Резюме

Въведение

В хода на еволюцията успешният преход от морско към сухоземно жилище се основаваше на средства за поддържане на телесните клетки, заобиколени от разтвор, толкова солен, колкото морската вода, от която се появиха първите земни жители. Нашите по-непосредствени предци на хоминидите са еволюирали в гореща и суха среда и са се хранили предимно с растителноядни диети, лишени от йонен натрий [1]. Такива обстоятелства провокираха силна необходимост от консервиране на натрий и следователно благоприятстваха адаптирането на сложни физиологични и поведенчески стратегии за осигуряване на океанска среда за нашите клетки. Необходимо е да се поддържат извънклетъчни течности, богати на натрий, вътреклетъчни течности, относително свободни от натрий, и клетъчни и съдови обеми. Натрият и водата трябва да се задържат и поглъщат, когато физиологично значимите количества от тези вещества бъдат загубени.

При повечето изследвани бозайници опитът с изчерпване на натрия в организма води не само до бързи физиологични (т.е. автономни и ендокринни) корекции за защита на хомеостазата, но и до дълбоки поведенчески промени. Най-често изследваните поведенчески промени са свързани с повишен прием на натрий, който следва загубата на този катион [2-4]. Апетитът на натрий (или сол) се отнася до състоянието и поведението, свързани с търсенето и поглъщането на солени вещества, обикновено приемани като хипертонични разтвори на NaCl в лабораторни експерименти. Поразително е, че в условията на дефицит на натрий животните ще приемат концентрирани хипертонични солеви разтвори, които обикновено се избягват, когато натрият се насити. Това показва, че настъпва промяна в нервната система за трансформиране на вещество, възприемано като отвратително, в такова, което се счита за приятно или полезно.

Повечето животни, хранени с лабораторна чау, и повечето хора, които ядат съвременна западна диета, вероятно са в състояние на хроничен излишък на натрий. Следователно, умерената загуба на натрий не трябва да представлява значително хомеостатично предизвикателство само по себе си. Предполага се, че нивата на натрий в тялото и/или плазмата се регулират около зададена точка [5,6]. Тъй като плазмените нива на натрий са склонни да се поддържат в концентрация от приблизително 145 mmol/L и тъй като редица механизми за отрицателна обратна връзка се инициират след изчерпване на натрия, аргументът за зададена точка изглежда разумен. Много, но не всички животни с дефицит на натрий често консумират много повече натрий, отколкото е необходимо за възстановяване на хомеостазата [7]. По този начин може да се твърди, че в много случаи такава зададена точка има малко влияние върху явното поведение на животното. Поведението на бозайниците в случай на натриева хомеостаза до голяма степен не е в крак с действителната нужда, въпреки доказателствата, че прекомерният прием на натрий в дългосрочен план има патологични последици (напр. Хипертония, сърдечна недостатъчност) [8-12].

психобиологията

Ежедневна нужда от натрий

Минималното изискване за натрий за хората е спорно, но е ясно, че средният дневен прием в развитите страни далеч надхвърля необходимото за оцеляване. Средният световен прием на сол на човек е приблизително 10 g/ден, което е по-голямо от препоръчаното от FDA приема с около 4 g и може да надвиши необходимото с повече от 8 g [10,31].

Започвайки около 2000 г. пр. Н. Е. Използването на сол като консервант, особено за месото, вероятно е сред най-важните фактори по пътя към прекомерния прием на натрий [1,31]. Оттогава изглежда, че приемът на сол непрекъснато нараства, достигайки средно 18 g/ден в Европа от 19-ти век. Поради осолената риба, която е хранителен продукт, се смята, че приемът до 100 g/ден е достигнат в Швеция от 16 век [31]! Появата на механично охлаждане през 19-ти век облекчи разчитането на солта като консервант, което вероятно е изиграло роля за намаляване на средния дневен прием на сол до сегашните нива [1,31].

Кордейн и колеги заявяват, че „еволюционният сблъсък на нашия древен геном с хранителните качества на наскоро въведените храни може да е в основата на много от хроничните заболявания на западната цивилизация“ [37]. Диетите от палеолитната ера са били значително различни (и вероятно много по-здравословни) в сравнение със съвременните тарифи по отношение на съдържанието на мазнини, въглехидратите с високо гликемично натоварване, съотношението натрий към калий, съдържанието на макро- и микро-хранителни вещества и съдържанието на фибри. В Съединените щати и повечето западни страни свързаните с диетата заболявания са най-голямата причина за заболеваемост и смъртност, но те рядко се срещат при примитивни групи [37]. В контекста на нашата еволюционна история добавянето на големи количества сол към диетата е скорошно явление (приблизително последните 5000 години). Изглежда, че еволюцията ни е направила най-добре приспособени да боравим с много по-малко натрий, отколкото консумираме сега, може би по-малко от една десета, както беше при нашите предци-ловци-събирачи [7,31,33,34,38]. Строго вегетарианската диета съдържа около 750 mg сол на ден [34]. Очакваната палеолитна диета от приблизително 1000-1500 mg сол на ден, която очевидно е била достатъчна за оцеляване, не достига препоръчаното от FDA количество с приблизително 300% [1,31,34].

