Az agy, a környezet és az emberi elhízás: evolúciós perspektíva a hosszú távú fogyás fenntartásával kapcsolatos nehézségekről

Írta: Bruce M. King

Beküldve: 2016. május 12. Felülvizsgálat: 2016. július 21. Megjelent: 2017. március 15

Absztrakt

Kulcsszavak

elhízottság
agyi jóllakottság mechanizmusai
evolúciós nyomás
örökölhető tulajdonságok
obesogén környezet

fejezet és a szerző információi

Szerző

Bruce M. King *

Pszichológiai Tanszék, Clemson Egyetem, Clemson, SC, USA

* Az összes levelezést címezze: [email protected]

A szerkesztett kötetből

Szerk .: Jan Oxholm Gordeladze

1. Bevezetés: Az agy és a táplálékbevitel szabályozása

Legalább 1973-ig úgy gondolták, hogy az agy a termosztáthoz hasonlóan viselkedik az élelmiszer-bevitel és a testsúly szabályozásában. Több száz tanulmány kimutatta, hogy a ventromediális hipotalamusz (VMH) károsodása sokféle fajban, köztük emberben, hiperfágia és elhízáshoz vezetett, és hogy a szomszédos laterális hipotalamusz (LH) elváltozásai afgiát és fogyást eredményeztek [1]. Nagy VMH elváltozású nőstény patkányok 30 napon belül gyakran megduplázták testtömegüket [2]. 1954-ben Eliot Stellar ezt a két magot használta példaként a motivált viselkedés kettős központú hipotéziséhez [3]. Az LH volt a „gerjesztő központ”, amelynek aktiválása miatt a szervezet evett. A táplálékbevitel bizonyos (akkor még ismeretlen) glükosztatikus, liposztatikus és/vagy termosztatikus visszacsatolást nyújtott a VMH-nak, a „gátló központnak”, amely ezután gátolta az LH-t, ami az etetés abbahagyását eredményezte. Az alapelv a homeosztázis volt, vagyis az ételfogyasztás csökkent, amikor a testtömeg meghaladta valamilyen stabil állapotot (alapérték), és nőtt, amikor a testtömeg ennél az alapértéknél alacsonyabb volt (lásd az alapérték elmélet történetét [4]). Az elváltozások után megfigyelt súlyváltozásokat általában a beállított pont visszaállításának tulajdonították [5].

Annyira meggyőző volt a bizonyíték és a modell, hogy a korszak emberi elhízásának vezető kutatói közvetlenül hasonlították össze az elhízott embereket az elhízott patkányokkal, VMH elváltozásokkal [6–8]. Különösen a táplálékfelvétel szokásai, az élelmiszer érzékelési tulajdonságaihoz (pl. Íz) való hiperreaktivitás és az ételért való munka iránti hajlandóság figyelhető meg. A kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy az elhízott egyének „gyenge ventromedialis hipotalamussal rendelkeznek” [6, p. 450], és hogy „a patkányok és az emberek elhízásának közös fiziológiai lokusa van a ventromedialis hipotalamuszban” [8, p. 143].

A kettős központú modell egyszerűségét az 1970-es években hagyták el, amikor először azt találták, hogy a ventrális noradrenerg köteg átültetése a középagy szintjén túlevést és elhízást eredményezett [9], másodszor pedig, amikor néhány évvel később kiderült, hogy a hipotalamusz paraventricularis magjának (PVN) elváltozásai hyperphagiát és elhízást is eredményeztek [10, 11]. Az elkövetkező 30 évben végzett kutatások (laboratóriumi patkányokkal) a PVN és az ív alakú magok [12] szerepére, valamint a test zsírtartalmának arányában felszabaduló hormonok, a leptin és az inzulin keringő szintjére összpontosítottak [13]. Azok az egerek, amelyek mutációi vannak a leptin (ob/ob) génjében, jelentősen elhíznak [14]. Megállapították, hogy más agyi struktúrák is szerepet játszanak a táplálékbevitel és a testsúly szabályozásában, beleértve a posterodorsalis amygdalát is [15, 16]. A modell bonyolultabbá vált, de a mögöttes elv továbbra is az energia homeosztázis [13, 17] és az ezzel kapcsolatos alapjel (vagy ülepedési pont) fogalma volt. Az emberi elhízást - legalábbis részben - a rendszer meghibásodásaként, például a leptinnel szembeni ellenálló képességként magyarázták [18].

