Hormonalna kontrola głodu i sytości

Odżywianie się jest jedną z podstawowych czynności koniecznych do przeżycia, gdyż zaspokaja podstawową potrzebę dostarczenia energii. Organizm naturalnie dąży do homeostazy energetycznej, czyli utrzymania bilansu kalorycznego i masy ciała na stałym poziomie. Zachowania żywieniowe zależą od odczucia głodu i sytości oraz apetytu, czyli psychologicznej chęci zjedzenia pokarmu. Na wydatek energetyczny ma wpływ wiele czynników i może się on znacząco różnić w zależności od stanu fizjologicznego (ciąża), czy też aktywności fizycznej. Z tego powodu regulacja pobierania pokarmu jest konieczna, aby zapewnić odpowiednią ilość energii. Odbywa się to poprzez ośrodkowe i obwodowe mechanizmy, w które zaangażowane są hormony oraz neurohormony i neuroprzekaźniki. Głównym ośrodkiem odpowiedzialnym za te procesy jest obszar naszego mózgu zwany podwzgórzem i jego jądra. Czasami jednak mechanizmy te zawodzą, co może prowadzić do przyjmowania nadmiernej ilości pokarmu, a w konsekwencji do nadwagi i otyłości, lub też przyczyniać się do utraty łaknienia. 

Sygnały głodu i sytości

Głód i sytość są fizjologicznymi, subiektywnymi odczuciami stymulującymi bądź hamującymi przyjmowanie pożywienia. Substancje mające wpływ na te odczucia można podzielić na oreksogenne, czyli pobudzające głód i spożywanie pokarmu, oraz anoreksogenne, o działaniu przeciwnym. Są one syntetyzowane w ośrodkowym układzie nerwowym, np. neuropeptyd Y (NPY) czy białka agouti (AgRP), lub obwodowo (w tkance tłuszczowej, trzustce czy przewodzie pokarmowym), jak np. leptyna, grelina czy insulina. Między tymi substancjami zachodzi wiele zależności oraz sprzężeń zwrotnych, mających na celu zachowanie homeostazy energetycznej. 

Należy również pamiętać o apetycie, który w pewnych przypadkach może być błędnie zinterpretowany jako poczucie głodu. Zjedzenie pokarmu wiąże się wtedy w większej mierze z potrzebą psychologiczną, a nie fizjologiczną (organizm nie potrzebuje energii, jednak odczuwana jest chęć spożycia jedzenia). 

Podwzgórze

Jest ono nadrzędnym ośrodkiem wpływającym na przyjmowanie pokarmu. Do najważniejszych jąder mających wpływ na te procesy należą jądro łukowate oraz jądro przykomorowe. Istotne znaczenie mają także jądro boczne oraz brzuszno-przyśrodkowe. 

W jądrze łukowatym znajdują się dwa działające antagonistycznie układy regulujące pobieranie pożywienia. Układ oreksygenny odpowiada za stymulację poczucia głodu i spożywania pokarmu. Jego neurony wykazują ekspresję neuropeptydu Y (NPY), który pobudza receptory NPY (Y1, Y5) oraz białek agouti, które blokują receptory melanokortyny (MC3-R, MC4-R). Biologicznym efektem jest zwiększenie odczucia głodu, zwiększenie pobierania pokarmu oraz zmniejszenie wydatkowania energii. Przeciwne działanie ma układ anoreksygenny, tworzony przez grupę neuronów POMC/CART, czyli proopiomelanokortyny (POMC), która jest prekursorem α-melanokortyny (α-MSH) oraz peptydu CART (cocaine- and amphetamine-regulated transcript). α-MSH pobudza receptory MC4-R i MC3-R, co powoduje spadek łaknienia. Sygnały powstałe w jądrze łukowatym są następnie przekazywane do dalszych części mózgu.

Jądro przykomorowe odgrywa istotną rolę w mechanizmach regulowania pobierania pokarmu. Wykazuje ekspresję receptorów Y1 i Y5, które są pobudzane przez NPY, oraz peptydu galaninopodobnego (GALP), który stymuluje uwalnianie NPY i hamuje uwalnianie CART z jądra łukowatego, co daje efekt oreksygenny. Znajdują się tu także substancje o efekcie anoreksygennym, czyli kortykoliberyna (CRH) oraz tyreoliberyna (TRH). Hamują one apetyt i stymulują procesy kataboliczne poprzez zmniejszanie ekspresji genu NPY. 

Ważnym znaczenie ma również jądro boczne podwzgórza, nazywane ośrodkiem głodu, ze względu na obecność neuronów produkujących substancje oreksygenne. Należą do nich oreksyny A i B (OxA, OxB), dynorfiny i hormon melanocytotropowy (MCH), wydzielane pod wpływem pobudzenia neuronów NPY/AgRP z jądra łukowatego. W jądrze brzuszno-przyśrodkowym podwzgórza znajduje się ośrodek sytości. Pod wpływem  pobudzenia MC4-R w jądrze łukowatym przez α-MSH, ekspresji ulega neurotropowy czynnik pochodzenia mózgowego (BDNF), który zmniejsza przyjmowanie pokarmu. Występują tu także receptory dla leptyny oraz CRH, które hamują poczucie głodu. 

