Mechanizmy regulacyjne spożycia pokarmu, cz.2

Mechanizmy regulacyjne spożycia pokarmu, cz.2

Mechanizmy regulacyjne
spożycia pokarmu, cz.2
Roman Cichon
CMUMK
Bydgoszcz 2015
Bilans energetyczny
Insulina
Leptyna
Adiponektyna
Jakość posiłku
Przyjemność,nagroda
Rozpoznanie
Objętość posiłku
Rozciągnięcie żołądka
Ładunek osmotyczny
CCK, CLP-1, PYY
Grelina
Składniki odżywcze
Insulina
Oksydacja
Glukoza
Aminokwasy
Posiłek
Faza późna
Faza wczesna
Sytość
Brak poczucia głodu
Nasycenie
2
Ilustracja procesu wywołania pragnienia
Nicolaidis`2004
Centralny
układ nerwowy
Zewnętrzne
receptory
Centralny układ
nerwowy
system kontroli
pragnienia
Pragnienie
osmotyczne
komórki receptorów
osmotycznych
Pragnienie przy
spadku objętości
Sygnały
nerwowe z serca
i arterii
Płynyspożycie
system
kontroli
sytości
Możliwy sygnał
chemiczny
Angiotensyna II
Płyny
poza
komórkowe
Jama ustna I przełyk
Żołądek
Jelita
Płyny
wewn.
komórkowe
Oś „układ pokarmowy - mózg" Hormony przewodu
pokarmowego, jego funkcje motoryczne i w regulacji poboru pokarmów
6
Hypothalamic neuropeptides
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
Stimulating food intake (orexigenic)
Neuropeptide Y/ agouti-related protein
(AgRP) in n. arcuatus
Orexins/hypocretins
Endocannabinoid system (treatment with
opioid + cannabinoid CB1 receptor
antagonists – anorexigenic effects)
Galanin (depression – GalR2pharmacological treatment of depression
and associated nutrition disturbances
Beacon
Inhibiting food intake (anorexigenic)
POMC/CART
α- MSH (cleavaged from POMC) – MC4
receptors
Serotonin
BDNF
Oreksygeniczne
CRH
TRH
NPY / AgRP w j.arcuatus
Galanina
+
Beacon
Anoreksogeniczne
POMC / CART
Serotonina
BDNF
CRH
TRH
Apelina
Beacon
C-Peptyd
Dysophin
B-endorfina
Galanina
Grelina
GHRF
Oreksyny
MCH
Relaksyna-3
CB1
(depresja - GalR2)
a-MSH (z POMC) receptory
AgRP
NPY
Oreksyny / hypocretins
Endocnnabinoidy
receptor
Stymulatory
MC4
RBP-4
Inhibitory
Adiponektyna, Adrenomodulina(ADM),
Amylina, Apelina, Bombesyna,
Profil metaboliczny różnych organów ciała
8
Magazynowanie i wykorzystanie głównych substratów energetycznych w stanie
po posiłki, w czasie pomiędzy posiłkami i we wczesnej fazie głodzenia
9
Sygnały stanu nasycenia (głodu podczas jedzenia) pochodzą z wielu
miejsc układu pokarmowego (GI) – żołądka, proksymanej and dystalnej
cz. jelita cienkiego, jelita grubego, trzustki
Spożywana żywność wywołuje uczucia
sytości przez 2 podstawowe skutki w
GIT:
•
Rozdęcie żołądka
•
Uwolnienie peptydów z komórek
endokrynnych
Tyłomózgowie - główne miejsce dla
sygnałów krótkoterminowych, które są
przekazywane:
•
Drogą nerwową (n. X to NTS)
•
Hormonalnie ( peptydy jelitowe
działające bezpośrednio na AP (pole
najdalsze) poza barierą BBB)
Cummings and Overduin 2007
Grelina
Jedyny znany obwodowy hormon oreksygeniczny
Regulator poposiłkowej
fizjologicznego)
sytości
(inicjator
posiłku
Dwojakie działanie: – krótkoterminowe w regulacji sytości i
długoterminowe w regulacji masy ciała (niski poziom w
otyłości (poposiłkowe) and wysoki w anoreksji (głodzenie)
Cummings and Overduin 2007
Sekrecja greliny w żołądku jest regulowana przez zestaw
sygnałów mechanicznych, chemicznych, nerwowych i and
hormonalnych signals z nieznanym pierwszeństwem
Skład makroskładników (Białko >
tłuszcz > węglowodany)
