Η ισορροπία είναι απαραίτητη σε όλα τα πράγματα και βλέπουμε την ίδια αρχή στις προσπάθειες του σώματός μας να διατηρήσει τη μεταβολική ομοιόσταση. Στην ιδανική περίπτωση, η συμπεριφορά και ο μεταβολισμός συντονίζονται με ακρίβεια για να αποφευχθεί η υπερβολική διακύμανση του σακχάρου στο αίμα, ο κορεσμός του οξυγόνου και άλλες φυσιολογικές ανάγκες.
Μέχρι τώρα, ωστόσο, ελάχιστη έρευνα έχει γίνει για το πώς λειτουργούν οι ρυθμιστικές διαδικασίες στους ανθρώπους και για το ρόλο του εγκεφάλου στον έλεγχο της σωματικής ομοιόστασης. Ο νευροεπιστήμονας και ειδικός στον μεταβολισμό Marc Tittgemeyer και η ομάδα εργασίας του στο Ινστιτούτο Max Planck για την Έρευνα Μεταβολισμού είναι σε αποστολή να αλλάξουν αυτήν την κατάσταση. Η προσέγγισή του Tittgemeyer στις μελέτες είναι: δώστε στους εθελοντές διαφορετικά τρόφιμα, βάλτε τους να ολοκληρώσουν συμπεριφορικές εργασίες πριν φάνε και μετρήστε τα επίπεδα του αίματος στον ορό μαζί με τη δραστηριότητα των νευρικών κυττάρων στον εγκέφαλο.
Ο Tittgemeyer κοιτάζει μια φωτογραφία στην οθόνη του υπολογιστή του γραφείου του, τραβηγμένη στην παραλία του Μπράιτον το 1976. Εκατοντάδες άνθρωποι με μπικίνι και σορτς κολυμπούν και απολαμβάνουν τον ήλιο. Παρατηρείς αμέσως πόσο αδύνατοι είναι όλοι. Αυτή η φωτογραφία θα ήταν πολύ διαφορετική αν την τραβούσες τώρα, 50 χρόνια μετά.
Έξι φορές περισσότεροι άνθρωποι είναι παχύσαρκοι στις μέρες μας σε σχέση με τη δεκαετία του 1970. Στις χώρες του ΟΟΣΑ, περίπου οι μισοί ενήλικες και ένα στα έξι παιδιά είναι υπέρβαρα και η τάση αυξάνεται. Οι συνέπειες κάθε άλλο παρά αβλαβείς είναι και κυμαίνονται από δύσπνοια και προβλήματα στις αρθρώσεις μέχρι υψηλή αρτηριακή πίεση, διαβήτη και καρδιαγγειακές παθήσεις. Γιατί συνέβη;
Ο μεταβολισμός σε ισορροπία
Η διατήρηση της ισορροπίας είναι ζωτικής σημασίας για τη διατήρηση της υγείας του σώματός μας. Διάφορα σήματα λένε στο σώμα εάν τα επίπεδα ενέργειας και ενυδάτωσης εξακολουθούν να είναι σταθερά, και αυτά τα σήματα ενημερώνουν τον εγκέφαλο μέσω μιας ποικιλίας αισθητήρων. Για παράδειγμα, εάν υπάρχει ανισορροπία μεταξύ της πρόσληψης και της δαπάνης ενέργειας, το σώμα αντιδρά με πείνα. Όταν τρώμε, τα ευαίσθητα στην πίεση κύτταρα στο στομάχι σηματοδοτούν ότι το στομάχι είναι γεμάτο και ο εγκέφαλος δημιουργεί ένα αίσθημα κορεσμού για να μας εμποδίσει να φάμε υπερβολικά. Σκοπός των άλλων σημάτων όμως είναι η δημιουργία αποθεμάτων. Τα σήματα όμως μπορούν κάτω από ορισμένες καταστάσεις να χάσουν την ισορροπία τους, ωθώντας μας να λάβουμε περισσότερες θερμίδες από όσες χρειαζόμαστε.
