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 wczesna Faza późna Sytość Brak poczucia głodu Nasycenie 2
Ilustracja procesu wywołania pragnienia Nicolaidis`2004 Zewnętrzne receptory Centralny układ nerwowy Centralny układ nerwowy Pragnienie osmotyczne komórki receptorów osmotycznych Płynyspożycie system kontroli pragnienia system kontroli sytości Pragnienie przy spadku objętości Sygnały nerwowe z serca i arterii Możliwy sygnał chemiczny Angiotensyna II Jama ustna I przełyk Żołądek Jelita Płyny poza komórkowe 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 GalR2- pharmacological treatment of depression and associated nutrition disturbances Beacon Inhibiting food intake (anorexigenic) POMC/CART α- MSH (cleavaged from POMC) MC4 receptors Serotonin BDNF CRH TRH Oreksygeniczne NPY / AgRP w j.arcuatus Oreksyny / hypocretins Endocnnabinoidy + CB1 receptor Galanina Beacon POMC / CART (depresja - GalR2) Anoreksogeniczne a-msh (z POMC) - receptory Serotonina BDNF CRH TRH MC4 Stymulatory AgRP Apelina Beacon C-Peptyd Dysophin B-endorfina Galanina Grelina GHRF Oreksyny MCH NPY Relaksyna-3 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 sytości (inicjator posiłku fizjologicznego) 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 migdałowate, które pomaga ocenić, czy dane doświadczenie 15 jest 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 półleżącego (prążkowia 17 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 a Wynne K et al. 2005;184:291-318
a Peryferyjna kontrola spożycia.
Regulacja długoterminowa Regulacja krótkoterminowa Podwzgórze i mechanizmy obwodowe w regulacji spożycia Podwzgórze (+) Ośrodek sytości VMN PVN (+) (-) Ośrodek głodu LHA (-) (+) (+) POMC/CART (+) ARC (+) NPY/AGRP (-) (+) Glukoza Aminokwasy Temperatura LEPTYNA GRELINA (+) (+) (+) Mechanoreceptory CCK GRP PYY GLP-1 Tkanka tłuszczowa Insulina IL-1a IL-6 TNFa Masa ciała Glukoza Głód
Kontrola i regulacja spożycia, sygnały z tk. tłuszczowej i przewodu pokarmowego Podwzgórze Pnie mózgowe Nerw CKK Insulina OXM X GLP-1 Adiponektyna Letyna NPY,PYY Grelina PP Sygnały z tk.tłuszczowej 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
Sytość Pokarm NerwX Dopamina/ Opiody Serotonina sensory smaku Mózg Przewód pokarmowy Grelina CKK??? PYY Oreksyna NPY AgRP Trzustka Insulina Tkanka tłuszczo wa Leptyna Smaczny, lubiany pokarm NerwX Dopamina Opioidy Serotonina Sensory smaku Mózg Przewód pokarmowy Grelina oporność CKK??? PYY Przekarmienie Oreksyna NPY AgRP oporność Trzustka Insulina oporność Tkanka tłuszczo -wa Leptyna Sygnały głodu i sytości podczas konsumpcji pokarmu zwyczajowego (po lewej stronie) i smacznego, lubianego ( po prawej), wg Erlanson-Albertsson, 2005 24