Как ультрапереработанная пища влияет на уровень дофамина в мозге

Постановка проблемы

Цель исследования

Пища может активировать пути вознаграждения в мозге, и это, как полагают, является значимым стимулом к чрезмерному потреблению калорий, которое приводит к ожирению (1). Особенно это касается калорийной пищи с высоким содержанием сахара и жира (2). Есть также некоторые данные о том, что у людей с более высоким процентом жира в организме может быть более сильная дофаминовая реакция мозга на пищу, что также приводит к ожирению (3). Целью данного исследования было определить, как потребление молочного коктейля, богатого жиром и сахаром, влияет на дофаминовые реакции мозга и связаны ли эти реакции с уровнем жира в организме. 

Гипотеза

Исследователи предположили, что употребление калорийного напитка со сверхвысокой степенью переработки будет вызывать более мощный дофаминовый ответ мозга, и этот ответ будет сильнее выраженным у людей с более высоким уровнем жира в организме. 

Как было организовано исследование?

Участники

На участие в исследовании подал заявки 61 человек. Принять участие могли люди с широким диапазоном ИМТ, в возрасте 18‒45 лет, имеющие стабильный вес, не имеющие проблем с обменом веществ, не принимающие лекарств, которые могли бы повлиять на результаты исследования, и не имевшие в анамнезе нарушений питания или проблем с психическим здоровьем. 

Дизайн исследования

Это было краткосрочное исследование питания в стационаре. Участники прошли подготовительный период стабилизации рациона, длившийся около 4 дней в условиях свободного проживания, после чего были помещены на 4 дня в отделение метаболических заболеваний медицинского стационара (рис. 1).

На второе утро пребывания в стационаре участники после ночного голодания употребляли молочный коктейль с высоким содержанием жира и сахара (418 калорий, 60% жира и 18 г сахара) и проходили позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ) для оценки дофаминового ответа на прием пищи. В течение 3-го и 4-го дней они продолжали придерживаться контролируемой диеты. На 5-й день им предоставили доступ к шведскому столу с выбором пищи по их усмотрению, и исследователи определили уровень потребления калорий у каждого участника.

Рисунок  1. Прежде чем поступить для тестирования в Клинический центр Национального института здоровья, участники (50 человек) находились на стабилизирующей вес стандартизированной диете в среднем в течение 4,5±1,0 дня; мода [наиболее частое значение] — 5 полных дней. Во время пребывания в стационаре участники продолжали придерживаться стабилизирующего рациона. ПЭТ-сканирование с использованием [¹¹C]раклоприда проводилось в день, назначенный с применением метода псевдорандомизации (2,4 ± 0,9 дня; мода — 2 дня), в среднем после 6,8 ± 1,1 дней стабилизации рациона (мода — 7 полных дней). Перед первым ПЭТ-сканированием участники прошли ночное голодание (~15 ч), во время которого голод оценивался по цифровой визуальной аналоговой шкале. По завершении первого сканирования участники отдыхали примерно 75 минут, после чего в течение 5 минут выпивали 226 мл ванильного молочного коктейля, и примерно через 30 минут после этого приступали ко второму и последнему ПЭТ-сканированию. В последний день пребывания в стационаре участникам после подтвержденного ночного голодания был предложен обед с выбором пищи по их усмотрению («шведский стол»). 

Какие измерения проводили?

Измерения выполнялись до и после употребления молочного коктейля.

• Дофаминовые реакции мозга. Первичным результатом было изменение уровня дофамина в мозге после употребления молочного коктейля. Это оценивалось с помощью ПЭТ-сканирований натощак и после приема коктейля. Сканирования проводились на исследовательском томографе высокого разрешения после внутривенного введения [¹¹C] раклоприда в дозе, эквивалентной примерно 20 милликюри.

• Голод и пищевое поведение. Голод оценивался с помощью визуальной аналоговой шкалы голода и сытости, а нарушение пищевого поведения — с помощью Йельской шкалы пищевой зависимости (YFAS).

• Состав тела. Компонентный состав тела оценивался с помощью двухэнергетической рентгеновской абсорбциометрии (DEXA). 

Что обнаружили?

Дофаминовые реакции мозга. Исследователи не обнаружили повышения уровня дофамина в мозге в ответ на употребление молочного коктейля (рис. 2). Между участниками наблюдалась большая вариабельность дофаминовой реакции (рис. 3). Также не было выявлено связи между дофаминовой реакцией и любыми антропометрическими показателями либо составом тела. Была обнаружена слабая, почти статистически значимая связь (p = 0,055) между чувством голода перед употреблением молочного коктейля и дофаминовой реакцией, а также статистически значимая связь (p = 0,019) между степенью подавления голода молочным коктейлем и дофаминовой реакцией.

