Perché mangiamo? - Psicobiologia del comportamento umano

Perché mangiamo?
• per assumere gli elementi necessari per il metabolismo delle cellule :
“aspetto omeostatico”
In particolare, il glucosio è l’elemento essenziale per il metabolismo dei neuroni
deprivazione di glucosio per 5 min porta al coma
Necessario immagazzinare riserve energetiche per mantenere costant
la concentrazione di glucosio nel sangue
• per provare piacere: “aspetto edonistico”

Forme di accumulo del glucosio nel nostro corpo:
Glicogeno:
riserva più rapida da fare e da usare:
per fabbisogno immediato. soprattutto
in fegato e muscoli.
Riserve limitate (in fegato, riserve per
supportare il metabolismo per circa 7h)
Trigliceridi:
Glicerolo: riserva di zuccheri
ac. grassi:
per tessuti
Forma di deposito più complessa: più lenta da fare e da usare,
ma più efficiente: consente accumulo molte molecole zuccheri e lipidi
in tessuto adiposo (in adipociti), riserve virtualmente illimitate

La maggior parte dei tessuti può usare sia il glicogeno sia i trigliceridi
per il proprio metabolismo, ad eccezione:
Fegato: usa trigliceridi
Neuroni: usano glucosio

Apparato digerente:
intestino

Cosa succede quando mangiamo?
1) Stato “prandiale”: immediatamente dopo avere mangiato:
il sangue è ricco di nutrienti (glucosio, ac. grassi):
Processo di costruzione di nuove molecole da precursori: “anabolismo”

2. A distanza dai pasti: no cibo entra nel tratto gastrointestinale:
il glicerolo e i trigliceridi possono essere frammentati
per garantire un rifornimento continuo degli elementi di base
Il processo di distruzione di molecole complesse in elementi più semplici
è detto “catabolismo”

• la regolazione di questi processi è alla base del comportamento alimentare
(assunzione di cibo) e quindi del senso di fame e di sazietà
• per regolare il comportamento alimentare deve quindi esistere
una comunicazione costante tra apparato digerente, riserve metaboliche
e cervello
• esiste una regolazione del comportamento alimentare a breve termine (pasti)
e una a lungo termine (mantenimento del peso corporeo durante gli anni)

Regolazione a breve termine del comportamento alimentare
L’esistenza di una regolazione a breve termine è suggerita dal fatto che
la tendenza a mangiare dipende da quanto e quando abbiamo mangiato
nel pasto precedente

Come può avvenire tale regolazione?
“segnali di sazietà” dall’apparato digerente al cervello

NO fattori pregastrici

Quali sono questi “segnali di sazietà”?
Stomaco:
1) Distensione gastrica:
con l’arrivo del cibo le pareti dello stomaco si distendono:
attivazione dei meccanorecettori: nervo Vago (X paio dei nervi cranici):

Talamo e corteccia gustativa: stimoli gustativi,
sensazione di sazietà e “stomaco pieno”
ipotalamo
Nervo vago
Ipotalamo:
regola l’assunzione di cibo
e il comportamento alimentare
Nucleo del tratto solitario:
riceve anche informazioni
dai recettori gustativi e
viscerali (malessere..):
Primo sito di integrazione

Nei mammiferi appena nati: la distensione gastrica (indotta dal volume di
latte ingerito) induce sazietà indipendentemente dall’apporto calorico del
latte. Appena iniziano a mangiare altro cibo: anche l’apporto calorico
regola il senso di sazietà. Tramite intestino e fegato?
Intestino:
• durante la digestione liberata dall’intestino:
2) Colecistochinina (CCK)
(particolarmente se cibi ricchi di acidi grassi)
• serve per stimolare la secrezione di enzimi dal pancreas (insulina)
e dalla cistifellea (bile)
• tuttavia, nell’intestino esistono recettori sensibili alla CCK:
attivano il n. vago (da cui al NTS e all’ipotalamo)

Somministrata CCK: ratti mangiano meno
Bloccata CCK: aumenta la quantità di cibo ingerito
Dimostrazione:
• se infusa una piccola quantità di cibo nell’intestino:
attivazione del n. vago e inibizione a mangiare
• se sezionato il n. vago questa inibizione non avviene

) Glucosio:
e
ell’ipotalamo recettori per rilevare la quantità di glucosio presente nel sangue:
bassa concentrazione: attivazione comportamento alimentare
alta concentrazione: inibizione comportamento alimentare
’ un sistema:
particolarmente attivo in condizioni di emergenza
estremamente sensibile: se iniettato nello stomaco: inibizione
del comportamento alimentare assai più rapidamente che se iniettati ac. grassi

insulina
glucosio glicogeno
glucagone
Glucagone e insulina sono ormoni prodotti dalle cellule
alfa e beta del pancreas

