1. Голод, сытость и гомеостатические регуляции
2. Центральные представительства ощущений голода и сытости
3. Мезолимбическая система и гомеостатические реакции физической энергии и потребления пищи
4. Пререзорбтивное и резорбтивное насыщение
5. Ошибки в регуляции голода и сытости
6. Коротко
7. Список использованной литературы

а) Голод, сытость и гомеостатические регуляции. Голод и сытость — функции гомеостатической долговременной регуляции энергетического обмена организма и гомеостатической регуляции приема пищи.

Основным источником энергии организма служит жировая ткань (примерно 5-6 х 10⁵ кДж у 75-килограммового мужчины с 15% жира от массы тела). Малая часть доступной энергии накапливается в виде углеводов (в печени и скелетной мускулатуре). Этот источник энергии начинает использоваться практически сразу, и его хватает на один день (рис. 1).

1. Регуляция массы жировой ткани. Регуляция состояния жировой ткани является долговременной, медленной и количественно очень точной. В нормальных условиях масса жировой ткани (и вместе с ней масса тела) в течение месяцев и лет изменяется менее чем на 1%. Центры контроля этой регуляции в гипоталамусе включают два сигнальных пути, концентрация связанных с ним веществ в крови пропорциональна величине жировой ткани (сигналу адипоцитов).

Речь идет о пептиде лептине, который синтезируется адипоцитами, и инсулине из В-клеток островков Лангерганса поджелудочной железы.

2. Регуляция приема пищи. Регуляция приема пищи через желудочно-кишечный тракт является кратковременной, быстрой и количественно недостаточно точной. Центры регуляции располагаются в продолговатом мозге (ncl. tractus solitarii, NTS, ncl. dorsalis nervi vagi, NDNV) и гипоталамусе. Они получают многочисленные афферентные нейронные и гормональные сигналы от желудочно-кишечного тракта, которые прежде всего контролируют окончание приема пищи (сигналы насыщения).

Вагусные афференты к NTS сигнализируют о механических и химических раздражителях (глюкоза, аминокислоты, липиды). Сигнализация частично осуществляется холецистокинином (ХЦК) в качестве нейромодулятора. Гормоны из желудочно-кишечного тракта холецистокинин ХЦК, GLP-1 (glycagon like peptide 1), панкреатический пептид (ПП), нейропептид PYY сигнализируют через нейрогемальный орган area postrema области о содержании липидов и глюкозы в проксимальной части тонкого кишечника. Нейропептид грелин из слизистой оболочки желудка стимулирует прием пищи.

Нейропептид PYY из слизистой оболочки желудка тормозит потребление пищи. Оба нейропептида действуют антагонистически на нейроны в аркуатном ядре гипоталамуса (рис. 2).

3. Центры гомеостатической долговременной и кратковременной регуляции массы. Центры гомеостатической долговременной и кратковременной регуляции жировой ткани в гипоталамусе и продолговатом мозге и прием пищи синаптически связаны между собой (рис. 2). В этом взаимодействии принимают участие нейроны в различных ядерных областях гипоталамуса и несколько нейропептидов. На рис. 2 показано, как различные популяции нейронов в гипоталамусе и заднем мозге взаимодействуют с их медиаторами и нейронными, гормональными и пищевыми сигналами с периферии (от жировой ткани и желудочно-кишечного тракта) в ходе регуляции метаболизма и приема пищи.

При этом анаболический способ обмена веществ (увеличение приема пищи и запасов энергии) и катаболический (снижение потребления пищи и запасов энергии) различаются:

- Концентрация лептина и инсулина в крови пропорциональны объему жировой ткани. Оба способствуют отказу от анаболического способа обмена веществ и его перестройке на катаболический. Они возбуждают нейроны в арку-атном ядре гипоталамуса через специфические рецепторы лептина или инсулина. Эти нейроны содержат а-меланоцитстимулирующий гормон (a-MSH), который является продуктом расщепления, отщепляется от первичного гормона проопиомеланокортина (РОМС).

