Гуморальная регуляция пищевого поведения: устоявшиеся и новые концепции

Понимание мотивационных факторов, определяющих выбор продуктов и особенности питания, важно для борьбы с эпидемиями ожирения, диабета и сердечно-сосудистых заболеваний. Пищевое поведение находится под контролем сложной системы, которая включает взаимодействие центральных и гуморальных звеньев регуляции. В обеспечении центральных механизмов ключевую роль играют кора и зоны вознаграждения в лимбической системе («гедоническая» регуляция), в которых анализируются стимулы, поступающие из окружающей среды: пищевые (внешний вид, вкус, запах пищи), непищевые (эмоциональный дискомфорт, стресс), и гипоталамус, стимуляция вентромедиальных ядер которого сопровождается снижением аппетита, а стимуляция латеральных – усилением. Ведущую роль в обеспечении гуморальной (гомеостатической, периферической) регуляции играют гормоны желудочно-кишечного тракта и жировой ткани, обладающие орексигенными или анорексигенными эффектами, среди них: грелин, глюкагон-подобный пептид, обестатин, лептин, холецистокинин, глюкозозависимый инсулинотропный полипептид, секретин, пептид тирозин-тирозин, инсулин, инсулиноподобный пептид, нейротензин, субстанция Р и многие другие. Энтероэндокринные клетки различаются по распределению в желудочно-кишечном тракте, от желудка до прямой кишки и включают различные физиологические реакции на каждом этапе пищеварительного процесса. Использование методов нейровизуализации для демонстрации специфических реакций в ответ на пищевой стимул позволяет подтвердить существующие гуморальные нарушения на уровне «кишечник – мозг». Изучение гормонов пищевого поведения помогает объяснить, почему существует тяготение к определенному выбору продуктов, как модифицировать это поведение и пищевые предпочтения. Знание биологических механизмов, управляющих пищевым поведением, поможет обеспечить эффективность лечения ожирения и связанных с ним расстройств. Инъекция гормонов, регулирующих пищевое поведение, сопровождается активацией соответствующих участков мозга, участвующих в регуляции пищевого поведения. Персонализированная медицина, направленная на поведенческую и фармакологическую коррекцию нарушений гормонального статуса, является перспективной современной медицинской практикой. Цель обзора – представить новые научные данные о нейрогуморальных механизмах в формировании пищевого поведения.

1. Кучма В. Р., Горелова Ж. Ю. Оценка полноценности и адекватности питания, коррекция фактического пищевого рациона: Учебно-методическое пособие. 2014 г.

2. World Health Organization. Obesity: preventing and managing the global epidemic. 1997, Geneva: WHO.

3. Kemps E., Herman C. P., Hollitt S., et al. The role of expectations in the effect of food cue exposure on intake // Appetite. 2016; 103: 259-264. DOI: 10.1016/j.appet.2016.04.026.

4. Travagli R. A., Anselmi L. Vagal neurocircuitry and its influence on gastric motility // Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology. 2016; 13 (7): 389-401. DOI: 10.1038/nrgastro.2016.76.

5. Ziauddeen H., Alonso-Alonso M., Hill J. O., et al. Obesity and the Neurocognitive Basis of Food Reward and the Control of Intake // Advances in Nutrition. 2015; 6 (4): 474-486. DOI: 10.3945/an.115.008268.

6. Engel J. A., Jerlhag E. Role of Appetite-Regulating Peptides in the Pathophysiology of Addiction: Implications for Pharmacotherapy // CNS Drugs. 2014; 28 (10): 875-886. DOI: 10.1007/s40263-014-0178-y.

7. Adamska E., Ostrowska L., Górska M., Krętowski A. The role of gastrointestinal hormones in the pathogenesis of obesity and type 2 diabetes // Gastroenterology Review. 2014; 2: 69-76. DOI: 10.5114/pg.2014.42498.

