Neurony, hormony i otyłość – o czym warto pamiętać, będąc na diecie

autor: Bartosz Zglinicki
Pracownia Modeli Zwierzęcych, Centrum Neurobiologii, Instytut Biologii Doświadczalnej im. M. Nenckiego PAN

Najbliżej spokrewniony genetycznie człowiekowi szympans robi to mniej wydajnie. U niego tkanka tłuszczowa to już tylko 4%, a nierzadko wartość ta spada poniżej 1%. Uzasadnienie tej rozbieżności ma swoje źródło w przystosowaniu organizmu do panujących warunków, jakim musi on sprostać. Jeśli cofniemy się o kilkadziesiąt tysięcy lat, jeszcze zanim człowiek nauczył się wykorzystywać potencjał otaczającego środowiska w stopniu, jaki mamy obecnie, zauważymy, że dostęp do pożywienia był znacząco utrudniony. Żeby przetrwać, organizm musiał nie tylko jak najwydajniej wykorzystywać związki odżywcze zawarte w pokarmach, ale też gromadzić je na wypadek konieczności ich użycia w mniej lub bardziej odległym czasie. I robi to do dzisiaj, magazynując lipidy jako magazyn substratu do produkcji energii. To właśnie m.in. ta cecha umożliwia maratończykom pokonywanie długich dystansów przy intensywnym wysiłku fizycznym czy też himalaistom w zdobywaniu wielotysięcznych szczytów górskich. Skąd jednak organizm ma wiedzieć, kiedy należy zaopatrzyć się w związki odżywcze zasilające każdą komórkę naszego ciała? Mechanizm jest skomplikowany i obejmuje działanie wielu tkanek obwodowych oraz układu nerwowego, w tym mózgu.

Mózg jest swego rodzaju odbiornikiem sygnałów wysyłanych przez tkanki obwodowe organizmu, informujących m.in. o statusie energetycznym komórek. W odpowiedzi na te sygnały mózg steruje naszym zachowaniem tak, aby sprostać oczekiwaniom tych tkanek i zmusić nas do jedzenia lub wręcz odwrotnie. Ośrodkiem odpowiedzialnym za integrację tych sygnałów jest ośrodek głodu i sytości zlokalizowany w strukturze mózgu zwanej podwzgórzem. Neurony tworzące podwzgórze są zróżnicowane pod względem wytwarzanych neuropeptydów i neurotransmiterów. Jedną grupę tworzą neurony oreksygeniczne (stymulujące poczucie głodu). Inną grupę zaś neurony anoreksygeniczne (hamujące poczucie głodu). Cząsteczki sygnałowe tych neuronów przekazują sygnał za pośrednictwem odpowiedniego receptora i w zależności od właściwości fizykochemicznych oraz sposobu transdukcji sygnału może on być szybki lub wolny. Neurony oreksy- i anoreksygeniczne posiadają również receptory mogące odbierać sygnały z tkanek obwodowych przekazywanych za pomocą hormonów, takich jak leptyna, grelina czy insulina. Ogólna liczba hormonów istotnych dla działania ośrodka głodu i sytości jest liczna i należą do niej również m.in. oreksyna czy oksytocyna.

Ostatecznie poczucie łaknienia lub jego brak jest wypadkową działania wszystkich elementów zaangażowanych w sygnał oreksygenny oraz anoreksygenny. Jakiekolwiek zmiany w funkcjonowaniu tych elementów, ich brak lub nadaktywność, mogą powodować dysfunkcję całego układu i prowadzić do powstawania stanów patologicznych. Osoby, u których stwierdzono mutacje w genie kodującym leptynę (prowadzące do powstawania nieaktywnej formy tego hormonu), charakteryzują się niepohamowanym apetytem powodującym otyłość już w pierwszych kilku miesiącach życia. Leptyna jest hormonem wydzielanym przez tkankę tłuszczową w warunkach obfitego napakowania lipidami (dodatni bilans energetyczny). Leptyna łączy się ze swoim specyficznym receptorem w neuronach ośrodka głodu i sytości, hamując działanie neuronów oreksygenicznych i stymulując działanie neuronów anoreksygenicznych. W sytuacji, w której organizm nie jest w stanie produkować samodzielnie funkcjonalnej leptyny, brakuje sygnału od tkanki tłuszczowej do obydwu grup neuronów i w konsekwencji następuje wzrost łaknienia. Analogiczna sytuacja występuje w przypadku stosowania diet odchudzających. Żeby zrzucić zbędne kilogramy, należy ograniczyć przyjmowanie pokarmu lub/oraz zwiększyć swój wydatek energetyczny, na przykład poprzez aktywność fizyczną (ujemny bilans energetyczny). Doprowadzi to do pożądanego efektu w postaci spadku tkanki tłuszczowej, ale również do spadku leptyny i w ten sposób wzrostu apetytu. Jest to szczególnie odczuwalne w początkowej fazie odchudzania, kiedy mamy ochotę na podjadanie. Ubytek leptyny przyczyniający się do otyłości łatwo obecnie zniwelować przez podawanie hormonu z zewnątrz. Istnieje natomiast forma otyłości spowodowana występowaniem wadliwej formy receptora leptynowego. Podwzgórze nie jest wówczas w stanie otrzymać sygnału z tkanki tłuszczowej, mimo obecności leptyny. Podawanie hormonu nie pomoże, ze względu na brak możliwości jego wiązania przez receptor.