A ketrecekben zárt és egyetlen standard laboratóriumi táplálékkal táplált patkányokkal végzett vizsgálatok nagyban hozzájárultak az egyes étkezési paramétereket szabályozó agyi mechanizmusok megértéséhez [19], de mennyire magyarázzák jól a testtömeg szabályozását szabadon élő embereknél? A válasz nem túl jó. A laboratóriumi patkányokhoz hasonlóan az emberek nem esznek túl, ha ad libitumban enyhe étrendet kínálnak [20], de sok kutató megjegyezte, hogy a homeosztatikus kontrollok úgy tűnik, hogy nincsenek olyan környezetekben, ahol rengeteg jó ízű étel van [13, 18, 21–26 ]. Valójában egy hosszú tanulmánysorozatban de Castro és munkatársai megállapították, hogy a szabadon élő emberek napi táplálékfogyasztásának szórásának csak 14% -a magyarázható az agy homeosztatikus mechanizmusaival [27]. Amint azt Cameron és Doucet [21] kijelentette: „… ha anorexigén jelek vannak elárasztva, az emberek még falánk szinteken is képesek túlfogyasztani” (183. o.).

Az Egyesült Államokban a túlsúlyos és elhízott egyedek elterjedtsége 1980 óta csaknem megháromszorozódott [23]. A felnőttek egyharmada túlsúlyos (BMI> 25 kg/m 2), és több mint egyharmaduk klinikailag elhízott (BMI> 30 kg/m 2) [28]. A kutatók előrejelzése szerint az amerikaiak legalább 42–44% -a 2030-ig elhízik [29, 30]. Ez jelentős növekedés 1960 óta, amikor csak körülbelül minden ötödik amerikai volt túlsúlyos [31]. Az emberek testtömeg-szabályozásának bármilyen magyarázatának képesnek kell lennie az elhízás eme drámai növekedésére néhány évtized alatt. Nagyon valószínűtlen, hogy a modern elhízási pandémiát a genetika, az anyagcsere vagy a táplálkozási viselkedés agyi homeosztatikus (gátló) kontrolljának közelmúltbeli patológiája okozza [22]. Az amerikai lakosság kétharmada nem válhatott hirtelen leptinrezisztenssé.

Egy dolog biztos: az agy jutalmazási áramköre nem homeosztatikus, vagyis nincs olyan felső szintű testtömeg-beállítási pont, amelynél leállna [41]. Röviden: az agy olyan szervként fejlődött, amely vonzódik az energiasűrű jutalmakhoz. Sok ember számára az ételek érzékszervi/jutalmi aspektusai egyszerűen elnyomják a homeosztatikus jóllakottság jeleit [18, 23].

2. A környezet és az elhízás

Kr. E. 8000-ig minden ember kis nomád, vadászó-gyűjtögető törzsekben élt [42, 43]. King [23] áttekintette az antropológiai kutatásokat, amelyek azt mutatják, hogy az előző 2 millió évben bizonyosan voltak (rövid és/vagy hosszan tartó) élelmiszerhiányok. Előnyös lett volna zsírként tárolni az energiát, hogy túlélje a nélkülözési időszakokat, és hogy legyen energiám vadászni, és így, ha az étel bőséges volt, akkor több kalóriát kellett fogyasztani, mint amennyi csak az étkezések közötti rövid távú energiahiány kielégítésére volt szükséges [21, 25, 44]. Korlátozott környezetben ez legfeljebb közepesen túlsúlyos fenotípust eredményezett volna.

Röviden, a modern társadalmi gyakorlat: „minden nap három étkezés és harapnivaló evolúciós szempontból rendellenes” [45, p. 16 647]. Érdekes módon a legújabb kutatások kimutatták, hogy az időszakos böjt nemcsak csökkenti a testsúlyt [45–48], hanem javítja a klinikai egészségügyi mutatókat [45, 47, 48], és csökkentheti az olyan betegségekhez vezető folyamatokat, mint a cukorbetegség, a szívbetegségek és bizonyos rákos megbetegedések [45, 47].

Nem az agy, hanem a környezet változott [23, 26]. Az antropológiai feljegyzésekből kiderül, hogy a vadászat-gyűjtés és a gazdálkodás, mint az elsődleges táplálékforrás közötti váltás (a szénhidrátokra nagyobb támaszkodással, mint a sovány hús esetében) 10 000 évvel ezelőtt kezdődött [49, 50]. Az élelmiszerek ízesítésére a só (és valószínűleg a gyógynövények és a fűszerek) felhasználása legalább a bronzkorig [51] nyúlik vissza, de a cukor csak az 1500-as években volt széles körben elérhető [52]. A huszadik század utolsó felében azonban az élelmiszerellátás iparosítása (vagyis az élelmiszerek feldolgozása és elosztása) volt a legdrámaibb hatással arra, hogy a mai ember miként táplálkozik [26, 53, 54].