Osmolarność w jelitach
Rozdęcie żołądka i dwunastnicy
Nerw błędny (n.X)
Insulina
glukoza
SST = somatostatin,
CCK = cholecystokinin,
GH = growth hormone
Source: Casanueva F, Diaguez C. 2004
Grelina działa w
podwzgórzu na neurony
NPY/AgRP i
POMC/CART w
przeciwny sposób niż
leptyna
Szybki efekt poprzez
nerw X
Peptydy trzustkowe regulujące spożycie
Polipeptydy trzustki:
Sekrecja stymuluje poposiłkowo proporcjonalnie do obciążenia
energetycznego (pod kontrolą błędnego)
Wpływ na zewnątrzwydzielniczą funkcję trzustki - ruchliwość układu
pokarmowego, wydzielanie kwasu solnego
Podawanie obwodowe zmniejsza jedzenie a centralne zwiększa
Amylina:
• Wydzielana z insulin poposiłkowo przez komórki beta trzustki
• Hamuje opróżnianie żołądka, sekrecję kwasu solnego i glukagonu
• Zmniejsza wielkość posiłku i spożycie pokarmu
Insulina:
• Marker masy tk.tłuszczowej
• Sekrecja w odpowiedzi na obciążenie energetyczne (ale nie jest
inicjatorem posiłku jak grelina)
• Regulacja sytości i zakończenia posiłku
• Silny sygnał do sekrecji leptyny
Szlak mezolimbiczny
•
•
•
•
Pozytywne lub negatywne emocje towarzyszą percepcji wszystkich wrażeń
zmysłowych.
Początek drogi węchowej
Odbierane wrażenia są - bez trudności - uznawane za przyjemne/ładne lub
nie. Emocja często wyprzedza rozpoznanie, albo pojawia się bez
rozpoznania wrażenia.
Szlak mezolimbiczny przebiega od układu limbicznego (rąbkowego), przez
struktury węchowe, aż do kory czołowej mózgu. Jest to układ nagrody i
motywacji odpowiedzialny głównie za procesy emocjonalne i wyższe
czynności psychiczne - rozpoznaje potrzeby fizyczne i psychiczne
organizmu, a następnie uruchamia działania zmierzające do zaspokojenia
tych potrzeb. Odpowiada za odczuwanie przyjemności i rozwój uzależnień.
W układzie limbicznym rodzą się więc nasze pragnienia, popędy, uczucia i
emocje. Układ nagrody jest bardzo złożony i ściśle powiązany obszarami
mózgu, których zadaniem jest zabarwianie doświadczeń emocjami i
kierowanie reakcji osobnika ku bodźcom nagradzającym, takim jak
pożywienie, seks i kontakty społeczne. W skład układu wchodzi ciało
15 jest
migdałowate, które pomaga ocenić, czy dane doświadczenie
przyjemne czy przykre i czy należy je powtórzyć, czy też unikać go,
Szlak mezolimbiczny
1/3
Szlak mezolimbiczny przebiega od układu limbicznego (rąbkowego), przez
struktury węchowe, aż do kory czołowej mózgu. Jest to układ nagrody i
motywacji odpowiedzialny głównie za procesy emocjonalne i wyższe
czynności psychiczne - rozpoznaje potrzeby fizyczne i psychiczne
organizmu, a następnie uruchamia działania zmierzające do zaspokojenia tych
potrzeb. Odpowiada za odczuwanie przyjemności i rozwój uzależnień. W
układzie limbicznym rodzą się więc nasze pragnienia, popędy, uczucia i
emocje. Układ nagrody jest bardzo złożony i ściśle powiązany obszarami
mózgu, których zadaniem jest zabarwianie doświadczeń emocjami i
kierowanie reakcji osobnika ku bodźcom nagradzającym, takim jak
pożywienie, seks i kontakty społeczne. W skład układu wchodzi ciało
migdałowate, które pomaga ocenić, czy dane doświadczenie jest przyjemne
czy przykre i czy należy je powtórzyć, czy też unikać go, pomaga też w
tworzeniu nowych połączeń między doświadczeniem a innymi bodźcami (to
właśnie o tym pisała Lilith, kiedy zwracała uwagę na zakopane głęboko w