Патофизиология на излишния прием на натрий

В книгата си Salt: A World History, Mark Kurlansky [39] заявява, че през историята солта се е доказала като толкова ценно вещество, че е служила като валута, повлияла е на установяването на търговски пътища и градове, провокирала и финансирала войни, осигурявала империи и вдъхновени революции. През средновековието солта се използва за лечение на заболявания, различни като зъбобол, разстроен стомах и „тежест на ума“ [39]. На китайския император Хуанг Ти, преди около 4000 години, се приписва първият, който признава връзката между високия хранителен прием на тази някога ценна стока и отрицателните последици за здравето, характеризиращи се като твърдост на пулса [1].

В много животински модели на хипертония диетичната сол е или необходима, или драстично изостря повишаването на артериалното кръвно налягане. Дезоксикортикостероновият ацетат (DOCA) -солен модел на експериментална хипертония, например, разчита на хронично лечение с MC агонист DOCA и осигуряване на източник на допълнителна сол, обикновено изотонични или леко хипертонични физиологични разтвори [46-48] (вж. Фигура 2 ). Важно е, че само лечението с DOCA, съчетано със стандартна лабораторна диета за гризачи, има малък ефект върху кръвното налягане или изисква много по-дълъг период на лечение с MC [47]. Плъховете, чувствителни към сол на Dahl, генетична линия, разработена от щама Sprague-Dawley чрез подбор на повишено кръвно налягане, индуцирано от NaCl, реагират на нормалните солеви диети, като стават хипертоници [49]. Около половината от човешките хипертоници са чувствителни към солта, което означава, че те реагират на високия хранителен прием на сол с голямо повишаване на кръвното налягане. При липса на други манипулации е доказано, че високият прием на натрий сам по себе си може да стимулира хипертония при плъхове, шимпанзета, свине и африкански зелени маймуни [36,50-54]. Проучванията както върху хора, така и върху животни са предоставили доказателства, че може да има силен генетичен компонент в основата на податливостта към чувствителна към сол хипертония [52,55-57].

маса 1

Примери за съдържание на натрий от популярни хранителни продукти.

ProductServing Size Съдържание на натрий (mg)% Дневна стойност
Леля Джемима Оригинален пълен микс за палачинки и вафли1/3 чаша47020.
Банкет Crock Pot Класика Homestyle Свинско2/3 чаша60025
Campbell’s Condensed Chicken Juod Jup1/2 чаша89037
Готвач Боярджи Спагети и кюфтета7,5 унции82034
Смес от шоколадови костенурки Chex Mix2/3 чаша23010
Комбинация от наситени градини Ragu1/2 чаша52022.
Здравословен избор Домати Босилек и Моцарела Панини1 сандвич60025
Торти за домакинята2 торти58024
Домакиня плодов пай - ябълка1 баница44018.
Горещ джоб Фили пържола и сирене1 парче74031
Jack Link’s Original Beef Jerky1 унция59025
Крафт макарони и сирене70 g58024
Крафт дресинг2 супени лъжици31013
Г-н и г-жа T Rich & Spicy Bloody Mary8 унции97040
Oberto Classics Bite Size Teriyaki Snacks5 броя81034
Златни златни миниатюрни гевреци18 геврека42018.
Сара Лий Вирджиния Марка печена шунка4 филийки55023.
Stouffer’s Chicken a la King1 пакет80033
Tina’s Quality Baked Goods Gourmet Cinnamon Roll155 гр31513
Smart Watcher за наблюдение на теглото Пиле и зеленчуци на скара1 пакет73030

Експериментален натриев апетит

Индукция и механизми на натриевия апетит

Натриевият апетит често се предизвиква експериментално чрез изчерпване на обема на извънклетъчната течност, което води до активиране на симпатикови и ендокринни отговори, които съвместно функционират, за да се защитят срещу по-нататъшни загуби в обема и да предизвикат поведението, свързано с жажда и натриев апетит, за да замести загубения обем [58] . Изчерпването на натрия може да се постигне чрез прилагане на диуретични агенти (напр. Фуроземид), интраперитонеална диализа или инжекции на инертни колоиди (напр. Полиетилен гликол) в перитонеалната кухина или подкожно, които провокират апетитен апетит чрез директно изчерпване на извънклетъчния обем или функционално чрез секвестиране извънклетъчна течност в локализирани едематозни депа [17,59,60]. Нарушаването на хомеостазата в телесните течности води до активиране на ренин-ангиотензин-алдостероновата система (RAAS), което също е важно за сърдечно-съдовата регулация [61,62]. Изчерпването на натрий осигурява стимул за активиране на ренин, което в крайна сметка води до генерирането на ангиотензин II (ANG II). След това ANG II служи като сигнал за освобождаване на ALDO от надбъбречната кора.

