Neil F. Shay, Heather F. Mangian, Neurobiologia comportamentului alimentar influențat de zinc, Jurnalul de nutriție, volumul 130, numărul 5, mai 2000, paginile 1493S - 1499S, https://doi.org/10.1093/jn/130.5 .1493S

influențat

ABSTRACT

Zincul este un nutrient esențial care este necesar la oameni și animale pentru multe funcții fiziologice, inclusiv funcția imună și antioxidantă, creșterea și reproducerea. Multe aspecte ale anorexiei induse de deficiența de zinc au fost bine studiate la animale experimentale, în special la șobolanul de laborator. Există dovezi care sugerează că deficiența de zinc poate fi intim implicată cu anorexia la om: dacă nu ca o cauză inițiativă, atunci ca un factor de accelerare sau exacerbare care poate aprofunda patologia anorexiei. Prezenta revizuire descrie cercetări recente care investighează relația dintre deficiența de zinc și reglarea aportului alimentar, împreună cu progresele în înțelegerea consumului de alimente și a sistemelor de reglare a greutății corporale. Pentru recenzii mai cuprinzătoare ale nutriției și deficienței de zinc, cititorii sunt consultați celelalte recenzii din acest volum și textul recenziei din Mills (1989) O revizuire excelentă axată exclusiv pe starea zincului și consumul de alimente a fost prezentată de O'Dell și Reeves (1989).

Deficitul de zinc

Dintre multe, există două studii clasice pe care le menționăm, care oferă un rezumat excelent al constatărilor timpurii referitoare la efectul deficitului de zinc asupra consumului de alimente (Chesters și Quarterman, 1970; Chesters și Will, 1973). Aceste constatări includ reducerea aportului în timpul deficienței de zinc, identificarea unui ciclu de 3-4 zile de aport variabil (descris în detaliu de Tamaki și colab. 1995), șobolanii cu deficit de zinc care hrănesc forțat sunt în detrimentul sănătății lor, reducerea conținutul de proteine ​​(sau conținutul de aminoacizi esențiali) din dieta experimentală poate afecta nivelurile de aport, suplimentarea cu zinc restabilește rapid nivelurile normale de aport la șobolani, iar șobolanii cu deficit de zinc mănâncă de mai puține ori pe parcursul zilei, dar când mănâncă, consumă - mese dimensionate comparativ cu șobolanii martor. Poate exista o legătură între deficiența de zinc și proteinele dietetice sau nivelurile de aminoacizi; cu toate acestea, lipsește încă o teorie completă care să descrie modul în care sunt legate deficiența de zinc și metabolismul proteinelor.

Anorexie și deficit de zinc la om.

Reglementarea apetitului.

Sistemul de reglare a apetitului constă atât din sisteme periferice, cât și din sisteme centrale. Feedback-ul de la periferie la creier implică feedback neuronal, de exemplu, de către nervul vag, precum și factori transmisibili de sânge, inclusiv metaboliți și hormoni, care pot afecta funcția creierului. Am ales să ne concentrăm asupra efectelor centrale ale deficitului de zinc în cadrul sistemului de reglare a apetitului. Această concentrare nu este menită să reducă contribuția periferiei la anorexia indusă de deficitul de zinc. Într-adevăr, mulți investigatori au arătat efectele deficienței de zinc asupra fiziologiei intestinului, adiposului și a altor țesuturi care pot furniza în cele din urmă un semnal creierului care este transdus în anorexie (vezi, de exemplu, Taneja și Arya 1992). Cu toate acestea, o ipoteză largă care ghidează cercetarea noastră este că, indiferent dacă leziunile primare ale deficitului de zinc sunt periferice sau centrale, semnalele pentru reducerea aportului sunt în cele din urmă integrate sau coordonate de mecanisme centrale. Acesta a fost motivul cercetării din laboratorul nostru care se concentrează pe efectele centrale în timpul deficitului de zinc.