podświadomości ślady pamięciowe – wiemy, że boimy się żaby, ale nie wiemy
dlaczego, nie pamiętamy bowiem, że kiedy mieliśmy półtora roku, żaba
wyskoczyła na nas ze stawu i nieźle nas przestraszyła, oczywiście
w ciele
16
migdałowatym mogą być zapisane także silniejsze nieświadome
Szlak mezolimbiczny
2/3
Kolejne elementy to: hipokamp uczestniczący w rejestracji wspomnień
dotyczących danego doświadczenia – kiedy ono nastąpiło, jakie były
okoliczności; okolice czołowe kory mózgu – odpowiedzialne za koordynację i
przetwarzanie wszystkich tych informacji, i ustalenie, jak ostatecznie należy
się zachować, świadomie zdecydować na bazie często nieświadomych
engramów (śladów pamięciowych). To dlatego, gdy emocje wchodzą w grę,
bardzo często zachowujemy się irracjonalnie – wpadamy w histerię lub
przeciwnie, wycofujemy się. Czwartym elementem jest droga
dopaminergiczna z brzusznego pola nakrywki (VTA) do jądra półleżącego.
Pełni ona rolę reostatu nagrody, czyli informuje inne ośrodki mózgowe o
wielkości nagrody, jaką można uzyskać za określone zachowanie. Im większa
nagroda, tym większe prawdopodobieństwo, że organizm dobrze to konkretne
zachowanie zapamięta i będzie je powtarzał. „Zjedz śniadanie!! Śniadanie jest
ważne!!! Dostarcza kalorii!! Dzięki niemu przeżyjesz!! A poza tym jest
smaczne, mniam, mniam…” Mezolimbiczny układ dopaminergiczny
rozpoczyna się od grupy komórek nerwowych położonej w polu brzusznym
nakrywki (VTA), które wysyłają swoje aksony do płata czołowego kory
mózgowej i do jednego z jąder podstawy – jądra półleżącego17
(prążkowia
brzusznego). Droga dopaminergiczna z VTA do jądra półleżącego odgrywa
Szlak mezolimbiczny
3/3
Zwierzęta, którym uszkodzono te obszary mózgu, przestają się interesować
substancjami uzależniającymi. U zdrowego człowieka w VTA (brzuszne pole
nakrywki) znajdują się neurony odpowiedzialne za magazynowanie nadmiaru
dopaminy (tzw. „strażnicy dopaminy”). U osób uzależnionych (nikotynistów,
alkoholików, seksoholików, hazardzistów i narkomanów) droga VTA- jądro
półleżące (NAc-nucleus accumbers) jest uszkodzona i nie występuje kontrola
wydzielania dopaminy. A przecież kiedy dopomina zalewa neurony prążkowia
brzusznego, czyli jądra półleżącego, czujemy euforię… Rozumiecie? Jądro
półleżące rozświetla się podczas badań u każdej osoby uzależnionej –
wystarczy, żeby kokainista zobaczył tylko białe ślady na lusterku, hazardzista
automat do gry, a kochanek zdjęcie kochanki… Co ciekawsze, gdy inni się z
nami zgadzają, w mózgu także rozświetla się ten sam element układu nagrody
– brzuszne prążkowie (jadro półleżące). Niektórzy specjaliści uważają, że na
podstawie aktywności tego obszaru można przewidzieć, do jakiego stopnia na
danego człowieka będą wpływać opinie drugiej osoby. Uzależnienie od
wazeliniarzy… Taaak, taaak… Uzależnienie od Mistrza… Niedobór dopaminy w
układzie limbicznym prowadzi do depresji i negatywnych objawów
schizofrenii. Nadmiar neuroprzekaźnika wywołuje z kolei manię,
nadmierne
18
pobudzenie i przekonanie o znaczeniu wszystkiego, a to prowadzi do
Centralna kontrola spożycia
Jądro półleżące
NTS-jądro pasma samotnego
PFC - kora przedczołowa
AP - pole najdalsze
Wynne K et al. 2005;184:291-318
a
Peryferyjna kontrola spożycia.