Για να κατανοήσουμε το ευρέως διαδεδομένο πρόβλημα της παχυσαρκίας σήμερα, πρέπει να αναλογιστούμε το παρελθόν και πιο συγκεκριμένα, την εξελικτική ιστορία του ανθρώπινου μεταβολισμού. Ο εγκέφαλος και το σώμα μας σήμερα λειτουργούν όπως στους προγόνους μας. Δεν κολυμπούσαν σε λίμνες ζάχαρης ούτε μάζευαν σοκολάτες από τα δέντρα. Το φαγητό ήταν πενιχρό και οι άνθρωποι συχνά υπέφεραν από την πείνα. Ο άνθρωπος προσαρμόστηκε σε αυτές τις συνθήκες ζωής κατά τη διάρκεια των αιώνων. Η εξέλιξη δίδαξε στον εγκέφαλο και το σώμα ότι η τροφή δεν είναι πάντα διαθέσιμη. Όποτε υπήρχε άφθονη τροφή, μάθαμε να γεμίζουμε το στομάχι μας για την εποχή των ισχνών αγελάδων. Τα σήματα κορεσμού μπορεί να παρακαμφθούν, για παράδειγμα, με την ενεργοποίηση του συστήματος ανταμοιβής μας ακόμα κι αν το στομάχι είναι ήδη γεμάτο. Ο νευροδιαβιβαστής ντοπαμίνη παίζει σημαντικό ρόλο σε αυτό.
Ένα άλλο σύστημα σηματοδότησης εκτιμά το ενεργειακό περιεχόμενο ενός γεύματος και προετοιμάζει το σώμα αναλόγως πριν το στόμα δαγκώσει την πρώτη του μπουκιά. Τα νευρικά κύτταρα που βρίσκονται στον υποθάλαμο του εγκεφάλου, που ονομάζονται «νευρώνες πείνας», εμπλέκονται σε αυτή τη διαδικασία. Αυτά τα κύτταρα πυροδοτούν λίγο όταν είμαστε χορτάτοι. Αλλά όταν πεινάμε, γίνονται πολύ ενεργά. Οι νευρώνες της πείνας στα ποντίκια ηρεμούν αμέσως όταν αρχίζουν να τσιμπολογούν ένα κομμάτι σοκολάτας. Τα σήματα από ορμόνες που παράγονται στον καφέ λιπώδη ιστό και στο στομάχι και το πάγκρεας ρυθμίζουν επίσης το ενεργειακό ισοζύγιο του σώματος, αλλά αρχίζουν σβήνουν ακόμα και όταν τα ποντίκια μπορούν απλώς να μυρίσουν τη σοκολάτα, χωρίς να μπορούν να τη φάνε. Αυτό δείχνει ότι το σώμα, όταν αναμένει ότι θα φάει προετοιμάζεται ανάλογα. Ωστόσο, οι νευρώνες θα ξαναρχίσουν τη δραστηριότητα τους μετά από λίγο, εάν η σοκολάτα δεν καταλήξει στο στομάχι του ποντικιού.
Τι ρόλο παίζουν αυτά τα μεταβολικά σήματα, που έχουν προκύψει μέσω της εξέλιξης, στο σημερινό αυξανόμενο σωματικό βάρος παγκοσμίως; «Υπήρχαν αρκετές εικασίες σχετικά με αυτό, που κυμαίνονταν από την απομάκρυνση της κοινωνίας από τη σωματική εργασία μέχρι την ιδέα ότι τρώμε περισσότερο σήμερα από ό,τι στο παρελθόν», εξηγεί ο Tittgemeyer. «Γνωρίζουμε τώρα ότι ο πρωταρχικός παράγοντας πίσω από τη δραματική άνοδο της παχυσαρκίας είναι ότι τρώμε διαφορετικά σήμερα από ό,τι στο παρελθόν». Τα εξαιρετικά επεξεργασμένα προϊόντα, για παράδειγμα, ξεγελούν τα σήματα πείνας του σώματος με διάφορους τρόπους. Αυτά είναι συχνά τροφές με πολλές θερμίδες, όπως η έτοιμη πίτσα, από τα οποία 100 γραμμάρια περιέχουν περίπου πέντε φορές περισσότερες θερμίδες από ό,τι 100 γραμμάρια μήλων. Το πεπτικό μας σύστημα δεν βοηθάει ούτε εδώ, επειδή δεν διαφοροποιεί εάν η πληρότητα οφείλεται στα μήλα ή στην πίτσα, επιπλέον, ο συνδυασμός πρωτεϊνών, σακχάρων και λιπών στα επεξεργασμένα τρόφιμα διεγείρει ταυτόχρονα πολλαπλές διαδρομές σήματος που ενεργοποιούν το σύστημα ανταμοιβής με διαφορετικούς τρόπους.