Респондеры и нереспондеры. Исследователи разделили испытуемых на тех, у кого уровень дофамина в ответ на молочный коктейль повышался (респондеры), и тех, у кого не было дофаминового ответа (нереспондеры). Выяснилось, что люди, у которых дофамин после молочного коктейля повысился, чаще оценивали коктейль как приятный (p=0,01) и чаще сообщали о желании получить больше коктейля (p=0,003). Других статистически значимых различий между респондерами и нереспондерами выявлено не было (рис. 4).

Потребление энергии по усмотрению участника. Также обнаружилось, что дофаминовая реакция мозга слабо коррелировала (p=0,06) с потреблением энергии из ультрапереработанного печенья в условиях «шведского стола» на пятый день эксперимента, но не коррелировала с общим поступлением энергии из ультрапереработанной пищи.Рисунок 2.

Что означают полученные результаты?

Результаты свидетельствуют, что ультрапереработанные продукты, богатые жиром и сахаром, не вызывают статистически значимого дофаминового ответа мозга у здоровых людей, не страдающих расстройством пищевого поведения. Результаты также показали, что избыточная масса тела не связана с дофаминовой реакцией мозга.

Это противоречит предыдущим исследованиям на людях, которые показали статистически значимую дофаминовую реакцию, а также исследованиям на животных (4, 5, 6).

Данное исследование имеет преимущество перед предыдущими благодаря большему размеру выборки и строгому контролю питания в стационаре. Все предыдущие исследования включали менее 20 участников, в то время как в текущем эксперименте итоговая выборка составила 50 человек. Также в текущее исследование вошли участники с разным ИМТ, в то время как в предыдущих использовались выборки с более узкими диапазонами ИМТ. Некоторые различия в результатах также могут объясняться использованием разных продуктов. Так, в одном из исследований, показавшем значимый дофаминовый ответ, который был притуплен у людей с ожирением, использовалась 75-граммовая доза глюкозы, которая должна была повлиять на уровень глюкозы и инсулина в крови иначе, чем в текущем исследовании (6).

У данного исследования есть несколько ограничений. Во-первых, из него исключались люди, у которых в анамнезе были нарушения пищевого поведения. Есть некоторые данные, позволяющие предположить, что у людей с компульсивным перееданием (Binge eating disorder) могут быть изменены нейробиологические реакции на пищу. Исключение этой группы населения из исследования не позволяет применить полученные результаты к людям с расстройствами пищевого поведения, а именно на эту группу с наибольшей вероятностью может повлиять изменение дофаминовой реакции мозга на пищу.

Еще одним ограничением является то, что молочный коктейль содержал всего 418 калорий и не был скорректирован с учетом энергетических потребностей. Люди с более высокими энергетическими потребностями (т. е. с большей массой тела) могли не насытиться коктейлем, что могло повлиять на дофаминовую реакцию. Более калорийная пища могла способствовать более выраженному дофаминовому ответу, а стандартизация калорийности коктейля позволила бы лучше оценить различия в дофаминовом ответе в зависимости от массы тела.

Наконец, данное исследование является препринтом, то есть еще не прошло рецензирование. Не исключено, что перед публикацией могут быть внесены некоторые изменения. Существует также вероятность того, что оно не пройдет рецензирование.

Эти результаты дополняют небольшой, но увеличивающийся объем исследований, изучающих взаимосвязь между ультрапереработанными продуктами, нейробиологическими реакциями и ожирением. Рассматриваемое нами исследование предполагает, что ультрапереработанные продукты не вызывают значимого дофаминового ответа мозга, который характерен для веществ, вызывающих зависимость, и что дофаминовый ответ на такие продукты не влияет на лишний вес. Это не значит, что подобные продукты не способствуют ожирению. Это лишь означает, что они, скорее всего, способствуют ожирению посредством других механизмов, а не за счет усиления дофаминового ответа. 

Как можно применить эти выводы?

В настоящее время ведутся дебаты о том, что продукты могут вызывать привыкание и это может способствовать ожирению. Некоторые данные свидетельствуют о том, что ультрапереработанные продукты с высоким содержанием жира и сахара могут вызывать привыкание, однако данное исследование говорит об обратном.

Хотя с точки зрения здоровья и поступления микронутриентов потребление таких продуктов лучше ограничить, включение некоторых из них в свой рацион, судя по результатам данного исследования, не создает риска привыкания или зависимости. Учитывая, что гибкие стратегии питания, как было показано ранее, улучшают приверженность диете (8), полный отказ от ультрапереработанных продуктов может быть контрпродуктивным по сравнению с их умеренным включением в рацион.