a
Podwzgórze i mechanizmy obwodowe w regulacji spożycia
Podwzgórze
(+)
Ośrodek sytości
(+)
LHA
PVN
(+)
NPY/AGRP
(-)
Regulacja
długoterminowa
(+)
Tkanka
tłuszczowa
(+)
LEPTYNA
(+)
(+)
ARC
POMC/CART
Glukoza
Aminokwasy
Temperatura
(-)
Mechanoreceptory
CCK GRP PYY
GLP-1
GRELINA
(+)
Insulina
IL-1a IL-6
TNFa
(+)
Masa ciała
Glukoza
Głód
krótkoterminowa
VMN
Ośrodek głodu
Regulacja
(+)
(-)
Kontrola i regulacja spożycia, sygnały z tk. tłuszczowej i przewodu pokarmowego
Podwzgórze
Pnie mózgowe
CKK
Nerw
Insulina
Adiponektyna
Letyna
Sygnały z tk.tłuszczowej
X
OXM
NPY,PYY
Grelina
GLP-1
PP
Hormony jelitowe
Erlanson - Albertsson , 2005
Sygnalizacja głodu i sytości podczas spożycia standardowej (z lewej) i smacznej (prawej ) żywności.
Strona lewa . Sygnalizacja głodu i sytości w trakcie spożycia standardowego posiłku.
Sygnały głodu, takie jak grelina w żołądku i NPY , oreksyny , AgRP w podwzgórzu , są obniżone
po spożyciu standardowego pożywienia, podczas gdy sygnały sytości - poziomy CCK , GLP -1,
PYY , insuliny i leptyny są podniesione. Rezultatem jest niższe spożycie żywności.
Strona prawa. Sygnalizacja głodu i sytości po okresie spożywania smacznej żywności.
W odpowiedzi na spożycie pokarmu obejmującego smaczny pokarm sygnały głodu są albo w
obniżone (poziomy greliny w żołądku i NPY w podwzgórzu) ,, albo podwyższone, jak oreksyny
i AgRP w podwzgórzu . Sygnały sytości , takie jak insulina i leptyna są zwiększone. Smaczny
pokarm wywołuje oporność na wiele sygnałów sytości (udokumentowane dla CCK , insuliny i
leptyny) powodując objadanie się . Przyjmowanie pożywienia jest napędzane przez zwiększoną
aktywność w układzie nagrody ( dopamina, serotonina i opiaty ) , wyzwalane przez
atrakcyjności smaku.
23
Mózg
Mózg
NerwX
NerwX
Dopamina/
Opiody
Serotonina
Dopamina
Opioidy
Serotonina
Oreksyna
NPY
AgRP
Tkanka
tłuszczo
wa
Sytość
sensory
smaku
Przewód
pokarmowy
Grelina
CKK
???
PYY
Trzustka
oporność
Tkanka
tłuszczo
-wa
Przekarmienie
Sensory
smaku
Leptyna
Pokarm
Oreksyna
NPY
AgRP
Smaczny,
lubiany
pokarm
oporność
Przewód
pokarmowy
oporność
Leptyna
Trzustka
Insulina
Grelina
Insulina
CKK
???
PYY
Sygnały głodu i sytości podczas konsumpcji pokarmu zwyczajowego (po lewej stronie)
i smacznego, lubianego ( po prawej), wg Erlanson-Albertsson, 2005
24