Изследователите от Purdue работят за разкриване на биологията и поведението на затлъстяването с някои изненадващи резултати

История от Ерик Бендер, снимки от Брайън Пауъл

Затлъстяването е пандемия, а един център на пандемията са Съединените щати, където около 40% от възрастните и над 20% от юношите на възраст между 12 и 19 години са с наднормено тегло, според Центровете за контрол и превенция на заболяванията. Разстройството допринася за сърдечни заболявания, инсулт, диабет тип 2, някои форми на рак и много други заболявания. „Това е смазваща тежест за общественото здраве и нашата здравна система“, казва Ричард Матес, изтъкнат професор по наука за храненето и ръководител на катедрата по обществено здраве.

Водачът за наднормено тегло и затлъстяване е прост: редовно консумираме повече енергия, отколкото ни е необходима, за да поддържаме здравословно телесно тегло. Основните биологични механизми и решения обаче са далеч по-малко ясни. „Не знаем защо някой може да яде един вид диета и да се чувства добре, докато някой друг яде същата диета и става с наднормено тегло“, казва Кимбърли Кинциг, доцент по психологически науки. „Няма само една причина за затлъстяване; има компоненти на околната среда, биологични компоненти и генетични компоненти. "

Изследователите от Purdue провеждат обширни проучвания, свързани със затлъстяването, в области, вариращи от науката за храненето и психологията до биологията и науката за храните. Един от ключовите интердисциплинарни насоки е разбирането на хранителното поведение и резултатите от него. Официално стартиран през 2005 г., Центърът за изследване на поглъщащото поведение (IBRC), разположен в парка Discovery Park на Purdue, обединява десетки преподаватели от осем колежа в Purdue с тази цел. Изследователите на IBRC се стремят да разберат механизмите, определящи защо, кога, какво и колко хора ядат и ефектите върху нашето здраве. Те също така се стремят да идентифицират начини за подобряване на хранителното поведение и да изследват потенциалните клинични лечения, които биха могли да помогнат на тези, които се нуждаят от помощ.

Ядките, богата на мазнини храна, всъщност могат да помогнат на хората, които се борят да управляват теглото си.

Правилно реагиране на улики за храна

Храненето е сложна дейност, особено за всеядни като хората. Както отбелязва Матес, „Всеки път, когато ядем, слагаме различни химикали в устата си и тялото ни трябва да определи как да борави с тях. Трябва да извлича нужните ни хранителни вещества, трябва да отделя токсини и други вещества, които не искаме, и всеки път има различен микс. "

Един от фокусите на неговата лаборатория е да изследва как усещанията, свързани с апетита, се модифицират както от свойствата на храната и напитките, така и от човешките характеристики като нива на затлъстяване и физическа активност. „Физиологичните процеси, свързани с поглъщането на храната, храносмилането и метаболизма на хранителните вещества, се инициират от сензорните свойства на храните“, казва той. „Следователно, ние се интересуваме особено от механизмите и функциите на оралната сензорна стимулация“, казва той.

Някои поразителни открития идват от неговите клинични изследвания, сравняващи ефектите от консумацията на течности спрямо твърдите вещества. „Първоначалното ни мислене може да бъде: Калорията е калория, така че източникът на енергия не би трябвало да има голямо значение“, казва Матес. „Но всичко за това как се справяме с тези две хранителни форми е доста различно. Въз основа на редица клинични проучвания, нашата интерпретация на този етап е, че напитките са склонни да добавят енергия към диетата, вместо да изместват други енергийни източници, така че са особено проблематични за управлението на теглото. "

От по-ярка страна, проучванията на човешките наблюдения отдавна предполагат доста озадачаващо, че ядките, богата на мазнини храна, всъщност могат да помогнат на хората, които се борят да управляват теглото си. Клиничните изпитвания, водени от Mattes и други, потвърждават тази констатация от наблюдателни проучвания. Те проведоха опити с хора, които посочиха три основни причини: Ядките имат засищащ ефект, енергията от ядките не се абсорбира ефективно и постоянното им потребление може да увеличи енергийните разходи. Той и колегите му изследват как се дъвчат различни ядки (което може да повлияе на енергията, която доставят) и как конкретни видове ядки могат да променят начина, по който мазнините се съхраняват на различни места в тялото (което може да представлява различни рискове за здравето).

