Новые данные о центрах голода и насыщения

Постепенно выяснилось, что вентромедиальный гипоталамус вряд ли можно представлять только центром насыщения в традиционном понимании, а механизм гиперфагии, развивающейся после его разру­шения, гораздо сложнее, чем казалось поначалу. Выяснилось, что раз­рушение вентромедиального гипоталамуса обычно сопровождается повышенной секрецией инсулина, который собственно и стимулирует образование жира из глюкозы. Это приводит к понижению уровня са­хара в крови, животные начинают есть, но инсулин и этот, вновь по­ступивший сахар превращает в жир. Оказалось, что высокий уровень инсулина связан со стимуляцией поджелудочной железы блуждающим нервом: если перерезать веточку этого нерва, идущую к железе, то гиперфагия, возникающая после разрушения вентромедиального ги­поталамуса, исчезнет, а ожирение не возникнет.

Кроме того, было установлено, что при разрушении вентроме­диального гипоталамуса традиционно принятым способом повреж­дается ещё и большой пучок идущих к нему норадренэргических волокон, тела которых расположены в паравентрикулярных ядрах гипоталамуса. Если же повредить только эти ядра или норадренэрги-ческие волокна, направляющиеся к вентромедиальному гипоталаму­су, то тоже возникнет гиперфагия и ожирение: выходит, что центром насыщения являются и эти структуры? Микроинъекция в паравентрикулярные ядра различных нейротрансмиттеров (норадреналин, ГАМК, нейропептид Y, галанин, опиоидные пептиды) стимулирует последующее потребление пищи, причём одни трансмиттеры скло­няют животное к пище богатой углеводами, а другие - жирами. В связи с этим можно предположить, что различные вещества ослаб­ляют сигнал насыщения либо углеводами, либо жирами.

Не всё оказалось просто и с центром голода в латеральном гипо­таламусе. При его разрушении, как правило, повреждаются проходя­щие поблизости чувствительные волокна тройничного нерва, доставляющие информацию ото рта и лица, а в настоящее время известно, что одна лишь перерезка волокон этого нерва ведёт к нарушениям пищевого поведения у крыс. В ряде случаев при разрушении лате­рального гипоталамуса повреждали и окружающие структуры базального переднего мозга и вентральную часть бледного шара, а такие нарушения сами по себе приводят к изменению пищевого поведе­ния, которое выражается, например, в появлении отвращения к привлекательному корму, в частности к сахару. Кроме того, надо учесть и почти неизбежное повреждение дофаминэргических волокон, при­надлежащих мезолимбической системе, а они, как известно, имеют отношение к получению удовольствия от принимаемой пищи. Мож­но говорить и о том, что разрушение латерального гипоталамуса при­водит не только к афагии, но и к адипсии (прекращению питья), и к целому спектру моторных нарушений и общему дефициту реакций. Какова же во всём этом роль самих нейронов латерального гипо­таламуса? На этот вопрос, кажется, удалось ответить, когда их нача­ли разрушать химическим способом: локальной инъекцией веществ, избирательно повреждающих только тела нейронов и не действую­щих на соседние волокна. Оказалось, что и в этом случае у животных развивается афагия. Дальнейшие исследования позволили обнаружить в латеральном гипоталамусе нейроны, которые активируются вку­сом новой пищи, но утрачивают активность при её многократном приёме. Нейроны ещё одной разновидности возбуждаются при од­ном лишь виде пищи, но со временем начинают реагировать и на нейтральные стимулы, если они постоянно сопровождают еду. Это указывает на участие таких нейронов в формировании долговремен­ной памяти, лежащей в основе образования условных рефлексов.

13.9.4. Факторы, определяющие пищевое поведение Если попытаться суммировать результаты многочисленных и многолетних исследований вопроса о том, чем же активируется центр голода, то следует учесть все известные сигналы, на которые он мо­жет реагировать (рис. 13.10). Это и прямое действие сниженного уров­ня сахара на нейроны латерального гипоталамуса, и поступающая к ним афферентная информация от периферических глюкорецепторов, обнаруженных в печени, желудке и тонком кишечнике. Это и аффе­рентные сигналы от механорецепторов пустого желудка. Но это и влияния на гипоталамус других структур мозга, активированных множеством факторов, так или иначе, связанных с приёмом пищи (особый вкус, запах, внешний вид, сервировка стола, привычное вре­мя, наличие компании и т.д.)- Мы ещё вернёмся к этому вопросу при обсуждении долговременной регуляции пищевого поведения липо-статическим механизмом.

Что приводит к активации центра насыщения? Во-первых, жева­ние и глотание пищи - информация об этом поступает от вкусовых и температурных рецепторов рта, от мышечных механорецепторов Даже при мнимом кормлении, когда проглатываемая пища не попа­дает в желудок (что происходит после оперативного выведения пищевода наружу), животные не едят беспрерывно, если им предостав­лена возможность брать пищу без ограничений. Во-вторых, растяже­ние пищей желудка и соответствующая стимуляция механорецепто-ров. В-третьих, действие образующихся при расщеплении пищи продуктов на хеморецепторы, находящиеся в тонком кишечнике. В-чет­вёртых, повышение уровня сахара в крови, оказывающее прямое влия­ние на нейроны гипоталамуса. В-пятых, попадающие в кровь мест­ные гормоны желудочно-кишечного тракта, такие, как холецистоки-нин, бомбезин, соматостатин и т.п.: известно, что их введение голодным крысам уменьшает потребление пищи.

