A légköri CO2 növelésének javasolt potenciális szerepe a súlygyarapodás és az elhízás elősegítőjeként

Tárgyak

Absztrakt

Az emberi elhízás globális járvánnyá fejlődött. Érdekes módon hasonló tendenciát figyeltek meg sok állatfajnál, bár az étrend összetétele, az élelem elérhetősége és a fizikai aktivitás lényegében változatlan maradt. Ez egy közös tényezőt sugall - potenciálisan minden fajra kiható környezeti tényezőt. Az elhízás növekedésével egyidejűleg a légköri CO2-koncentráció több mint 40% -kal nőtt. Továbbá a modern társadalmakban több időt töltünk bent, ahol a CO2 gyakran még magasabb koncentrációt is elér. A belélegzett levegőben megnövekedett CO2-koncentráció csökkenti a vér pH-ját, ami viszont átfolyik a cerebrospinális folyadékokba. Kimutatták, hogy a hipotalamusz idegsejtjei, amelyek szabályozzák az étvágyat és az ébrenlétet, rendkívül érzékenyek a pH-ra, és megduplázzák aktivitásukat, ha a pH 0,1 egységgel csökken. Feltételezzük, hogy a légköri CO2 megnövekedett savas terhelése potenciálisan megnövelheti az étvágyat és az energiafogyasztást, és csökkentheti az energiafelhasználást, és ezáltal hozzájárulhat a jelenlegi elhízási járványhoz.

Háttér

Az elhízási járvány és a környezet lehetséges kapcsolata

Az emberi elhízás gyakoriságának az elmúlt 50 évben bekövetkezett meredek növekedésével egyidejűleg súlygyarapodást is megfigyeltek az állatoknál. Egy nemrégiben végzett kutatás szerint 8 különböző faj 24 populációja, köztük laboratóriumi állatok, akiket évtizedek óta ugyanazzal a táplálékkal etettek, mind jelentős súlygyarapodást mutattak. 3 Ez arra utal, hogy a súlygyarapodást elősegítő közös környezeti tényező részt vehet az energiaháztartás szabályozásában. Ilyen tényezőt még nem sikerült meghatározni.

A CO2 légköri koncentrációja 180-280 ppm között maradt. az elmúlt két millió évben. 4 A modern társadalmak növekvő iparosodásával azonban a CO2 koncentráció 400 ppm-re emelkedett, további növekedéssel 550 ppm-re. 2050-re várható (1. ábra). Így a külső levegőben a CO2 parciális nyomása az elmúlt évszázad során közel 40% -kal nőtt. Henry törvénye kimondja, hogy a gáz oldhatósága egyenesen arányos az adott gáz részleges nyomásával az oldószer felett, ezért feltételezhetjük, hogy az emberek most körülbelül 40% -kal több CO2-ot szívnak fel a testszövetben. Ezt a megnövekedett savas terhelést csak részben ellensúlyozza a vese sav (H +) fokozott kiválasztódása. Ezért ésszerű feltételezni, hogy a vér és a kerospinális folyadék ma kissé savasabb, mint 100 évvel ezelőtt. Ezenkívül az iparosodott kultúrákban időnk 80–90% -át bent töltjük, ahol a CO2-koncentráció gyakran magasabb. 5.

potenciális

Nyomtatás az IPCC engedélyével történt. Éghajlatváltozás 2001: a tudományos alap. Az I. munkacsoport hozzájárulása az éghajlatváltozással foglalkozó kormányközi testület harmadik értékelési jelentéséhez, 3.2 (b) ábra. Cambridge University Press.

Megalapozott, hogy a vér savassága növekszik (csökken a pH) a belélegzett levegő CO2-koncentrációjának növekedésével. Számos, több hétig tartó vizsgálat során alacsonyabb pH-értéket tartottak fenn, ami azt jelzi, hogy teljes vesekompenzáció nem következett be. A 6, 7, az acidózist a fokozott szellőzés is kompenzálja, de nyilvánvalóan ez nem történik meg, mielőtt a belélegzett levegőben a CO2 koncentráció körülbelül 10 000 ppm lenne. (1%). 8.

Hogyan vezethet a megnövekedett légköri CO2 és a vér alacsony pH-ja elhízáshoz?