Эти нейроны активируют перивентрикулярные гипоталамические нейроны (PVH), которые содержат пептиды окситоцин, кортиколиберин или тиролиберин. Активация опосредована рецепторами меланокортина Мс4R. Окситоцинергические нейроны проецируются к заднему мозгу (NTS, NDNV). Прерывание сигнальной цепи лептин/инсулин → α-MSH → Мс4R приводит к снижению катаболизма и стимулирует анаболизм, в результате чего возникают потребление пищи, объем жировой ткани и массы тела.

- Активация второй группы нейронов в аркуатном ядре стимулирует анаболический способ обмена веществ. Эти нейроны содержат NPY (нейропептид Y) и агути-родственные пептиды (AgRP). Их возбуждение приводит к активации нейронов в латеральной гипоталамической области (ЛГО), которая осуществляется через рецепторы Y1 и Y5. Нейроны NPY/gRP в аркуатном ядре затормаживаются посредством адипоцитных сигналов лептина и инсулина, пептид YY (PYY) — желудочно-кишечным трактом, а пищевые сигналы тормозятся содержащимися в крови глюкозой и липидами и возбуждаются пептидом грелином, который вырабатывается слизистой оболочкой желудка.

Последний мощно активирует потребление пищи. Нейроны в ЛГО содержат либо пептид орексин, либо меланинконцентрирующий гормон (МСН). Введение обоих пептидов в гипоталамус усиливает у крыс желание принимать пищу.

- Нейроны, возбуждение которых стимулирует катаболический способ обмена веществ (рис. 2, красный), и нейроны, возбуждение которых стимулирует анаболический способ обмена веществ (рис. 2, зеленый), взаимно тормозят друг друга. Торможение осуществляется в аркуатном ядре посредством медиатора ГАМК. В паравентрикулярном гипоталамическом ядре АgRP выступает в качестве эндогенного антагониста на Мс4-рецепторы и блокирует опосредуемую a-MSH синаптическую передачу к окситоцинергическим нейронам.

- Афферентные нейронные и гормональные сигналы к NTS и к area postrema служат в основном сигналами насыщения. Вагусные афференты механически или химически чувствительны (на глюкозу и/или липиды). Гастроинтестинальными гормонами являются ХЦК, GLP-1, ПП и PYY.

б) Центральные представительства ощущений голода и сытости. Ощущения голода и сытости и специфические вкусовые и обонятельные ощущения представлены в висцеральной сенсорной коре.

1. Компоненты входов висцеральной коры. Сознательные физические ощущения голода и сытости и специальные вкусовые ощущения представлены в висцеральной сенсорной коре. Эта кора состоит из островковой (гранулярной и агранулярной) и инфралимбической коры, которая является частью медиальной префронтальной коры. Она активируется многочисленными механически и химически чувствительными афферентами желудочно-кишечного тракта, механически чувствительными афферентами носоглотки, вкусовыми афферентами и предположительно гастроинтестинальными гормонами (например, ХЦК через area postrema).

2. Направление афферентов. Афференты желудочно-кишечного тракта, от носоглотки и вкусовых рецепторов, висцеротопически проецируются в ncl. tractus solitarii (NTS). Вторичные нейроны в NTS висцеротопически проецируются в парабрахиальное ядро (РВ), нейроны которого, с одной стороны, проецируются в ядерные области гипоталамических регуляторных центров и, с другой стороны, через специфическое таламическое ядро (базальную часть вентромедиального ядра, ВМЯ) к островковой коре (рис. 3). Дальнейшие синаптические входы поступают в островковую кору от гипоталамических ядерных областей.

3. Висцеротопия. В РВ, ВМЯ и островковой коре топически организованы вкусовые ощущения и желудочно-кишечный тракт (наряду с другими висцеральными органами). Висцеротопия представляет основу для общих физических ощущений (например, голода и сытости). Дофаминергическая мезо-лимбическая система подкрепления в прилежащем ядре находится под контролем висцеральной сенсорной коры (рис. 3).

в) Мезолимбическая система и гомеостатические реакции физической энергии и потребления пищи. Побуждения к поиску пищи и ее приему, возникающие в результате обучения, более значимы, чем гомеостатическая регуляция физической энергии и потребления пищи.

1. Модуляция гомеостаза. Гомеостатическая регуляция потребления энергии и приема пищи, как правило, не может быть заменена негомеостатическими механизмами (рис. 1 и 3). Таким образом, вид, запах, представление и ожидание вкусной и хорошо приготовленной пищи переигрывают гомеостатические процессы насыщения. Эти влияния предположительно осуществляются через мезолимбическую дофаминергическую систему подкрепления.

