«Любовь и голод правят миром». Ф. Шиллер
Написано по мотивам и на основе The Physiology of Hunger, Alessio Fasano, M.D.
Голод – эволюционный механизм, способный регулировать количество потребляемых калорий, позволяющий накапливать достаточно энергии для поддержания жизни.
Принято различать голод как физиологический импульс к приёму пищи, который вызывается истощением (острой нехваткой энергии) для поддержания энергетического баланса, — и аппетит, когда приём пищи вызван желанием получить удовольствие, а не метаболическими процессами.
Физиологию голода можно охарактеризовать тремя различными, но тесно взаимосвязанными механизмами: гомеостатический, гедонистический и контролируемый микробиотой.
Гомеостатический голод
Гомеостатический голод, который является наиболее распространённым механизмом, контролирующим чувство голода, включает ось мозг–кишечник (в частности, гипоталамус–кишечник).
Гомеостатический голод вызывается лишением пищи и включает нейроэндокринные, эндокринные и метаболические сигналы, которые передают потребность в еде.
Гипоталамические цепи, контролирующие чувство голода, регулируются сенсорными сигналами, поступающими в основном из желудочно-кишечного тракта. Пустой желудок стимулирует как блуждающий нерв, так и секрецию грелина, который считается «гормоном аппетита». Эти афферентные нервные и эндокринные сигналы передаются в гипоталамус, сообщая о потребности в еде. Афферентные волокна блуждающего нерва стимулируют высвобождение дофамина, который усиливает сигнал голода, а грелин повышает аппетит за счёт активации своего рецептора в чувствительных к голоду нейронах гипоталамуса.
После приёма пищи сигналы растяжения желудка через специфические механорецепторы передаются в задний мозг через блуждающий и спинномозговые нервы. Этот первоначальный сигнал сытости усиливается присутствием специфических аминокислот и жирных кислот в желудочно-кишечном тракте, что приводит к подавлению голода. Различные желудочно-кишечные гормоны, такие как глюкагоноподобный пептид 1 (GLP-1), холецистокинин и пептид YY (PYY), секретируются в присутствии переваренной пищи в верхнем отделе тонкого кишечника и приводят к среднесрочному насыщению посредством генерации ингибирующих сигналов в мозге. Позднее насыщение достигается, когда по завершении процессов пищеварения уровни аминокислот, глюкозы и инсулина в плазме увеличиваются.
Пустой желудок → активация блуждающего нерва и увеличение грелина → повышение уровня дофамина → пищевое поведение → растянутый желудок, присутствие аминокислот и жиров (раннее насыщение) → желудочно-кишечные гормоны и присутствие переваренной пищи в верхнем отделе тонкого кишечника (среднесрочное насыщение) → повышение уровня аминокислот, глюкозы, инсулина в плазме (позднее насыщение).
Гедонистический голод
Гедонистический голод характеризуется желанием есть при отсутствии острой потребности в калориях.
При наличии достаточного количества пищи кортикальные схемы, отвечающие за гедонизм или вознаграждение, могут вытеснить гипоталамический контроль за энергетическим балансом, что приводит к поглощению пищи с высоким содержанием калорий, жиров и сахара – не по необходимости, а для удовольствия.
На чувство гедонистического голода влияют как негативные, так и, чаще всего, положительные эмоции, что приводит к индивидуальным различиям в пищевом поведении.
Например, гнев, страх, печаль и депрессия часто связаны с чрезмерным потреблением сладкой пищи.
Хорошо известно, что младенцы склонны отдавать предпочтение сладкому и солёному вкусам по сравнению с горьким и кислым, что, скорее всего, является частью адаптивного механизма потребления безопасной пищи, такой как материнское молоко, которое сладкое и способствует лучшему контролю насыщения.
На характер питания также влияют вкусовые предпочтения, а также приятные ощущения в системе вознаграждения мозга, которые запускаются предвкушением употребления вкусных продуктов. Кроме того, социально-экономические факторы (как правило, более низкая стоимость нездоровой пищи по сравнению со здоровой), культурные верования (ожирение во многих обществах считается признаком здоровья и богатства) и религиозные обычаи (ограничения в еде в некоторых странах) могут изменить чувство гедонистического голода. Реклама продуктов питания может инициировать выброс дофамина из областей мозга, связанных с вознаграждением, и вызывать мысли и желания, связанные с приёмом пищи. Кроме того, эндогенные каннабиноиды, эндогенные опиоидные пути и передача сигналов орексина участвуют в гедонистическом вознаграждении за съеденную пищу.
Гедонистический голод может способствовать чрезмерному потреблению калорий, если он сочетается с другими индивидуальными характеристиками, такими как плохой контроль над импульсами.
Триггеры гедонистического голода (чувства, психология, образ жизни, привычки, эмоции) → Пищевое поведение → Удовольствие от приёма пищи.
Чувство голода, обусловленное микробиотой
Кишечная микрофлора — это симбионты, которые обеспечивают организму защиту от патогенов и участвуют в программировании иммунной системы и контроле ключевых метаболических функций, включая энергетический обмен. Кроме того, микробиота обеспечивает организм хозяина энергией за счёт высвобождения ферментов и трофических метаболитов (например, короткоцепочечных жирных кислот). Поскольку чувство голода в значительной степени зависит от двунаправленной коммуникации между кишечником и мозгом (ось «кишечник–мозг»), кишечная микробиота также влияет на механизмы, отвечающие за чувство голода.