4) Insulina:
serve per:
• consentire il passaggio del glucosio dal sangue alle cellule
(eccetto che per i neuroni)
• consentire all’interno delle cellule il deposito di glucosio come glicogeno
(soprattutto nel fegato e nei muscoli)
• elevate concentrazioni di glucosio nel sangue (immediatamente dopo i pasti)
stimolano la secrezione d’insulina dal pancreas
• basse concentrazioni di glucosio nel sangue: insulina NON è secreta
dal pancreas

nche l’insulina rappresenta un “segnale di sazietà”:
se iniettata quantità moderata di insulina in animali affamati: mangiano meno
se diminuzione forzata insulina in animali: mangiano abbondantemente
nfatti:
elevati livelli di insulina indicano elevati livelli di glucosio in circolazione:
inibizione comportamento alimentare
bassi livelli: attivazione comportamento alimentare
ome avviene questa regolazione?
ell’ipotalamo (nucleo arcuato e nucleo ventromediale) ci sono recettori
er l’insulina presente nel sangue

uindi:
l cervello riceve e integra molteplici segnali diversi (distensione gastrica, CCK,
ivelli di glucosio ematico, livelli di insulina ematica)
regola di conseguenza il comportamento alimentare
on basterebbe un solo segnale?
e iniettiamo elevate quantità di insulina: i ratti mangiano di più!!!
infatti: l’insulina determina l’allontanamento del glucosio dal sangue e
uesta diminuzione stimola l’ipotalamo ad attivare l’assunzione di cibo)

Fase gastrica: il cibo arriva nello stomaco
e nell’intestino: distensione gastrica e
rilascio di ormoni gastrointestinali (CCK) e
aumento della secrezione di insulina
Fase del substrato:a livello dell’intestino,
assorbimento di sostanze dal cibo e
loro passaggio nel sangue:
elevati livelli di glucosio ematico e
quindi massimo rilascio di insulina
Fase cefalica: gli stimoli sensoriali raggiungono il cervello:
attivazione dell’ipotalamo e del sn autonomo
per “preparare” il corpo all’arrivo del cibo: aumento della salivazione,
secrezione gastrica, inizio secrezione insulina,…

Insulina - glucosio
Talamo e
Corteccia
gustativa
Ipotalamo
Nucleo del
Tratto solitario
Informazioni
gustative e
viscerali
Nervo vago (distensione gastrica, CCK)

Corteccia
motoria
Corteccia
prefrontale
Ipofisi
Corteccia
gustativa
Ipotalamo
Nucleo del
tratto solitario
regolazione del sistema nervoso autonomo,
ormoni e comportamento alimentare

Ipotalamo laterale
ipotalamo
laterale
in generale, è coinvolto nell’assunzione di cibo e nell’anabolismo,
infatti, la sua stimolazione:
• aumenta l’assunzione di cibo
• induce la secrezione gastro intestinale (tramite il sna)
• (tramite l’ipofisi) regola la secrezione d’insulina e di altri ormoni in grado
di modificare il metabolismo cellulare

Ipotalamo paraventricolare (“παρα” = presso):
ipotalamo
paraventricolare
in generale, è coinvolto nell’inibizione del comportamento alimentare
e nell’attività catabolica,
infatti la sua stimolazione:
• tende a sopprimere l’assunzione di cibo
• aumenta l’attività catabolica e il metabolismo, tramite l’ipofisi e il sna

EGOLAZIONE A LUNGO TERMINE
egolazione del peso corporeo durante gli anni
Il peso corporeo appare regolato da un valore di riferimento, che in generale
tende a cambiare poco negli anni
Questo valore è:
• diverso tra individui
• modificabile, ad es. in seguito a situazioni di stress, a fattori ambientali,…

Come avviene questa regolazione?
• la regolazione del tessuto adiposo (riserva energetica dell’organismo) è alla
base della regolazione a lungo termine del comportamento alimentare:
se diminuisce la quantità di tessuto adiposo: tendiamo a mangiare
maggiormente per ripristinare il valore iniziale
• deve esistere una comunicazione tra cervello e tessuto adiposo:
• 1960: D. Coleman: mutazione di un gene induceva nei topi obesità:
gene ob

nei topi ob mancava la proteine prodotta dal gene ob
la proteina prodotta da questo gene potrebbe informare il cervello
ulla quantità di tessuto adiposo presente:
1994: J. Friedman: Leptina (λεπτοσ = sottile)
e cellule del tessuto adiposo (adipociti) grazie al gene ob producono
a leptina, che viene liberata nel sangue e quindi raggiunge il cervello, così da
nformarlo sulla quantità di tessuto adiposo presente