Τα γλυκαντικά είναι ένα άλλο πιθανό πρόβλημα, αν και προορίζονται για εξοικονόμηση θερμίδων αντικαθιστώντας τη ζάχαρη, γιατί μπερδεύουν το σώμα: «Όταν το σώμα έχει συνηθίσει τη ζάχαρη στον καφέ σας, αναμένει να λάβει έναν συγκεκριμένο αριθμό θερμίδων. Το σώμα προετοιμάζεται ανάλογα, για παράδειγμα, αυξάνοντας το επίπεδο ινσουλίνης», λέει ο Tittgemeyer. «Όταν δεν υπάρχει καθόλου ζάχαρη, αντίθετα με τις προσδοκίες, το σώμα αντιδρά με ένα αίσθημα πείνας. Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο τα γλυκαντικά μπορούν να οδηγήσουν σε αυξημένη κατανάλωση θερμίδων, ενώ προορίζονταν να πετύχουν το αντίθετο».
Τα πνευμονογαστρικά νεύρα χρησιμεύουν ως πίνακας σημάτων μεταξύ του εγκεφάλου και των εσωτερικών οργάνων, μεταφέροντας πληροφορίες από την πεπτική οδό στον εγκέφαλο, μεταξύ άλλων λειτουργιών. Οι περιοχές στο εγκεφαλικό στέλεχος μπορούν να ενεργοποιηθούν μέσω τεχνητής διέγερσης (κίτρινο, κόκκινο).
Ένα άλλο παράδειγμα του τρόπου με τον οποίο τα επεξεργασμένα τρόφιμα μπορούν να ανατρέψουν τον μεταβολισμό μας είναι η μεθυστική επίδραση της ζάχαρης και των λιπών, σε συνδυασμό. Ο Tittgemeyer και η ομάδα του ανακάλυψαν γιατί δυσκολευόμαστε ιδιαίτερα να αντισταθούμε σε φαγητά όπως το παγωτό, τα βουτυρωμένα noodles και το κέικ κρέμας. Οι ερευνητές έδειξαν στους εθελοντές μιας δοκιμής εικόνες τροφών με τον ίδιο αριθμό θερμίδων αλλά με διαφορετική περιεκτικότητα σε μακροθρεπτικά συστατικά. Ορισμένα από τα τρόφιμα ήταν ιδιαίτερα πλούσια σε ζάχαρη, άλλα σε λιπαρά και μερικά και στα δύο. Οι εθελοντές κλήθηκαν να αποδώσουν μια αξία στα αντίστοιχα τρόφιμα με βάση τον βαθμό προτίμησής τους. Απέδωσαν τις υψηλότερες τιμές σε τροφές πλούσιες τόσο σε ζάχαρη όσο και σε λιπαρά.
Ο λόγος για αυτό είναι ότι τα ερεθίσματα ανταμοιβής που απελευθερώνει ο εγκέφαλός μας όταν καταναλώνουμε ζάχαρη ή λίπος είναι ακαταμάχητα. Οι αντίστοιχες διαδρομές σήματος εκτελούνται σε διαφορετικές διαδρομές από το πεπτικό σύστημα στον εγκέφαλο. Ερευνητές με έδρα την Κολωνία μπόρεσαν να δείξουν ότι και οι δύο αυτές οδοί καταλήγουν στο σημείο της επεξεργασίας ανταμοιβής -τον μεσεγκέφαλο, όπου έχουν τεράστιο αντίκτυπο μέσω της απελευθέρωσης ντοπαμίνης. «Τα τρόφιμα που περιέχουν ζάχαρη ή λίπος προκαλούν απελευθέρωση ντοπαμίνης στον μεσεγκέφαλο. Όταν ένα τρόφιμο περιέχει και τα δύο ταυτόχρονα, το αποτέλεσμα ενισχύεται», λέει ο Tittgemeyer. «Αυτό το αποτέλεσμα αναφέρεται ως «υπερ-προσθετικό». Τα ζυμαρικά από μόνα τους ή μια σάλτσα κρέμας από μόνα τους θα κάνουν τον εγκέφαλο χαρούμενο, αλλά τα ζυμαρικά σε σάλτσα κρέμας δημιουργούν αίσθηση ευφορίας. Το γιατί συμβαίνει αυτό παραμένει ένα μυστήριο. Πολύ λίγα τρόφιμα υπάρχουν στη φύση που περιέχουν μεγάλες ποσότητες ζάχαρης και λίπους ταυτόχρονα -για παράδειγμα το μητρικό γάλα. Αυτή είναι η πρώτη τροφή που καταναλώνουμε στη ζωή μας και ίσως δημιουργεί την εξελικτική προσαρμογή και μας κάνει τόσο δεκτικούς σε αυτόν τον συνδυασμό θρεπτικών συστατικών.