отвъд

Сладка, тъжна сага

Mattes хвърля светлина върху някои неочаквани досега действия на нискокалорични подсладители като аспартам, захарин, стевия и сукралоза. „Говорим за тези подсладители, сякаш те са еднакви, но всяко от тези съединения е уникален химикал“, отбелязва той. „Почти всичко в тях (като сензорни свойства, храносмилане, усвояване и въздействие върху хормоните) е различно. Най-новата ни работа беше да противопоставим ефектите на тези различни нискокалорични подсладители върху апетита, приема на храна и телесното тегло. "

Първоначалните констатации са, че тези подсладители са имали различни ефекти върху телесното тегло. „Захаринът, в нашите ръце поне засега, изглежда насърчава повишеното телесно тегло, докато сукралозата е свързана със загуба на тегло“, казва Матес.

Сюзън Суитърс, професор по психологически науки, показа при гризачи, че нискокалоричните подсладители всъщност могат да влошат, вместо да подобрят проблемите с теглото, тъй като подсладителите могат да попречат на способността да се справят с редовните захари. „Работата върху нашите животински модели осигури първия биологично правдоподобен механизъм, чрез който консумирането на изкуствени подсладители може да доведе до този противоинтуитивен ефект“, казва тя.

Обикновено нещата, които имат сладък вкус, са много добри предсказатели да очакват входяща доза енергия, обяснява тя. Вашето тяло се научава да очаква тази доза и да реагира адекватно - например чрез освобождаване на инсулин, хормон, който помага да поддържате кръвната си захар в нормални граници.

„Но когато въведете изкуствен подсладител, тялото ви научава, че сладкият вкус вече не е надежден предсказател“, казва Суитърс. „И това става проблематично, когато получавате истинска захар, защото сега тялото ви не може да предвиди дали ще има същия вид метаболитни последици.“

Дългосрочните наблюдателни проучвания многократно са установили, че пиенето на газирани напитки всеки ден е свързано с диабет тип 2, инсулт, хипертония, сърдечно-съдови заболявания и деменция. Тези проучвания при хора обаче не могат да изяснят дали диетичните газирани напитки са поне отчасти отговорни.

„Може би хората, които са нездравословни или са загрижени за теглото си, избират да консумират тези газирани напитки, но може и да се случи, че тези продукти затрудняват хората да постигнат здравословни резултати“, казва тя. „И това не се изключват взаимно.“

Не е практично да се решава този проблем при клинични изследвания, една от причините е, че дори и с най-добри намерения, хората просто не отчитат точно консумацията си. Но работата на Swithers с животински модели е помогнала да се изясни какво е причината и какво е резултатът. „Нямаме животни, които да са казали:„ Загрижен съм за теглото си, ще премина към сода за диета “, отбелязва тя. „Ако дадем на животните опит с изкуствени подсладители, ние сме склонни да открием, че те наддават наднормено тегло в сравнение с животните, които получават редовни захари, и че способността им да регулират нивата на кръвната си захар е нарушена.“

В един проект лабораторията на Swithers проследява проучвания върху хора, които установяват, че бебетата на майки, които пият сода, докато са били бременни, имат повишен риск от наднормено тегло и затлъстяване на една година от живота. Суитърс води изследвания върху животни, за да проучи механизмите на работа.

Междувременно Суитърс предлага директен диетичен съвет: „Намалете количеството подсладители, което консумирате, независимо дали имат калории или не. И няма нищо лошо в пиенето на вода! "

"Оказва се, че затлъстяването и почти всяко друго разстройство на храненето включва промяна в размера на храненето."
-Едуард Фокс, доцент по психологически науки

Учене от чревни реакции

Едуард Фокс, доцент по психологически науки, разглежда как стомашно-чревната система изпраща съобщения обратно към мозъка, за да помогне за контролиране на поведението при хранене. Той започва тази работа като докторант при Тери Поули, изтъкнат професор по психологически науки, а след това подновява стремежите си години по-късно, след като се завръща в Пърдю като факултет.

Работата на Fox се фокусира главно върху блуждаещия нерв, най-дългият нерв в автономната нервна система. Смята се, че блуждаещият нерв носи повечето съобщения обратно от стомашно-чревния тракт, които казват на мозъка да спре да яде, когато сте се наситили. „Когато седнете да ядете, това до голяма степен определя колко ще ядете“, казва той. "И се оказва, че затлъстяването и почти всяко друго разстройство на храненето включва промяна в размера на храненето."