Точная роль микробиоты в воздействии на чувство голода у человека-хозяина требует уточнения.
Микроорганизмы способны влиять на выработку гормонов, контролирующих чувство голода (например, грелина, лептина и инсулина), вырабатываемых кишечником, жировой тканью, поджелудочной железой.
Снижение разнообразия микробиоты (признак дисбиоза) связано с повышением концентрации лептина в сыворотке крови как у худощавых, так и у тучных людей.
Кишечная микрофлора вырабатывает гамма-аминомасляную кислоту (ГАМК) из пищевого глутамата. ГАМК является одной из ключевых молекул, обеспечивающих связь кишечника с мозгом и, в том числе, контроль чувства голода посредством активации нейронов AgRP гипоталамуса. У лиц с ожирением наблюдается снижение количества микроорганизмов, ферментирующих глутамат в кишечнике, что приводит к повышению уровня циркулирующего глутамата в крови, а его избыток отрицательно влияет на когнитивные функции.
Пребиотики, стимулирующие рост кишечной микрофлоры, включая инулин и олигофруктозу, по-видимому, подавляют чувство голода, увеличивая синтез глюкагоноподобного пептида 1 (GLP-1) и пептида YY (PYY), одновременно подавляя выработку грелина как у худощавых, так и у тучных взрослых.
Индол, ещё один метаболит, производимый микробиотой, может подавлять чувство голода, стимулируя выработку глюкагоноподобного пептида 1 (GLP-1).
Несколько исследований показали, что микрофлора кишечника может продуцировать белки (классифицируемые как пептидомиметики), которые имитируют структуру и функции белков, контролирующих чувство голода, таких как пептид YY (PYY), грелин и лептин.
Метаболиты, производимые микробиотой (постбиотики), — короткоцепочечные жирные кислоты, являющиеся биологическими продуктами бактериальной ферментации трудноусвояемых полисахаридов (например, пищевых волокон), — являются ключевыми сигнальными медиаторами микробиоты кишечника. Они стимулируют работу мозга и способствуют усилению чувства голода.
В частности, пропионат толстой кишки может снижать чувство гедонистического голода за счёт подавления цепей вознаграждения в ЦНС.
Ацетат, вырабатываемый бактериями толстой кишки, может проникать через гематоэнцефалический барьер и непосредственно ингибировать AgRP-нейроны в гипоталамусе.
Сукцинат — это ещё один биологический продукт кишечных бактерий, который может влиять на энергетический гомеостаз организма хозяина, контролируя чувство голода.
Изменения при нервной анорексии
У пациентов с нервной анорексией уровень грелина повышен (вероятно, хроническое ограничение в еде приводит к компенсаторным попыткам стимулировать чувство голода). Высокий уровень грелина мобилизует энергетические ресурсы, стимулируя выработку кортизола, который усиливает катаболизм, и соматотропного гормона для анаболизма белков и жиров, что важно для поддержания мышечной массы и адаптации к голоду. По сути, тело анорексика находится в хроническом стрессе и пытается найти ресурсы и адаптироваться к нему. Это объясняет их повышенную тревожность, склонность к беспокойству, страху и опасениям.
В дополнение к предположительно нарушенной периферической передаче сигналов у пациентов с нервной анорексией наблюдается неадекватная активация кортиколимбической системы (системы вознаграждения) на наказание (преувеличенную реакцию на потери, даже на ожидание потери, и гиперчувствительность к наказанию в целом) и недостаточная активация на вознаграждение, то есть для пациентов с нервной анорексией чрезвычайно сложно получить полное удовлетворение, особенно в моменте, «здесь и сейчас», в том числе и от еды. Они более склонны к критике своих способностей и достижений, к негативным мыслям и часто испытывают трудности в установлении и поддержании близких отношений из-за страхов, неуверенности и эмоциональной нестабильности, хотя потребность в безопасности и принятии социальным окружением у них усилена.
При нервной анорексии уменьшается объём серого вещества, в частности:
объём полосатого тела, что в определённой степени влияет на экспрессию дофаминергических рецепторов, из-за чего нарушаются чувствительность к вознаграждению и вся мотивационная сфера личности в целом;
объём серого вещества в бледном шаре — нарушается чувство голода, так как гипоталамус связан с данной структурой посредством D1-D2 непрямого пути ГАМК;
объём серого вещества в верхней височной извилине вызывает аномальное восприятие изображения тела, опосредованное зрительной функцией, что приводит к беспокойству пациента по поводу формы и веса своего тела;
дефицит объёма мозолистого тела, что приводит к снижению связи между двумя полушариями и, как следствие, способствует когнитивному дефициту.
Заключение
Чувство голода контролируется нейроэндокринными системами, которые поддерживают метаболический баланс.
Гомеостатический голод запускается при недостатке пищи и включает нейроэндокринные, эндокринные и метаболические сигналы, которые сообщают о потребности в еде.
Гедонистический голод возникает при отсутствии острой потребности в калориях.
Состав и функции кишечной микробиоты могут влиять на механизмы, отвечающие за чувство голода, однако их точное значение неизвестно.
При приёме пищи активируются сбалансированные механизмы, контролирующие раннее, среднее и позднее насыщение, чтобы достичь метаболического баланса между потреблением калорий и их расходованием. Нарушение равновесия между голодом и насыщением может привести к расстройствам пищевого поведения и их метаболическим осложнениям.
Бугрова Екатерина Ивановна 