8. Howick K., Griffin B., Cryan J., Schellekens H. From Belly to Brain: Targeting the Ghrelin Receptor in Appetite and Food Intake Regulation // International Journal of Molecular Sciences. 2017; 18 (12): 273. DOI: 10.3390/ijms18020273.

9. Shiiya T. Plasma Ghrelin Levels in Lean and Obese Humans and the Effect of Glucose on Ghrelin Secretion // J. Clin. Endocrinol. Metab. 2002; 87 (1): 240-244. DOI: 10.1210/jcem.87.1.8129.

10. Nakazato M., Murakami N., Date Y., et al. A role for ghrelin in the central regulation of feeding // Nature. 2001; 409: 194-198.

11. Callahan H. S., Cummings D. E., Pepe M. S., Breen P. A., Matthys C. C., Weigle D. S. Postprandial suppression of plasma ghrelin level is proportional to ingested caloric load but does not predict intermeal interval in humans // J Clin Endocrinol Metab. 2004; 89: 1319-1324.

12. St-Pierre D. H., Rabasa-Lhoret R., Lavoie M. E., et al. Fiber intake predicts ghrelin levels in overweight and obese postmenopausal women. European journal of endocrinology // European Federation of Endocrine Societies. 2009; 161 (1): 65-72. DOI: 10.1530/eje-09-0018.

13. St-Pierre D. H., Karelis A. D., Coderre L., et al. Association of Acylated and Nonacylated Ghrelin with Insulin Sensitivity in Overweight and Obese Postmenopausal Women // J. Clin. Endocr. Metab. 2007; 92 (1): 264-269. DOI: 10.1210/jc.2006-1603.

14. Mannucci E., Tesi F., Ricca V., et al. Eating behavior in obese patients with and without type 2 diabetes mellitus // Int. J. Obes. 2002; 26 (6): 848-853. DOI: 10.1038/sj.ijo.0801976.

15. Blevins J. E., Stanley B. G., Reidelberger R. D. Brain regions where cholecystokinin suppresses feeding in rats // Brain Res. 2000; 860: 1-10.

16. Crespi F. The role of cholecystokinin (CCK), CCK-A or CCK-B receptor antagonists in the spontaneous preference for drugs of abuse (alcohol or cocaine) in naive rats // Methods Find Exp Clin Pharmacol. 1998; 20: 679-697.

17. Bowers M. E., Choi D. C., Ressler K. J. Neuropeptide regulation of fear and anxiety: Implications of cholecystokinin, endogenous opioids, and neuropeptide // Y. Physiol Behav. 2012; 107: 699-710.

18. Ronveaux C. C., Tomé D., Raybould H. E. Glucagon-Like Peptide 1 Interacts with Ghrelin and Leptin to Regulate Glucose Metabolism and Food Intake through Vagal Afferent Neuron Signaling // The Journal of Nutrition. 2015; 145 (4): 672-680. DOI: 10.3945/jn.114.206029.

19. Covasa M., Swartz T. The Role of Glucagon-Like Peptide-1 (Glp-1) in Eating Behavior. 2011: 189-201. DOI: 10.1007/978-0-387-92271-3_14.

20. Rask E., Olsson T., Soderberg S., et al. Impaired Incretin Re-sponse After a Mixed Meal Is Associated With Insulin Resistance in Nondiabetic Men // Diabetes Care. 2001; 24 (9): 1640-1645. DOI: 10.2337/diacare.24.9.1640.

21. Mietlicki-Baase E. G., Ortinski P. I., Rupprecht L. E., Olivos D. R., Alhadeff A. L., Pierce R. C., Hayes M. R. The food intake-suppressive effects of glucagon-like peptide-1 receptor signaling in the ventral tegmental area are mediated by AMPA/kainate receptors // Am J Physiol Endocrinol Metab. 2013; 305: E1367-E1374.

22. Vallöf D., Vestlund J., Jerlhag E. Glucagon-like peptide-1 receptors within the nucleus of the solitary tract regulate alcohol-mediated behaviors in rodents // Neuropharmacology. 2019; 149: 124-132.