Curt Richter [63] за първи път открива значението на MCs за поддържането на хомеостазата на телесните течности. Хирургичното отстраняване на надбъбречните жлези при плъхове доведе до обилно пиене на разтвори на NaCl. Отказът на достъпа на плъхове до сол води до загуба на апетит, последвала загуба на тегло и смърт. Рихтер правилно заключи, че някои надбъбречни фактори, отсъстващи при адреналектомизираните (ADX) плъхове, са необходими за поддържане на натриевия баланс. Няколко години по-късно Райс и Рихтер [64] установяват, че инжекциите на DOCA, надбъбречен кортикоид, който действа като MC агонист, като се метаболизира, за да образува ALDO, парадоксално увеличава приема на сол при непокътнати плъхове. Неповредените животни, на които е даден DOCA или ALDO, поглъщат физиологичен разтвор, въпреки факта, че задържат натрий. При плъхове ADX ниските (т.е. заместващи) дози МС намаляват натриевия апетит, но прогресивното увеличаване на дозата до фармакологични нива води до значителен прием на сол [65].

Откриването на ролята на ANG II в натриевия апетит стана по по-обикновен път. Tigerstedt и Bergman [66] установяват, че суровите бъбречни екстракти предизвикват пресорна реакция при анестезирани зайци. Бъбречният фактор беше подходящо наречен ренин и години по-късно беше открито, че ензимната активност на ренин в крайна сметка води до генерирането на ефектор пептид, ANG II (вж. [67] за пълен преглед). ANG II е октапептид, който действа като директен, мощен вазоконстриктор и също така в рамките на централната нервна система, за да стимулира приема на вода [68,69] и натрий [70,71]. Болус инжекции или непрекъсната централна (и) инфузия (и) на ANG II стимулират големи приема на 1,8% или 3% физиологичен разтвор [70-72], които могат да бъдат смекчени чрез централни инфузии на лозартан, мощен антагонист на ангиотензин тип 1 (AT1) [73].

Епщайн и колеги [61,74] изследват ефектите от комбинирането на натриорексигенните действия както на ALDO, така и на ANG II. Резултатите от тези проучвания доведоха до хипотезата за синергия, според която ANG II и ALDO повишават натриевия апетит, индуциран от всеки от агентите само чрез действия в централната нервна система [61,74]. Блокадата на ALDO с антагонист на MC рецептора RU-28318 или намаляване на наличността на ANG II с инхибитор на ангиотензин конвертиращия ензим отслабва приема на натрий, предизвикан от изчерпване на натрия [61,62]. Едновременната блокада на MC рецепторите и синтеза на ANG II напълно блокира индуцирания от изчерпване натриев апетит, демонстрирайки, че комбинацията от ALDO и ANG II е необходима, за да се изрази пълноценна апетитна реакция [61].

Вкус и натриев апетит

Усещането за вкус осигурява на оралния вход към тялото средство за бързо идентифициране на основни хранителни вещества и вредни стоки. Четирите класически вкусови качества на сладко, кисело, горчиво и солено се поддържат от рецептори и механизми за трансдукция, които са специфични за захарите, киселините, алкалоидите и натриевите йони, съответно. Сладките предмети (зрели плодове и зеленчуци) обикновено са полезни, докато киселият и горчив вкус често се свързват с токсични агенти (натоварени с бактерии, развалена храна и алкалоидни токсини от растения). Полезността на сензорна система, способна бързо да различава това, което вероятно ще бъде от полза от поглъщането, което може да предизвика болест, е очевидна. Фактът, че една от четирите основни вкусови субмодалности е посветена на усещането на солени вещества, може да е отражение на еволюционното значение на възможността да се идентифицират източниците на натрий в среди, където някога обикновено е бил оскъден.

Рецепторите за солен вкус са разположени предимно в предната част на езика и небните рецептори, които се инервират съответно от хорда тимпани (CT) и по-големи повърхностни петрозални (GSP) клонове на лицевия нерв. Трансдукцията на натрий включва увеличаване на вътреклетъчния Na + чрез навлизане на катиона през натриеви канали от епителен тип (ENac), за да деполяризира рецептора и последващо увеличаване на вътреклетъчния Na + и Ca 2+ [90]. Инхибирането на деполяризацията на рецепторите за натриев вкус чрез блокиране на натриевите канали с амилорид води до значително увреждане на поглъщането на натрий при изчерпани плъхове [91-93] и също така намалява реакцията към NaCl при пълни с натрий плъхове в CT и GSP нервите [94]. Този ефект се усложнява, когато се комбинира с CT трансекция или CT плюс GSP трансекция [92,95].