• somministrazione leptina a topi ob: elimina completamente l’obesità
• esperimenti in parabiosi: circolo sanguigno unito, ma tenuti
separati l’apparato digerente e il sistema nervoso
ob/ob + normale
La leptina serve per informare il cervello sulla quantità
di tessuto adiposo presente e quindi consente di regolare il
comportamento alimentare di conseguenza

ome agisce la leptina?
prodotta da adipociti (con gene ob): un maggior numero di adipociti
produrrà una maggior quantità di leptina
liberata nel sangue fino al cervello: nell’ipotalamo recettori per la leptina,
in particolare nel nucleo arcuato (anche nella neocorteccia)
nel nucleo arcuato 2 tipi di neuroni sensibili a leptina:
. neuroni stimolati da leptina: particolarmente attivi quando la leptina è alta
(cioè, quando abbondante tessuto adiposo)
inibizione comportamento alimentare
. neuroni inibiti da leptina: attivati se la leptina nel sangue
è bassa (poco tessuto adiposo):
stimolazione comportamento alimentare
Nucleo arcuato

1) producono due peptidi (ormone melanocita-stimolante, MSH;
transcritto regolato da amfetamina e cocaina, CART):
inibiscono ipotalamo laterale e stimolano ipotalamo ventromediale:
inibizione comportamento alimentare
2) producono due peptidi (neuropeptide Y, NPY;
peptide associato all’agouti, AgRP)
stimolano ipotalamo laterale e inibiscono ipotalamo ventromediale:
stimolazione comportamento alimentare

Se iniettati nell’ipotalamo:
MSH e CART diminuiscono l’appetito: “peptidi anoressizzanti”
NPY e AgRP aumentano l’appetito: “peptidi oressigenici”
agouti
Anche la quantità di insulina è direttamente correlata alla quantità di tessuto
adiposo. Nel nucleo arcuato recettori anche per insulina
In questo modo, la leptina e l’insulina regolano e mantengono
relativamente costante la quantità di tessuto adiposo e quindi il peso corporeo

L’obesità umana è legata alla mutazione del gene ob?
Nel 1997 analisi genetica su individui obesi:
solo 2 (!!) cugini hanno il gene ob mutato (un bimbo di 2 anni di 29 kg e
una bambina di 8 anni di 86 kg!)
probabilmente,
l’obesità è legata a difetti dell’interazione tra la leptina e
i recettori ipotalamici e/o per l’alterazione dei processi cellulari
prodotti da questa interazione

egolazione
a breve termine
regolazione
a lungo termine

ltri fattori:
) esigenze ecologiche dell’organismo:
attori modellati dall’evoluzione, a seconda dell’esigenze ecologiche dell’individu
d es.,
elocità con cui viene assunto il cibo: ad es., i carnivori mangiano
elocemente per evitare di condividere le prede
uantità di cibo mangiato:
s. gli orsi mangiano più che possono e incamerano poi tutto in tessuto adiposo,
erché si nutrono di bacche e frutta (non presenti in inverno)
vece gli uccelli mangiano poco e sempre e accumulano poco:
er evitare sovrappeso per volare

2) nell’uomo, anche aspetti sociali: mangiamo di più se in compagnia, la
domenica…
e aspetti legati alle condizioni dell’individuo: stress, nervosismo:
ipotalamo connesso con: amigdala, ippocampo, neocorteccia:
CRH inibisce
la fame
il comportamento alimentare è un comportamento complesso,
che richiede la partecipazione di una rete integrata
di varie strutture cerebrali

Aspetto edonistico
Il piacere è uno dei fattori chiave alla base dei comportamenti motivati
• ratti scelgono dieta più gustosa con medesimo apporto proteico
• studenti: “bisogno di sentire sapori diversi e sentirsi soddisfatti”
• legame tra cibo e gratificazione (sistema dopaminergico)
• legame tra cibo e umore (sistema serotoninergico)

Ipotalamo è connesso con il sistema dopaminergico
in particolare, con le vie dopaminergiche
da area tegmentale ventrale al nucleo accumbens
lesione di queste vie sembra diminuire la ricerca del cibo negli animali
Durante l’assunzione di cibo aumenta la liberazione
di dopamina nel n. accumbens

Nel VTA recettori per leptina nei neuroni dopaminergici
La leptina inibisce l’attività dei neuroni dopaminergici
La leptina inibisce il comportamento alimentare
Blocco recettori per la leptina nel VTA
aumenta food intake

Con traccianti retrogradi: neuroni in VTA
con i recettori per leptina liberano
dopamina nel n. accumbens

Summary Diagram Emphasizing the Relationship between the Nucleus Accumbens
(NAc) and the Lateral Hypothalamic Area (LHA)
Cortical areas conveying sensory and behavioral influences on feeding provide input to
the NAc,
whereas the LHA is the target of homeostatic and circadian influences.
Note that the LHA has a strong input to the NAc from neurons containing melaninconcentrating
hormone (MCH),
which are believed to be excitatory for feeding. In addition to a direct projection to the
LHA, the NAc also gives rise to a GABergic pathway,
through the ventral pallidum (VP), which is also GABAergic, that disinhibits feeding.
This mutually reinforcing relationship may, under appropriate conditions,
provide much of the motivation for feeding.

Sistema serotoninergico:
serotonina partecipa anche alla regolazione dell’umore:
potrebbe rappresentare il legame tra cibo e umore
alterazioni del sistema serotoninergico potrebbero essere implicate
nell’anoressia nervosa