2. Области взаимодействия гомеостатических и негомеостатических механизмов. Прилежащее ядро, которое получает дофаминергический синаптический вход от вентральной покрышки среднего мозга (VTA) и находится под контролем висцеральной сенсорной коры (рис. 3), синаптически реципрокно связано с нейронами в ЛГО. Мезолимбическая система подкрепления активирует нейроны в ЛГО и стимулирует потребление пищи и анаболический способ обмена веществ (рис. 2) через это нейронное соединение посредством торможения ГАМКергических нейронов. Далее нейроны могут активироваться в прилежащем ядре МСН-нейронами (рис. 4).

Контакты между ЛГО, прилежащим ядром, висцеральной корой и дофаминергической системой предположительно служат нейронным субстратом для интеграции гомеостатических и негомеостатических компонентов регуляции энергетических резервов и приема пищи. При физиологических условиях гомеостатические регуляторные системы взаимодействуют с эндогенной системой подкрепления. Модулирующие влияния мезолимбической системы подкрепления и кортикальных систем на гомеостатические регуляторные системы предположительно несут ответственность за неправильную работу этой гомеостатической регуляции при пищевых нарушениях.

P.S. Обусловленный (условнорефлекторный, или обусловленный обучением) прием пищи. При достаточном объеме пищи еда, как правило, вызывается классическим обусловливанием. Социальные стимулы и раздражители окружающей среды, такие как время приема пищи, ее вкус и вид блюд, а также присутствующие во время еды люди, определяют время и объем пищи больше, чем физиологические факторы. Вкусовые раздражители сами по себе, прежде всего сладкие на вкус блюда, повышают аппетит, хотя голод уже давно «утолен». Для отбора определенных продуктов питания особенно существенны выученные вкусовые антипатии или предпочтения.

Итак, речь идет о заранее планируемом приеме пищи, который зависит от культуры и воспитания и преимущественно покрывается ожидаемой потребностью в энергии. Это поведение соответствует вторичному приему напитков, что является нормальной формой потребления жидкости при ее запланированном потреблении.

г) Пререзорбтивное и резорбтивное насыщение. Пререзорбтивное и резорбтивное насыщение обеспечивают хорошо настроенный во временном отношении прием пищи.

1. Факторы пререзорбтивного насыщения. Стимулирование обонятельных, вкусовых и механических рецепторов носоглоточной полости и пищевода и, вероятно, жевательного аппарата, связанное с приемом пищи, способствует пререзорбтивному насыщению. Их влияние на проведение и поддержание насыщения, однако, ограничено. Временное пререзорбтивное насыщение стимулируется возбуждением хемо- (глюкоза, аминокислоты, липиды) и механочувствительных вагусных афферентов желудка и проксимальной части тонкого кишечника.

2. Факторы резорбтивного насыщения. В резорбтивном насыщении принимают участие хемо-чувствительные вагусные афференты и гастроинтестинальные гормоны пищеварительного тракта, которые информируют регуляторные центры о существующих в кишечнике концентрациях ценных питательных веществ (рис. 2). Кроме того, гастроинтестинальные гормоны играют значительную роль при долговременном насыщении. Таким образом, различные гормоны желудочно-кишечного тракта тормозно воздействуют на area posterma и стимулируют насыщение (рис. 2).

д) Ошибки в регуляции голода и сытости. Ожирение (obesitas) и истощение (нервная анорексия) в совокупности с приступами обжорства после произвольных периодов голодания (нервная булимия) имеют биологические и психологические причины.

1. Анорексия и булимия. Отказ от пищи, который приводит к истощению, и стремление вызвать рвоту после ее приема (булимия) намного чаще встречаются у девочек или молодых девушек среднего и высшего слоев. Их возникновение первично вызвано культурно-психологическим страхом перед лишним весом и потерей идеальной стройности. Оба нарушения постоянно провоцируются диетой.