Οι ερευνητές μετρούν τις αλλαγές στις μεταβολικές διεργασίες μέσω τομογραφίας εκπομπής ποζιτρονίων για να παρατηρήσουν τις αντιδράσεις ανταμοιβής που προκαλούν τα τρόφιμα στον εγκέφαλο, όπως ένα μιλκσέικ με υψηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά και ζάχαρη. Τα ποτά αυτού του είδους σας δίνουν μια δόση ντοπαμίνης με την πρώτη γουλιά. Όταν το στομάχι αρχίζει να χωνεύει το μιλκσέικ περίπου 15 λεπτά αργότερα, η αγγελιοφόρος ουσία απελευθερώνεται για δεύτερη φορά. «Το σήμα από το στομάχι μεταδίδεται μέσω δικτύων νευρικών κυττάρων στον εγκέφαλο που ελέγχουν τα κίνητρα και τη μαθησιακή συμπεριφορά. Αυτά συσχετίζουν το μιλκσέικ με μια ανταμοιβή, η οποία μας αφήνει μια τάση να έχουμε ένα άλλο μιλκσέικ την επόμενη φορά», εξηγεί ο Tittgemeyer.
Έτσι, αυτό που τρώμε επηρεάζει τις προτιμήσεις μας, οι οποίες με τη σειρά τους επηρεάζουν το τι τρώμε -σε έναν βρόχο ανατροφοδότησης που μπορεί να μετατραπεί σε φαύλο κύκλο. Αυτή η ιδέα έχει αποδειχθεί σε ένα άλλο πείραμα που διεξήχθη από ερευνητές με έδρα την Κολωνία, στο οποίο τα άτομα της μελέτης πρόσθεσαν μισό φλιτζάνι πουτίγκα υψηλής περιεκτικότητας σε λιπαρά και ζάχαρη στην καθημερινή τους διατροφή. Μετά από οκτώ εβδομάδες ήταν προφανές ότι τα άτομα δεν έπαιρναν βάρος ούτε αντιδρούσαν διαφορετικά στις αγγελιαφόρες ουσίες του σώματος από ό,τι στην αρχή. Ωστόσο, η πουτίγκα έδωσε στους εθελοντές μια ισχυρή κλίση προς τα λιπαρά τρόφιμα που δεν εμφανίστηκε στην ομάδα ελέγχου. Οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι η τακτική κατανάλωση τροφών πλούσιων σε υδατάνθρακες, λίπος και ζάχαρη μπορεί να επανασυνδέσει τα δίκτυα των νευρικών κυττάρων στον εγκέφαλο χωρίς αλλαγή στο σωματικό βάρος ή στο μεταβολισμό.
Μάθηση μέσω του εγκεφαλικού στελέχους
Η κατανάλωση πουτίγκας με υψηλή περιεκτικότητα σε λιπαρά οδηγεί γενικά σε πνευματική πτώση; «Σίγουρα όχι», εξηγεί ο Tittgemeyer, «αλλά φαίνεται να αλλάζει τον τρόπο με τον οποίο οι άνθρωποι μαθαίνουν συνειρμούς». Είναι σημαντικό ότι το να μάθουμε να αλλάζουμε τις διατροφικές μας προτιμήσεις περιλαμβάνει το στέλεχος του εγκεφάλου -ένα από τα παλαιότερα μέρη του ανθρώπινου εγκεφάλου. Οι αλλαγές σε αυτή την περιοχή του εγκεφάλου επηρεάζουν την αντίληψη και τη συμπεριφορά μας σε όλους τους τομείς. Είναι δυνατόν να αλλάξουμε διατροφικές συνήθειες αφού αποκτηθούν; Ανασηκώνοντας τους ώμους του, ο Tittgemeyer λέει: «Αυτό είναι το ερώτημα! Εν πάση περιπτώσει, τα πειράματα στα ποντίκια έδειξαν ότι οι διατροφικές συνήθειες δεν καθορίζονται. Τα ποντίκια θα στραφούν σε διατροφικές συνήθειες με χαμηλά λιπαρά εάν τους επιβληθεί μια δίαιτα χαμηλών λιπαρών για μεγάλο χρονικό διάστημα». Θα πρέπει να διεξαχθεί περισσότερη έρευνα για να διαπιστωθεί πόσο χρόνο θα χρειαζόταν ένας άνθρωπος μέχρι να υιοθετήσει διανοητικά μια αρχικά εξωτερικά επιβεβλημένη δίαιτα.