În anii 1970, Wurtman, Fernstrom și colegii au stabilit că concentrațiile alimentare de tirozină și triptofan ar putea afecta sinteza și concentrațiile neurotransmițătorilor norepinefrină și serotonină. La rândul lor, concentrațiile centrale afectate de dietă ale acestor neurotransmițători ar putea afecta starea relativă a apetitului/sațietății unui individ (Fernstrom și colab. 1973; Fernstrom și Wurtman 1972; 1974; Gibson și Wurtman 1976; Wurtman și colab. 1974, 1978) . Aceste descoperiri i-au determinat pe cercetătorii nutriționali să conecteze deficiența de zinc, aportul de aminoacizi din dietă și anorexia (discutată mai târziu). În 1980 s-a raportat că norepinefrina a avut o influență profundă asupra comportamentului hrănitor în anumite locuri din hipotalamus. Leibowitz și Brown (1980) au raportat că neurotransmițătorul predominant inhibitor norepinefrina a avut un puternic efect stimulator asupra consumului de alimente. Când norepinefrina exogenă a fost administrată în nucleul paraventricular (PVN) al hipotalamusului, aportul alimentar pe termen scurt a crescut.

Deficitul de zinc și reglarea aportului alimentar.

O limitare importantă a multor studii menționate a fost că concentrațiile de metaboliți ai creierului, cum ar fi aminoacizii sau catecolaminele, au fost determinate ca o concentrație obținută dintr-un omogenat de țesut excizat obținut după uciderea animalelor. De exemplu, atunci când se ia în considerare efectul catecolaminelor, este important să se ia în considerare secreția activă din țesut, pe lângă conținutul total de țesut. Dacă un defect celular datorat deficitului de zinc a dus la o afectare a procesului secretor, de exemplu, metodele descrise anterior nu ar putea detecta acest rezultat. De fapt, dacă procesul de secreție a fost afectat, este posibil ca neuronii să încerce să compenseze un efect redus al secreției de catecolamină prin creșterea sintezei celulare a acestor factori. Omogenizarea țesuturilor ar reflecta apoi incorect efectul catecolaminelor în timpul deficitului de zinc. În aceste studii anterioare, contribuția receptorilor la fiziologia celulară este în mare parte ignorată.

Recent, am investigat comportamentul consumului de alimente al șobolanilor cu deficit de zinc folosind un sistem cu două alegeri similar cu cel descris de Reeves și O'Dell (1981). Le-am modificat designul pentru a utiliza proteine ​​din albuș de ou și amestecuri de aminoacizi purificați, mai degrabă decât proteina din soia utilizată în studiul lor. Interesant este că am găsit două diferențe majore între studiile noastre și munca lor anterioară. În primul rând, nu am putut, în niciun caz, să facem șobolani învechiți Sprague-Dawley să aleagă o cantitate măsurabilă de dietă care conține 50% proteine. Astfel, după o serie de studii pilot, am pregătit diete cu două alegeri care conțin 10 sau 30% proteine ​​(sau aminoacizi) pentru ca șobolanii să aleagă. În al doilea rând, în patru studii separate și complete, câte două folosind proteine ​​de albuș de ou și amestecuri complete de aminoacizi, nu am găsit dovezi că șobolanii pot reduce selectiv aportul de proteine ​​în timpul deficitului de zinc (Shay și colab. 1998).

Selvais și colab. (1997) au raportat, de asemenea, niveluri mai scăzute de ARNm hipotalamic de galanină (P Kennedy și colab. (1998), concentrațiile de galanină în PVN au fost cu aproximativ 120% mai mari (P Mangian și colab., 1998; Ott și Shay, 1998) și la oameni, ( Mantzoros și colab. 1998, Ryan și colab. 1998. Rezultatele tuturor acestor studii sunt pe deplin consistente. Concentrațiile circulante de leptină sunt reduse în timpul deficitului de zinc la șobolan (Mangian și colab. 1998) și la om (Mantzoros și colab. 1998 1998, Ryan și colab. 1998. Această reducere pare a se datora atât scăderii cantității de grăsime corporală prezentă în timpul deficitului de zinc (Mangian și colab. 1998), cât și scăderii cantității de leptină produsă pe gram de adipos țesut (Ott și Shay, 1998) Nivelurile reduse de leptină ca urmare a deficitului de zinc susțin rapoartele lui Lee și colab. (1998) și Selvais și colab. (1997), care arată creșteri ale NPY hipotalamic. Nivelurile circulante de leptină și hipotalamic NPY este recunoscut a fi invers legat (Schwartz și colab. 1996). Reduceri ale leptinei în timpul z deficiența de inc este probabil baza pentru o nouă ipoteză referitoare la deficiența de zinc la disfuncția reproductivă. Odată cu descoperirea receptorilor de leptină în țesuturile reproductive (Barash și colab. 1996), o reducere a nivelurilor de leptină din cauza deficitului de zinc poate ajuta la explicarea de ce anumiți parametri reproductivi specifici, cum ar fi concentrațiile serice de testosteron (Om și Chung, 1996), sunt reduse. prin deficit de zinc. Rezultatele lui Mantzoros și colab. (1998) și Ryan și colab. (1998) ambele demonstrează că deficitul de zinc reduce concentrațiile de leptină la oameni, sugerând că această constatare va fi importantă din punct de vedere clinic.