Биологические последствия избыточного голодания, которые не связаны с психологическим нарушением, представляют непосредственную угрозу и поддерживают замкнутый круг голодания и ощущение успешности (оставаться стройной): во время голодания повреждаются эндокринные системы (прежде всего гипофиз и надпочечники), а также системы, управляющие половыми и репродуктивными функциями. Иногда наблюдается даже потеря мозгового вещества. Эти изменения вызывают негативные долговременные последствия (психические нарушения, продолжительные проблемы с массой тела) почти у 30% пациентов. Предполагается, что психические и органические последствия этих повреждений облегчают сохранение строгих правил голодания.

2. Лишний вес и ожирение как проблема медицины и здравоохранения. Лишний вес и ожирение являются отражением патологической регуляции энергетического обмена, голода и сытости. Оба процесса можно количественно определить с помощью индекса массы тела — ИМТ, когда масса тела в килограммах делится на рост в метрах в квадрате — кг/м². ИМТ пропорционален объему жировой ткани. Согласно эпидемиологическим исследованиям ВОЗ, следующие значения ИМТ соотносятся с классификацией массы тела как нормальные или патологические:

ИМТ высоко коррелирует с частотой возникновения определенных заболеваний, например сердечно-сосудистой системы (артериальная гипертензия, ишемическая болезнь сердца), диабета 2-го типа, заболеваний суставов и позвоночника. Распространенность возникновения ожирения (ИМТ > 30) в индустриально развитых странах в 2000 г. составляла примерно 15-20% и предположительно увеличится к 2025 г. на 30-40%. Если не предпринять терапевтические меры, то предсказанное развитие истощит финансовые возможности любой системы здравоохранения.

Важный способ остановить эту тенденцию заключается в том, чтобы на основе знаний о нейронных, нейроэндокринных, молекулярных, психобиологических и социальных механизмах регуляции энергетического обмена, голода и сытости разработать превентивные и терапевтические меры.

3. Патологический лишний вес (adipositas). Иной является ситуация с лишним весом. Биологические и наследственные факторы уровня обмена веществ играют при этом большую роль, но из-за постоянной диеты и голодания происходит долговременный рост массы тела, и этим проблема усугубляется. Диеты часто приводят к феномену «цикличности»: после каждого снижения веса с помощью диеты масса тела увеличивается из-за возвращения к старым пищевым привычкам. Конечно, у человека с лишним весом нетто приема пищи превышает израсходованную энергию; однако люди с лишним весом принимают в основном едва ли больше калорий, чем люди с нормальным весом.

Исследования, проведенные на раздельно выросших однояйцовых близнецах, показывают, что уровень обмена веществ и выделение тепла в покое, расход энергии при движении и предпочтения, связанные с пищей (состоящей из углеводов, протеинов и жиров), проявляют генетическую предрасположеннность на 50-80%. Толстые люди зачастую являются более эффективными «пользователями», которые откладывают свои превышенные калории в хранилище долговременных жиров и меньше перерабатывают их в тепло. Из этого следует, что мозг человека с лишним весом нечувствительно реагирует на сигналы насыщения, инсулин и лептин и не может вовремя завершить прием пищи.

е) Коротко:

1. Гомеостатическая регуляция голода и сытости. Голод и сытость тесно связаны с гомеостатической регуляцией резервов энергии организма и потребления пищи. Эти физические ощущения представлены в висцеральной сенсорной коре (островковой коре) с другими висцеральными ощущениями. Гомеостатическая регуляция модулируется дофаминергической мезолимбической системой и находится под контролем висцеральной коры. Эти влияния могут в ходе конкуренции побеждать гомеостатические процессы насыщения.

2. Пререзорбтивное и резорбтивное насыщение. Пререзорбтивное и резорбтивное насыщение обеспечивают хорошо налаженный по времени прием пищи:

• Раздражение обонятельных, вкусовых и механических рецепторов носоротоглоточной полости, пищевода и, вероятно, жевательного аппарата само по себе способствует пререзорбтивному насыщению.

• В резорбтивном насыщении принимают участие химически чувствительные афференты и гастроинтестинальные гормоны пищеварительного тракта, которые информируют регуляторные центры о содержании в кишечнике ценных питательных веществ.

Ошибки гомеостатической регуляции и ее подчиняющей модуляции приводят к появлению лишнего веса (adipositas) или анорексии (истощению).

- Вернуться в раздел "Физиологии человека"

Редактор: Искандер Милевски. Дата публикации: 7.1.2025