Ο εγκέφαλός μας ανταμείβει την πλεονάζουσα θερμιδική μας πρόσληψη με συναισθήματα ευτυχίας. Αυτό μπορεί να έχει σοβαρές συνέπειες, καθώς η ανθυγιεινή διατροφή και το υπερβολικό βάρος μπορεί να οδηγήσουν σε ανθεκτικότητα στην ινσουλίνη. Ο πρωταρχικός σκοπός αυτής της ορμόνης είναι να διατηρεί σταθερά τα επίπεδα σακχάρου στο αίμα. Η αντίσταση στην ινσουλίνη σημαίνει ότι τα κύτταρα του σώματος δεν μπορούν πλέον να απορροφήσουν επαρκώς τη ζάχαρη από την κυκλοφορία του αίματος. Η ινσουλίνη επηρεάζει επίσης το κέντρο ανταμοιβής του εγκεφάλου αναστέλλοντας την απελευθέρωση της ντοπαμίνης. «Ως αποτέλεσμα, χρειάζονται όλο και περισσότερα λιπαρά και ζάχαρη για να επιτευχθεί το ίδιο αποτέλεσμα ανταμοιβής», εξηγεί ο Tittgemeyer. Έτσι, οι ασθενείς με διαβήτη τύπου 2 πρέπει να καταναλώνουν περισσότερες θερμίδες από τους υγιείς για να αισθάνονται το ίδιο επίπεδο ευχαρίστησης, γεγονός που τους αναγκάζει να παίρνουν ακόμη περισσότερο βάρος. Το υπερβολικό βάρος με τη σειρά του προάγει τον σχηματισμό φλεγμονωδών ουσιών στο σώμα που αναστέλλουν τα κίνητρα. Είναι δύσκολο να βγεις από αυτόν τον φαύλο κύκλο όταν πιαστείς σε αυτόν.
Μπορούν τα σύγχρονα φάρμακα να δώσουν λύση; Τα ενεργά συστατικά γνωστά ως ανταγωνιστές των υποδοχέων GLP-1 έχουν πρόσφατα χαιρετιστεί ως μια εντυπωσιακή νέα θεραπεία για την παχυσαρκία. Αυτά τα φάρμακα ρυθμίζουν το σάκχαρο και την ινσουλίνη στο αίμα και περιορίζουν την όρεξη. Το στομάχι αδειάζει πιο αργά, και έτσι το αίσθημα πληρότητας έρχεται πιο γρήγορα. Ο Tittgemeyer και η ερευνητική του ομάδα έχουν δείξει ότι τέτοια φάρμακα επηρεάζουν επίσης το σύστημα ανταμοιβής του εγκεφάλου. «Ωστόσο, δεν πιστεύω ότι η παχυσαρκία μπορεί να θεραπευθεί αποκλειστικά με φάρμακα», εξηγεί αναλυτικά. «Χωρίς αλλαγή της συμπεριφοράς κάποιου και τροποποίηση των διατροφικών συνηθειών, απλά δεν θα λειτουργήσει».
Στην έρευνά τους, ο Tittgemeyer και οι συνεργάτες του απέδειξαν πώς οι μεταβολικές διαταραχές βρίσκονται πίσω από πολλές άλλες καταστάσεις υγείας εκτός από την παχυσαρκία και τις σχετικές ασθένειες, συμπεριλαμβανομένης της άνοιας και πιθανώς της νόσου του Πάρκινσον. «Όσο περισσότερα μαθαίνω σε αυτόν τον τομέα, τόσο περισσότερο καταλαβαίνω πώς το υπερβολικό βάρος δεν έχει καμία σχέση με την έλλειψη θέλησης ή πειθαρχίας», λέει ο Tittgemeyer, «Το σώμα μας υπαγορεύει τι τρώμε». Ένα άτομο που επιλέγει να έχει μια πουτίγκα σοκολάτας αντί για μια σαλάτα, παρά την καλύτερη κρίση του, έχει έναν μεσεγκέφαλο εθισμένο στην ντοπαμίνη και πρέπει να τον ευχαριστήσει.