Számos tanulmány talált pozitív kapcsolatot a gyorséttermek földrajzi sűrűsége és az elhízás [59–64] vagy elhízás prevalenciája és az egyének éttermi étkezési gyakorisága között [65–70; lásd még 71.]. A normál testsúlyú személyekhez képest a túlsúlyos és elhízott személyek nagyobb ételt fogyasztanak, ha otthonról távol étkeznek [72]. Számos tanulmány azt is megállapította, hogy amikor az emberek csoportjai a világ olyan területeiről költöznek el, ahol az elhízás gyakorisága alacsony, egy obesogén környezetbe (pl. Az Egyesült Államok) költöznek, akkor híznak és végül ugyanolyan elhízási gyakoriságot mutatnak, mint az emberek körében. akik obezogén környezetben születtek [73; lásd a 24. fejezetet]. A gólya hallgatók gyakran híznak túlsúlyt az egyetemre járás első heteiben [74]. Az amerikai felnőttek egyharmada nem lehet (még) túlsúlyos, de sokan olyan területeken élnek (pl. Nagyon vidéki területek), amelyek nem elhízottak.

Mint minden genetikai tulajdonságnál (pl. Magasságnál), itt is sokféleség van, és egyesek hajlamosabbak az elhízásra, mint mások [18, 75–77]. Az elhízott egyének kevésbé reagálnak a homeosztatikus jóllakottság mechanizmusaira [76–78], és sokkal jobban reagálnak a külső táplálkozási ingerekre, mint a normál testsúlyú emberek [7, 24, 27, 77, 79]. Ez utóbbi nemcsak az ételek ízét és állagát tartalmazza, hanem a társadalmi jeleket is (pl. Mások étkezése, az ételek látványa és változatossága, az adagok mérete, a napszak). Másokhoz képest az elhízott emberek erősen hajlamosak diszkontálni a késleltetett ételjutalmakat az azonnali jutalmak javára [80–83].

Ikrekkel végzett vizsgálatok feltárják, hogy az étvágy (az ételjelekre való reagálókészség) és a jóllakottságra való reagálás rendkívül öröklődő viselkedési jellemzők [27, 76, 77, 79], csakúgy, mint a kognitív korlátozás, amely általában kevesebb az elhízott egyéneknél [27, 84, 85]. Ezek az öröklődő viselkedési jellemzők már az élet elején megjelennek [76], és bár közvetlenül nem okoznak elhízást, azt eredményezik, hogy az egyének hajlamosabbak a túlevésre egy obesogén környezetben [18, 77, 86]. Nem mindenkinek vannak ilyen örökölhető tulajdonságai, de az elhízási statisztikák alapján az emberek nagy többségében vannak. Jelenleg legalább 32, a BMI-hez kapcsolódó genetikai lokuszt azonosítottak [87].

Összefoglalva, az elhízás a genetikai kockázatok és a környezet kölcsönhatásának eredménye. A vadászó-gyűjtögető ősök 2 millió éve alatt kialakult agyjutalom-áramkör eredményeként sok ember jobban reagál a környezeti táplálék-ingerekre, mint a kalória/homeosztatikus ingerekre [7, 21, 23, 24, 27, 75–77 ]. Egy kutatócsoport szavaival élve az embereknek „kövér agyuk van [és] kapzsi génjeik” [79].

3. Beavatkozások az elhízás csökkentésére

Az elhízás gyakoriságának növekedésével a fogyókúrás programok száma és változatossága szinte ugrásszerűen megnőtt. Az „elhízás”, az „ember” és a „fogyás” kulcsfontosságú kifejezéseket használva Medline 67 publikációt jelez az 1965–1974 közötti időszakban és 13 904 publikációt 2006 és 2015 között. Ma az amerikaiak évente több mint 60 milliárd dollárt költenek veszteségkísérletekre. súly [88]. A felnőttkori elhízás kezelésének orvosi költségei az Egyesült Államokban évi 147 és 210 milliárd dollár között mozognak [30].