Deoarece secreția de leptină din țesutul adipos este redusă prin deficiența de zinc (Ott și Shay, 1998) și acțiunea insulinei este un factor major care stimulează sinteza și secreția de leptină (Barr și colab. 1997), presupunem că o reducere a efectului de insulină din cauza deficitului de zinc poate fi parțial responsabilă pentru reducerea leptinei. Din studiile noastre, am obținut alte date care sugerează că acțiunea insulinei este redusă în timpul deficitului de zinc (Kennedy și colab. 1998). Această ipoteză nu este deosebit de nouă: multe studii din anii 1970 au investigat legătura dintre deficiența de zinc și rezistența la insulină. Dovezi recente la oameni (Song și colab. 1998) și la șobolani (Tobia și colab. 1998) sugerează că conexiunea poate fi importantă și merită revizuită. Dacă se găsește, o relație între deficiența de zinc și căile de transducție a semnalului insulinei sau transducția semnalului în general, poate ajuta în cele din urmă să explice multe dintre patologiile fiziologice asociate cu deficiența de zinc.

Această ipoteză se poate referi la lucrările recente raportate de O'Dell, MacDonald și colegii săi (Browning și O'Dell 1995, 1998; MacDonald și colab. 1998). În linii mari, una dintre ipotezele avansate de această echipă de cercetare a fost că deficiența de zinc poate produce un defect primar legat de creștere și că eșecul de creștere datorat deficitului de zinc poate produce un semnal transdus în cele din urmă în anorexie. Administrarea de progestine (Browning și colab. 1998) și contribuțiile deficitului de zinc la defectele căilor de semnalizare a N-metil-D-aspartatului și a factorului de creștere asemănător insulinei (Browning și O'Dell 1995, MacDonald și colab. 1998) au fost anchetate. Încă nu este clar modul în care afectarea creșterii se alimentează înapoi la hipotalamus. Acest lucru se poate întâmpla prin intermediul unui mesaj vagal sau transmis de sânge. De asemenea, se pare că nu s-a demonstrat clar dacă afectarea creșterii are loc înainte sau după începerea anorexiei. Întrebările adresate de acest grup de cercetare sunt importante, iar cercetarea continuă va oferi răspunsuri importante.

Direcții viitoare și priorități pentru cercetare

Înțelegerea mecanismelor care cauzează anorexia este o provocare descurajantă. Interacțiunile dintre factorii genetici, metabolismul și factorii neurali vor trebui examinate pentru a înțelege pe deplin această patologie complexă. Studiile fiziologice in vivo sunt esențiale pentru a înțelege contribuția modificării neuropeptidelor și a neurochimiei la anorexie. Utilizarea agoniștilor și a antagoniștilor față de factorii neuronali este esențială. În cadrul hipotalamusului, se pare că galanina este reglată în mod normal cu aportul redus de anorexie indusă de deficitul de zinc, în timp ce NPY este reglementat în opoziție cu aportul scăzut. O rezistență la NPY poate exista în timpul deficitului de zinc; această posibilitate trebuie rezolvată. Posibile căi de explorare includ examinarea secreției celulare, transducția semnalului, procesarea peptidelor și reglarea unui număr mare de neuropeptide care reglează apetitul în timpul deficitului de zinc.

Faptul că anorexia nervoasă este relativ rară face ca studiul populațiilor ușor disponibile de pacienți să fie dificil în cel mai bun caz. Dacă se vor înregistra progrese în înțelegerea acestei tulburări, ar trebui să fie o prioritate sprijinirea identificării și studierii populațiilor umane, atât tinere, cât și bătrâne. În plus, sprijinul pentru dezvoltarea în continuare a modelelor animale de anorexie, inclusiv anorexia indusă de deficiența de nutrienți, ar trebui să ofere o perspectivă suplimentară asupra etiologiei acestei afecțiuni slab înțelese.