Ez a számítás nem veszi figyelembe a beltéri levegő további savas hozzájárulását. Feltételezzük, hogy az alacsonyabb vér pH-érték, amelyet elsősorban a levegőben, a beltérben és a szabadban egyaránt növekvő CO2-koncentráció okoz, megnövekedett aktivitáshoz vezet a hipotalamusz egyes részein, ami növeli az étvágyat és az energiafogyasztást. Ezek a pH-érzékeny idegsejtek az ébrenlétet is szabályozzák, és az idegsejtekben megnövekedett aktivitás fokozott ébrenléthez vezet, ami a súlygyarapodáshoz is társult. 2 Érdekes módon számos tanulmány összefüggést mutatott ki a rövid alvás időtartama és a megnövekedett testtömegindex között. 11 A National Sleep Foundation (www.sleepfoundation.org) megállapítja, hogy az alvás időtartama az elmúlt évszázadban folyamatosan csökken. Az orexin-rendszer aktiválása kevesebb alvást eredményez, és az alváshiányról beszámoltak arról, hogy csökken a leptin jóllakottsági hormon szintje, emelkedik az éhség hormon ghrelin szintje és megváltozik a glükóz homeosztázis. 12 Ezen túlmenően obstruktív alvási apnoében szenvedő betegeknél, amelyet mind hiperkapniciás, mind hipoxiás állapot jellemez, az energiafogyasztás (EE) a szenvedés egyre súlyosabbá válásával csökken. 13.

A narkolepszia az alvással kapcsolatos betegség. Az orexin neuronok autoimmun pusztulása okozza. A leptin koncentrációja ezeknél a betegeknél csak a fele annak, amelyet egészséges kontroll alanyokban találtak életkor, nem, testtömeg-index, derék/csípő arány és zsírtömeg alapján. 14 A leptin részt vesz mind az energiafogyasztás, mind az EE szabályozásában, és a narkoleptikus betegek annak ellenére, hogy a normálisnál kevesebbet esznek, mégis elhíznak. Az alacsonyabb orexinszint csökkenti az étvágyat, így a súlygyarapodás az alacsonyabb keringő plazma leptinszint okozta EE csökkenés következménye lehet. 15 A leptin hatása ugyanaz lehet, mint amely az alvás rövidebb idejét összekapcsolja az elhízással. 16 A glükóz és a leptin gátolja az orrexin idegsejtjeit, és csökkent étvágyhoz, ébrenléthez, szimpatikus ingerléshez, libidóhoz és öröm/jutalom szükségességéhez vezet. Ezenkívül az orexin idegsejtek stimulálják az agy központjait, és adrenokortikotróf hormont képeznek, ami viszont a kortizol vesén keresztüli fokozott termeléséhez vezet. A megnövekedett kortizolszintről ismert, hogy növeli az étvágyat és elősegíti a hasi energia tárolását kóros dózisokban (Cushing-kór). 2 Érdekes, hogy a rövid alvási idő és a krónikus stressz megnöveli a kortizol szintjét, és egyeseknél súlygyarapodást eredményeztek. 17, 18

Ha a megnövekedett CO2-szint csökkenti a vér pH-értékét, és ez a megnövekedett égési sebességhez vezet a hipotalamusz orexin neuronjaiban, akkor az agy számos kulcsfontosságú folyamata befolyásolható, ami nagyobb étvágyhoz és fokozott energiatároláshoz vezet.

A hipotézis tesztelése

A megnövekedett CO2-expozíció és a fent leírt folyamatok közötti kapcsolatot korábban nem vizsgálták. A hipotézis tesztelésének nyilvánvaló módja az olyan hosszú távú állatkísérletek elvégzése, amelyek során az egyedüli beavatkozási tényezőként megnövekedett CO2-szintnek való kitettség hatása az elfogyasztott étel mennyiségére, a súlygyarapodásra, a növekedési sebességre és ha van ilyen mérhető hatások, magyarázhatók-e a vér pH-értékének csökkenésével. Különböző CO2 koncentrációjú metabolikus ketrecek alkalmazásával az EE (légzési kalorimetria) és a mozgás különbségei egyidejűleg mérhetők. Ideális esetben az állatokat több generáción keresztül kell követni, mert a savas stressz valószínűleg befolyásolja a kortizol termelését, amelyről ismert, hogy magzati programozást vált ki, ami az elhízás és az ezzel kapcsolatos betegségek fokozott kockázatát eredményezi az utódokban. 19 Lehetséges lehet azonosítani az állatokra gyakorolt ​​hatásokat, amelyek relevánsak az ember számára.

Etikai megfontolásokkal tiltott embereken végzett hosszú távú vizsgálatok, de a légzőkamrákban rövid távú vizsgálatok végezhetők a mérsékelten megnövekedett CO2-szintek étvágyszabályozásra gyakorolt ​​hatásainak tesztelésére. 20, 21