Obwodowe regulatory łaknienia

Do jednych z ważniejszych hormonów wpływających na gospodarkę energetyczną organizmu należy leptyna, nazywana także hormonem sytości. Jest to substancja produkowana głównie w tkance tłuszczowej białej. Z tego powodu u osób z wyższym poziomem procentowym tkanki tłuszczowej, zwłaszcza otyłych, obserwuje się wyższe stężenie tego hormonu. Ma to za zadanie hamować uczucie głodu i zmniejszać przyjmowanie pokarmu. U osób otyłych prawdopodobnie występuje jednak oporność na leptynę, przez co nie wywiera ona spodziewanego efektu biologicznego. Wydzielanie leptyny stymulowane jest między innymi przez insulinę, glikokortykosteroidy i estrogeny, a hamowane przez katecholaminy, agonistów receptorów β-adrenergicznych oraz androgeny. Działanie ośrodkowe leptyny polega na pobudzaniu ośrodka sytości w jądrze brzuszno-przyśrodkowym podwzgórza oraz stymulowanie neuronów POMC/CART w jądrze łukowatym, co przekłada się na tworzenie sygnałów informujących o sytości. Hamuje ona także wydzielanie NPY w jądrze łukowatym, a przez to także substancji oreksygennych w jądrze bocznym podwzgórza. 

Peptydem o działaniu przeciwstawnym do leptyny jest grelina syntetyzowana głównie w błonie śluzowej żołądka, ale także w pozostałej części przewodu pokarmowego oraz w jądrze łukowatym. Pobudza ona ekspresję NPY, a przez to także innych czynników oreksygennych. Podobnie jak w przypadku leptyny, stężenie greliny we krwi jest skorelowane z masą ciała i poziomem tkanki tłuszczowej, jednak ujemnie. Oznacza to, że osoby otyłe mają niższe stężenie greliny niż osoby o prawidłowej masie ciała. Hormon ten jest wydzielany przed posiłkiem, a jego poziom maleje po spożyciu pożywienia. 

Hormonem o kluczowym znaczeniu dla gospodarki energetycznej organizmu jest także insulina uwalniana przez komórki β trzustki. Aktywuje ona układ anoreksygenny w jądrze łukowatym i hamuje układ oreksygenny. Szczególnie istotne wydaje się być zwiększenie uwalniania α-MSH przez neurony POMC oraz pobudzenie syntezy leptyny w adipocytach.

Kontrola homeostazy energetycznej

Wyróżnia się krótkoterminową i długoterminową regulację przyjmowania pokarmu. Krótkoterminowa zależy od spożycia pokarmu, co powoduje pobudzenie mechanoreceptorów w ścianie żołądka i poprzez nerw błędny generuje sygnał stymulujący ośrodek sytości i hamujący ośrodek głodu w podwzgórzu. Równocześnie produkty rozpadu makroskładników w jelitach pobudzają receptory w jelitowym układzie nerwowym, co również ma wpływ na zwiększenie odczucia sytości i spadek głodu. Substancjami odpowiedzialnymi za ten proces są peptydy jelitowe, do których należy cholecystokinina (CCK), peptyd YY (PYY) i peptyd glukagonopodobny-1 (GLP-1). 

Kontrola długoterminowa opiera się na trzech teoriach:

• teoria glukostatyczna - zwiększenie stężenia glukozy we krwi po posiłku  bezpośrednio hamuje ośrodek głodu i pobudza ośrodek sytości w podwzgórzu, natomiast spadek glikemii ma efekt przeciwny. Glukoza hamuje również uwalnianie greliny, co pośrednio przyczynia się do efektu anoreksygennego;
• teoria aminostatyczna - założeniem jest, że aminokwasy i ich metabolity są kluczowymi czynnikami wpływającymi na uczucie sytości. Działanie to może być związane ze stymulowaniem uwalniania CCK, PPY i GLP-1 (czyli substancji anoreksygennych) w przewodzie pokarmowym;
• teoria lipostatyczna - opiera się na założeniu, że poczucie głodu i sytości zależy od poziomu tkanki tłuszczowej, która syntetyzuje leptynę. Większa ilość tkanki tłuszczowej przekłada się na wyższy poziom leptyny i co za tym idzie spadek pobierania pożywienia.

Wyróżnia się również teorię termostatyczną, według której wzrost temperatury ciała oraz otoczenia generuje sygnał sytości i zmniejszenie spożywania pokarmu.

Podsumowanie

Kontrola głodu i sytości jest złożonym procesem opartym na wzajemnym oddziaływaniu substancji produkowanych w ośrodkowym układzie nerwowym i narządach obwodowych. Koordynacja tych mechanizmów zachodzi w dużej mierze w jądrach podwzgórza, które zawiaduje gospodarką energetyczną organizmu. Do istotnych hormonów wzmagających poczucie sytości należy leptyna, insulina oraz peptydy jelitowe (CCK, PYY, GLP-1), a nasilających poczucie głodu - grelina. Dysfunkcje tych procesów mogą prowadzić do zaburzeń w przyjmowaniu pokarmu. 

Źródła:

• Krauss H, Gibas-Dorna M, Korek E, Fizjologia układu pokarmowego. Hormonalna kontrola pobierania pokarmu. W: Dietetyka kliniczna, pod red. Grzymisławski M, Warszawa, Wydawnictwo Lekarskie Pzwl, wydanie 1, 2019, s.25-38