Minden étrend működik - rövid távon. Lehet, hogy különböznek az ajánlott ételtípusoktól, de ha kevesebb kalóriát fogyasztanak, mint amennyit elfogyasztanak, az eredmény fogyás. A túlsúlyos és elhízott emberek többsége sikeresen diétázott néhány hétig, sokan néhány hónapig, de hosszú távon egyedül a viselkedési terápiák sikerességi aránya legjobb esetben is nagyon szerénynek bizonyult. A legtöbb diétázó egyén nem tartja fenn a fogyását [89, 90]. Ezt csaknem 60 évvel ezelőtt jegyezték fel először:

„Az elhízott betegek többsége nem marad kezelés alatt. Azok közül, akik továbbra is kezelés alatt állnak, a legtöbb ember nem veszít jelentős fontot, és azok közül, akik fogynak, a legtöbben azonnal visszanyernék ”[91, p. 87].

Csak az elhízás farmakológiai kezelésével kapott eredmények ugyanolyan csalódást mutattak [92–94] - az egyének csak akkor érnek el érdemi fogyást, ha a gyógyszert további életmódbeli beavatkozások kísérik [95], és csak addig tartják fenn a súlyvesztést (általában szerény). a gyógyszerekről [96]. A bariatrikus műtéten átesett, rendkívül elhízott személyek átlagos túlsúlyos vesztesége csak körülbelül 50% ([97]; az áttekintést lásd [98, 99]), sokan lényegesen kevesebbet veszítenek (a felülvizsgálatot lásd [100]), és mások végül visszanyerik túlsúlyuk nagy részét [101]. (Megjegyzés: a szerző nem becsüli alá a túlsúly 50% -os elvesztésének egészségügyi előnyeit.)

A hosszú távú fogyás legalább két részből álló folyamat: (1) kezdeti fogyás és (2) visszaesés megelőzése. A visszaesési arány magas, mert normális, hogy a fejlett agy jutalmazási áramköre az embereket túlfogyasztásra irányítja, amikor jó ízű/magas kalóriatartalmú ételek állnak rendelkezésre [23]. Függetlenül attól, hogy a fogyás eredetileg hogyan valósul meg (diéta, farmakológia és/vagy műtéti beavatkozás), az ügyfél visszaküldése egy mindenütt jelenlévő obesogén környezetbe, néhány viselkedési-kognitív utasítással (pl. Kalóriaszámolás, szénhidrátok, zsírok és adagok mérése; lassan enni; több testmozgás) a legtöbb ember számára hosszú távon nem működött [89–91, 101].

Sok olyan ember számára, akik nemrégiben lefogytak, a relapszus megelőzése részben azt jelenti, hogy megtanulják, hogyan lehet csökkenteni az ételek reakciókészségét [76]. Az elhízott egyéneket könnyebben csábítja a kellemes ízű ételek, amikor azok könnyen elérhetők, mint a soványakat [8], ami a külső ingerekre adott nagyobb reakciókészség egyik aspektusa. Ma az obezogén környezet mindenütt jelen van - a munkahelyen, az iskolákban, az egész közösségben és a médiában. A súlycsökkentő beavatkozások kudarcot vallottak, mert történelmileg szinte kizárólag az egyénre hárították a felelősséget. 2012-ben az Orvostudományi Intézet [102] arra a következtetésre jutott, hogy a kormánynak, az iparnak, a közösségnek, a médiának és az orvostudománynak egy sokoldalú megközelítés részének kell lennie (pl. A szociális marketing növelése, ahogyan ez a dohányzással történt), hogy segítsen az egyéneknek foglalkozni hogyan lehet korlátozni és kezelni az egyre növekvő obesogén környezetet [22, 26, 88, 103–105].

4. Következtetések

Az obesogén környezetben élő szabadon élő embereknél kevés bizonyíték támasztja alá azt a felső határértéket, amely körül a testtömeg homeosztatikus módon szabályozott. A legtöbb ember számára az agy jutalmazási áramköre játszik domináns szerepet az etetési viselkedésben. Élve korlátozott környezetben, étkezéshiányos időszakokkal, a túléléshez szükséges volt, hogy a Homo erectus és a Homo sapiens minél több kellemes ízű ételt fogyasszon, amikor az rendelkezésre állt. Csak a közelmúltban váltak széles körben elérhetővé a magas kalóriatartalmú ételek, de az agy még mindig úgy reagál a kellemes ízű ételekre, hogy alkalmazkodó volt az ősi múltunkban létező vadász-gyűjtögetőkhöz. A túlzott súlycsökkenés után a visszaesés nagy, mert az agy normális válasza az, hogy az embereket táplálékbőség jelenléte esetén a túlfogyasztásra irányítja. Az elhízási beavatkozások eredményességéhez a hosszú távú, egyéni és kollektív stratégiáknak jobban foglalkozniuk kell a relapszus megelőzésével, és ennek egyik fontos elemének tartalmaznia kell az obezogén környezet korlátozásának és az azzal való interakció lehetőségét.