Odczucie sytości i pełności, jakie towarzyszy nam po smacznym i obfitym posiłku, jest wynikiem mechanicznej stymulacji neuronów oplatających rozszerzający się żołądek. Sygnał stymulacji trafia właśnie do ośrodka w podwzgórzu, gdzie działa anoreksygennie. W miarę jak pokarm zostaje strawiony, żołądek zaczyna się kurczyć, zaś sygnał anoreksygenny słabnie. Dodatkowo, komórki żołądka zaczynają wydzielać grelinę, peptyd działający oreksygennie na ośrodek głodu i sytości. Obydwie drogi prowadzą do tego, że ponownie sięgamy po coś do jedzenia. Osoby cierpiące na zespół Pradera-Williego odznaczają się m.in. stałym, podwyższonym poziomem greliny, co sprawia, że nawet w sytuacji napełnienia żołądka poczucie łaknienia nie zmniejsza się odpowiednio. Jednym ze sposobów walki z otyłością są operacje bariatryczne, których celem jest zmniejszenie powierzchni żołądka wchodzącego w kontakt z pokarmem. Taki zabieg powoduje szybsze rozciągnięcie żołądka i wysyłanie sygnału anoreksygennego oraz szybsze zahamowanie wydzielanej greliny. Oba sygnały ostatecznie trafiają do ośrodka w podwzgórzu.

Ale czy tylko podwzgórze ma wpływ na apetyt? Nasz mózg złożony jest przecież z wielu struktur. Każda z nich spełnia swoją szczególną rolę. Tworzą one między sobą skomplikowaną sieć połączeń, a przepływ informacji między tymi strukturami sprzyja zjawiskom, które ciężko wyjaśnić prostymi metodami. Dlaczego część osób z depresją charakteryzuje się obniżonym apetytem? Czy u tych osób emocje „ulokowane” w ciele migdałowatym hamują ośrodek głodu i sytości podwzgórza? Czemu inne osoby z kolei reagują odwrotnie? Czy nadmierne jedzenie sprawia, że czują się lepiej? Czy ma to związek z udokumentowanym wytwarzaniem dopaminy m.in. w jądrze półleżącym będącym istotnym elementem układu nagrody? Takich pytań jest wiele i wiele czasu zajmie rozwiązanie tych zagadek. Jedna rzecz jest jednak pewna. Nic nie może złamać zasad fizyki lub chemii. Zgodnie z zasadą zachowania masy i energii nie przytyjemy od zjedzenia symbolicznej czekolady. Aby tak się stało, musimy to zrobić wielokrotnie, w znacznym nadmiarze. Jeżeli defekt ośrodka głodu i sytości sprzyja nadmiernemu apetytowi, to czy samokontrola jest w ogóle możliwa? Czy właśnie dlatego jedni tracą na wadze z łatwością, a inni przeżywają gehennę? Ostatnie badania dostarczyły informacji potwierdzających istotne znaczenie kory przedczołowej w świadomej kontroli tego ile zjemy. Osoby badane, u których zarejestrowano większą aktywność tej struktury w reakcji na bodziec oreksygenny, osiągnęły lepsze rezultaty w zwalczaniu zbędnych kilogramów. Wyniki te potwierdzają ideę odpowiednio silnej motywacji w walce z otyłością. Genetyczne predyspozycje do nadwagi, otyłości i braku samokontroli są niezaprzeczalnym faktem. Można się z nim pogodzić i żyć ze świadomością konsekwencji, do jakich może doprowadzić. Można też świadomie i konsekwentnie przeciwdziałać skutkom tych predyspozycji i mieć nadzieję, że siła nawyku przyniesie wymarzony efekt, na który liczy wielu z nas.

Piśmiennictwo:
1. Fenselau H1, Campbell JN1, Verstegen AM1, Madara JC1, Xu J1, Shah BP1, Resch JM1, Yang Z1, Mandelblat-Cerf Y1, Livneh Y1, Lowell BB1, 2 – A rapidly acting glutamatergic ARC→PVH satiety circuit postsynaptically regulated by α-MSH; Nature Neuroscience
2. Farooqi IS1, O’Rahilly S2 – 20 years of leptin: human disorders of leptin action; The Journal of Endocrinology
3. Makris MC1, 2, Alexandrou A3, Papatsoutsos EG4, Malietzis G5, Tsilimigras DI3, Guerron AD6, Moris D7 – Ghrelin and Obesity: Identifying Gaps and Dispelling Myths. A Reappraisal; In Vivo
4. Kentish SJ1, Page AJ – The role of gastrointestinal vagal afferent fibres in obesity; The Journal of Physiology
5. Lazarevich I1, Irigoyen Camacho ME2, Velázquez-Alva MDC1, Zepeda Zepeda M1 – Relationship among obesity, depression, and emotional eating in young adults; Appetite
6. John D. Salamone1, Mercè Correa1, 2 – DOPAMINE AND FOOD ADDICTION: LEXICON BADLY NEEDED; Biological Psychiatry
7. Neseliler S1, Hu W2, Larcher K1, Zacchia M1, Dadar M1, Scala SG1, Lamarche M2, Zeighami Y1, Stotland SC3, Larocque M4, Marliss EB2, Dagher A5 – Neurocognitive and Hormonal Correlates of Voluntary Weight Loss in Humans; Cell Metabolism