необхідної мотивації для подолання таких умов. Таким чином, їжа є потужним природним підсилювачем, який перевершує більшість інших видів поведінки, особливо коли метаболічно голодний. Поглинаюча поведінка складається із закупівельної, споживчої та постконсуматорської фаз9, і кожна з цих трьох фаз сприяє винагороді, яка потім може керувати майбутнім поведінкою.
На етапі закупівель процес прийняття рішень, відповідальний за переключення уваги, є центральним для сучасної галузі нейроекономіки, а очікувана винагорода є, мабуть, головним фактором, що визначає результат цього процесу - вибір відповіді. Щоб зробити такий вибір, мозок використовує уявлення про очікувану винагороду та зусилля/вимоги щодо ризику з попереднього досвіду, щоб оптимізувати вигідні витрати.10–14
Під час фази споживання безпосередні сенсорні атрибути цільового об’єкта, такі як бачення, запах і, врешті-решт, смак першого укусу їжі, забезпечують перший зворотний зв’язок з прогнозованою цінністю винагороди та можуть різко посилити його спонукальну силу. Апетит, як правило, посилюється за рахунок генерації реакцій на цефальну фазу, таких як шлункова кислота та секреція інсуліну.15 Під час їжі безпосереднє безпосереднє задоволення породжується переважно смаковими та нюховими відчуттями, споживаючи споживання протягом їжі до тих пір, поки не домінують сигнали насичення. фаза споживання сильно варіюється, оскільки з'їдання гамбургера займає лише кілька хвилин, але для того, щоб насолодитися стравою з п’яти страв, можуть знадобитися години. Під час таких більш тривалих прийомів їжі, яка потрапляє всередину, все частіше бере участь у процесах післяоральної винагороди, які взаємодіють із оральною нагородою.