Един от проектите е да се изследва как вагусът и други нервни системи са вградени в стомашно-чревния тракт. „Всички тези нервни окончания, заплетени в червата, са объркващи и е трудно да се разбере какво става“, казва Фокс. „Но това е наистина важно, защото именно там се усвояват хранителните вещества. И ние не разбираме как тези хранителни вещества се вкусват (така да се каже) от нервите или как тази информация се сигнализира или обработва. "

Фокс и колегите му завършват първата карта на разпределението на нервите по дължината на тънките черва. Предоставянето на тези нови способности за маркиране и картографиране на нервни терминали ще помогне при много разследвания - например при анализ на ролите на микробите в червата.

Другата му основна област на изследване разглежда как сигнализирането за наситеност от червата се обработва в областта на мозъчния ствол, където влиза в мозъка. „Опитваме се да идентифицираме специфичните клетки, които се активират от тези сигнали, и да проучим връзките им и как влияят върху храненето, защото всъщност не знаем какви вериги образуват в мозъка“, казва Фокс. „Трябва да знаем това, за да знаем какви въпроси да задаваме за това как системата контролира приема на храна.“

Диета за увреждане на мозъка

Kinzig разглежда как диетите с различен състав на мазнини могат да повлияят на мозъка, което от своя страна може да промени цялостното поведение на хранене.

Нито една от новините не е обнадеждаваща за „западната диета“ с високо съдържание на наситени мазнини и захар, което е типичната диета, консумирана от хората в САЩ. Сред рисковете е доказано, че диетата нарушава когнитивната функция и променя поведението на храненето.

Нейните изследвания върху гризачи помагат да се анализират механизмите на работа. В рамките на един ден от поставянето на такава диета животните проявяват възпаление в мозъка, казва Кинциг. Доказано е също, че западните диети причиняват изтичане на кръвно-мозъчната бариера - уникалната мрежа от мозъчни кръвоносни съдове, предназначени да преграждат токсините.

Някои от нейните изследвания се фокусират върху хипокампуса, регион на мозъка с много задачи в храненето. При гризачи на западна диета „възпалението силно удря хипокампуса“, ​​казва Кинциг. Отговорът идва на етапи: възпалението се повишава след 10 дни, отшумява с 40 дни, след което отново се повишава на 90 дни. Този отговор предполага, че има ранен биологичен сигнал, който контролира възпалението за известно време, но контролът не е устойчив.

Има изненадващо подобен модел в когнитивните задачи, включващи хипокампуса, казва Кинциг. На 10 дни гризачите се представят по-зле, на 40 дни не, а след 90 дни отново.

Сега нейната лаборатория разглежда как увреждането на кръвно-мозъчната бариера може да допринесе за възпаление на мозъка и да допринесе за когнитивния спад. Посочването на подобни контролни механизми в крайна сметка може да се окаже полезно при разбирането как да се предпази мозъкът от нахлуванията на западната диета, казва тя.

По същия начин работата върху животни от изследователи в лабораторията на Суитърс посочва рисковете в тази част на мозъка. „Има сериозни доказателства, че яденето на западна диета може да доведе до увреждане на хипокампуса, което обикновено може да ви каже да не ядете, дори когато има сигнали, които ви казват, че има храна“, казва Суитърс. „Така че ядете повече, което причинява повече щети. Това е порочен кръг. "

Сблъскване със затлъстяването на много фронтове

Основен напредък е постигнат в много области на изследванията на затлъстяването, но битката ще бъде дълга, казват изследователите.

„При сегашните познания няма да измислим вълшебен куршум за лечение на затлъстяване или други хранителни разстройства, само защото системата за хранене в мозъка е толкова сложна“, казва Фокс. „Развива се, откакто съществува едноклетъчен организъм, който трябва да яде.“

„Затлъстяването не е едно заболяване“, добавя Матес. „Затлъстяването е резултат от много фактори и всеки от нас има различна комбинация от тези фактори. За някои хора това е по-скоро проблем с разхода на енергия. За други това е по-скоро проблем с енергийния прием. За някои това е проблем с формата на храна. За други това е проблем с честотата на хранене. За други това е проблем с размера на порцията. "

В крайна сметка затлъстяването, подобно на рака, ще бъде адресирано чрез приспособяване на терапиите към всяко точно състояние, Mattes прогнозира: „Ще трябва да индивидуализираме лечението на затлъстяването, за да се преодолее основната причина за проблема на всеки човек.“