23. Tuesta L. M., Chen Z., Duncan A., Fowler C. D., Ishikawa M., Lee B. R., Liu X. A., Lu Q., Cameron M., Hayes M. R., Kamenecka T. M., Pletcher M., Kenny P. J . GLP-1 acts on habenular avoidance circuits to control nicotine intake // Nature Neurosci. 2017; 20: 708-716.

24. Fortin S. M., Lipsky R. K., Lhamo R., Chen J., Kim E., Borner T., Schmidt H. D., Hayes M. R. GABA neurons in the nucleus tractus solitarius express GLP-1 receptors and mediate anorectic effects of liraglutide in rats // Sci Translat Med. 2020; 12: eaay8071.

25. Basolo A., Heinitz S., Stinson E. J, Begaye B., Hohenadel M., Piaggi P., Krakoff J., Votruba S. B. Fasting glucagon-like peptide 1 concentration is associated with lower carbohydrate intake and increases with overeating // J Endocrinol Invest. 2019; 42: 557-566.

26. Chao A. M., Wadden T. A., Walsh O. A., Gruber K. A., Alamuddin N., Berkowitz R. I., Tronieri J. S. Effects of liraglutide and behavioral weight loss on food cravings, eating behaviors, and eating disorder psychopathology // Obesity. 2019; 27: 2005-201.

27. Zhang J. V., Ren P. G., Avsian-Kretchmer O., et al. Obestatin, a peptide encoded by the ghrelin gene, opposes ghrelin’s effects on food intake // Science. 2005; 310: 996-999.

28. Baron M., Froguel P., Bonnefond A. Du nouveau dans la génétique des formes monogéniques d’obésité et son impact pour mieux en comprendre la physiopathologie [Something new in the genetics of monogenic obesity and its insights into pathophysiology] // Med Sci (Paris). 2020; 36 (10): 859-865. French. DOI: 10.1051/medsci/2020156. Epub 2020 Oct 7. PMID: 33026327.

29. Dockray G. J. Cholecystokinin and gut-brain signalling // Regul Pept. 2009; 155 (1-3): 6-10.

30. Buchan A. M., Polak J. M., Capella C., Solcia E., Pearse A. G. Electronimmunocytochemical evidence for the K cell localization of gastric inhibitory polypeptide (GIP) in man // Histochemistry. 1978; 56: 37-44.

31. Nam Koong C., Kim M. S., Jang B. T., Lee Y. H., Cho Y. M., Choi H. J. Central administration of GLP-1 and GIP decreases feeding in mice // Biochem Biophys Res Commun. 2017; 490: 247-252.

32. Cui J., Shang A., Wang W., Chen W. Rational design of a GLP-1/GIP/Gcg receptor triagonist to correct hyperglycemia, obesity and diabetic nephropathy in rodent animals // Life Sci. 2020; 260: 118339.

33. Svendsen B., Capozzi M. E., Nui J., Hannou S. A., Finan B., Naylor J., Ravn P., D'Alessio D. A., Campbell J. E. Pharmacological antagonism of the incretin system protects against diet-induced obesity // Mol Metab. 2020; 32: 44-55.

34. Bayliss W. M., Starling E. H. The mechanism of pancreatic secretion // J Physiol. 1902; 28: 325-353.

35. Charlton C. G., O'Donohue T. L., Miller R. L., Jacobowitz D. M. Secretin immunoreactivity in rat and pig brain // Peptides. 1981; 2 (Suppl 1): 45-49.

36. Anil M. H., Forbes J. M. Effects of insulin and gastro-intestinal hormones on feeding and plasma insulin levels in sheep // Hormone Metab Res. 1980; 12: 234-236.

37. Cheng C. Y., Chu J. Y., Chow B. K. Central and peripheral administration of secretin inhibits food intake in mice through the activation of the melanocortin system // Neuropsychopharmacology. 2011; 36: 459-471.