Однако, несмотря на существование такого количества ограничи­телей приёма пищи, немногие люди способны отказаться от предло­женного высококалорийного лакомства, даже если они совершенно не испытывают голода. Так поступают не только люди: в одном из экспе­риментов крысам сразу после обычного кормления, когда животные насыщались и прекращали есть корм, давали хлеб или шоколад - от этих продуктов крысы не отказывались. Опыт продолжался 120 дней, в течение которых подопытные крысы потребляли примерно на 84% боль­ше калорий, чем при обычном питании. В результате за время экспери­мента их вес увеличился на 49%. В развитых странах процент людей, имеющих избыточный вес, очень высок, в США, например, среди взрослых излишний вес имеет каждый третий, а около 12% населения просто страдают от ожирения. Как это увязывается с представлением о задан­ном значении веса и липостатическом механизме его регуляции?

В 1994 году было обнаружено, что при увеличенном образова­нии жира в жировой ткани образуется лептин - гормон, уменьшаю­щий активность центра голода в латеральном гипоталамусе и таким путём снижающий потребление пищи. Количество образующегося лептина регулируется с помощью обратной связи: если вводить его в организм, то жировая ткань уменьшит образование собственного гор­мона. Тогда возникло предположение, что ожирение может быть след­ствием дефектов системы лептиновой регуляции, связанных с нару­шениями образования лептина или снижением чувствительности к нему нейронов гипоталамуса. Однако проверка этой гипотезы пока­зала, что лептиновая система у тучных людей не нарушена.

А как влияет изобилие доступной пищи на образование лептина? В одном из экспериментов лептин вводили двум группам крыс, отличавшихся характером питания в течение трёх дней до введения гормо­на. Крысам одной группы давали столько еды, сколько они могли съесть, крысы второй группы получали половину от этого количест­ва, т.е. оказывались на полуголодном пайке. Выяснилось, что введе­ние лептина полуголодным крысам не влияет на образование гормо­на в жировой ткани: он продолжает там вырабатываться, а значит, их лептиновая система не зависит от внешних воздействий, а их аппе­тит не повышается. При пищевом изобилии крысы реагируют на введение лептина понижением образования собственного гормона. Их лептиновая система становится чувствительной к внешним фак­торам, и соответственно их аппетит поддаётся стимулированию. Другими словами, у тощих крыс аппетит оказывается меньшим по сравнению с толстыми, а это означает, что лептиновая система ус­певает приспособиться к новым условиям всего за три дня пере­едания.

В силу каких причин такая перестройка может произойти у че­ловека? Ответить на этот вопрос можно, пожалуй, с помощью всего лишь одной цитаты: «Блины были такие великолепные, что выра­зить вам не могу, милостивый государь: пухленькие, рыхленькие, румяненькие. Возьмёшь один, чёрт его знает, обмакнёшь его в горя­чее масло, съешь -другой сам в рот лезет. Деталями, орнаментами и комментариями были: сметана, свежая икра, сёмга, тёртый сыр. Вин и водок целое море. После блинов осетровую уху ели, а после ухи куропаток с подливкой. Так укомплектовались, что папаша мой тай­ком расстегнул пуговки на животе...» (А. П. Чехов).

Можно ли утверждать, что люди только тогда садятся к столу, когда у них снижается уровень сахара в крови? Конечно, нет. В лю­бом здоровом организме всегда достаточно энергетических запасов и есть механизмы саморегуляции, которые могут эти запасы моби­лизовать для поддержания необходимого уровня глюкозы. Непрерыв­ное наблюдение за уровнем сахара в крови крыс, осуществляемое с помощью постоянного внутривенного катетера, показало, что он от­клоняется от среднего значения не более, чем на 1-2%. Но, если кор­мить крыс всегда в одно и то же время, то примерно за 10 минут до подачи еды уровень сахара снижается примерно на 8%. Такого сни­жения нет, если дать крысам еду неожиданно, в неурочное время. Оказалось, что причиной снижения уровня сахара перед ожидаемой едой является повышение секреции инсулина, что можно рассмат­ривать, как реакцию на намерение принять пищу. Примечательно, что если ожидаемая пища не поступит, секреция инсулина, и уровень сахара вскоре вернутся к обычному среднему значению.

Таким образом, есть механизмы гомеостатического регулирова­ния, способные сохранять постоянное значение сахара, а возможно и аминокислот, при разных пищевых рационах и разных моделях пи­тания, от которых непосредственно зависит количество образующе­гося жира и масса тела. Заданный вес может меняться под влиянием меняющейся структуры питания и устанавливаться на новом уровне. В таких случаях со временем опять устанавливается баланс между энерготратами и количеством поступающих питательных веществ, но уже при новом заданном значении.