Význam chuti v udržení homeostázy organizmu a patologický dopad vyrušení orocefalických reflexů ve vazbě na sladkou chuť v následku konzumace nekalorických sladidel

Overview

V přírodě mají chuťové signály a s nimi asociované reflexy důležitý signalizační význam. Nejenže na straně jedné chrání organizmus před toxickými látkami ze stravy prostřednictvím chuťové averze a na straně druhé pomáhají vyrovnat specifické nutriční deficity skrze chuťové preference, ale zasahují i do mnoha postprandiálních reflexů za účelem udržení energetické homeostázy. Jak je známo, u savců je sladká chuť významným orosenzorickým stimulem, který je prediktorem příjmu kalorické stravy ještě před jejím vstupem do žaludku a krevního oběhu. Chuť a některé další orosenzorické signály z dutiny ústní mají vliv nejen na regulaci množství přijaté stravy, ale současně zasahují cestou hormonálních, neurálních a metabolických odpovědí do celé homeostázy za účelem efektivního využití přijaté energie ze stravy a zabránění energetickým dysbalancím organizmu. Chuťovými buňkami zprostředkované orocefalické reflexy se přirozeně vytvářejí již od prvního kontaktu se sladkým mateřským mlékem v kojeneckém období. Bylo prokázáno, že jejich útlum vlivem používání umělých sladidel, které tělu nepřinášejí kalorickou hodnotu, vede k poruše hormonální a energetické regulace organizmu a může přispívat k metabolickému syndromu.

Klíčová slova:
chuťové signály – konzumace nekalorických sladidel – orocefalicke reflexy

Naučené chuťové averze u savců

Již mnoho let je známo, že orosenzorické stimuly, jako je chuť a struktura stravy, jsou u savců asociovány s negativními následky, které potrava organizmu přináší. Příkladem mohou být pozorování zvířat, která se snadno naučí chuťové averzi ke stravě, která jim způsobuje žaludeční potíže. U savců bylo opakovaně prokázáno reflexní naučené spojení specifické chuti k pocitu nevolnosti. Tato asociace však není trvalá a postupem času slábne, pokud není dále podporována [1]. Experimentálně bylo vysledováno, že zvířata jsou schopna velmi rychle reflexně spojit chuť s biologickým vlivem stravy na organizmus a uzpůsobit tomu následné chuťové preference. Příkladem může být studie, ve které byla u myší nejdříve pokusně asociována specifická chuť s imunosupresivním lékem a poté se sledovala jejich reakce pouze na tuto chuť. K vyvolání averze ke stravě se specifickou chutí došlo u zdravých myší, avšak ne u myší s autoimunitním onemocněním. Vysvětlení spočívá v tom, že u zdravých myší imunosupresivní lék způsoboval oslabení imunity a chuť s ním asociovaná proto signalizovala pro organizmus škodlivou látku, kdežto u nemocných myší přinášel naopak žádoucí léčebný efekt vzhledem k přítomnému autoimunitnímu onemocnění. Na základě této a dalších studií byla potvrzena hypotéza, že pro savce negativní biologický účinek stravy, asociovaný se specifickou chutí, následně vytvoří chuťovou averzi [2]. Jedná se o podvědomé mechanizmy a reflexy, které se vyvíjejí za účelem ovlivnění vnitřních onemocnění, aktuálních potřeb organizmu a zároveň tvoří určitý stupeň ochrany zvířat před pozřením škodlivé stravy.

Změny chuťové preference v reakci na aktuální potřeby organizmu

Je známo, že chuťové preference se mohou v organizmu individuálně měnit za účelem udržení vnitřní homeostázy. Bylo vysledováno, že zvířata i lidé dokážou v podvědomí snadno asociovat chuť s pozitivním efektem stravy na vyrovnání nutričních deficitů a tuto chuť následně preferovat a vyhledávat až do doby, kdy dojde k vyrovnání deficitu. Může se jednat jak o vrozené, tak i o naučené reflexy. Důležité je, že se jedná o podvědomé mechanizmy, které se vyvíjejí u všech savců. Konkrétněji to bylo prokázáno v experimentech na příkladu deficitu fosforu, kalcia, sodíku [3], ale i zinku [4], tiaminu, specifických aminokyselin anebo obecně proteinu [5]. Podobně bylo dokumentováno vyhledávání stravy bohaté na antioxidačně působící vitamin C u zvířat po tepelném šoku, u nichž vznikla jeho zvýšená potřeba [6]. Zajímavý pokus na zvířecích modelech byl také proveden po experimentální aplikaci angiotenzinu II, kdy se vyvinula preference slané stravy [7]. Podvědomá vyšší chuť na slanou stravu byla prokázána ale i u lidí při hyponatremii v rámci Addisonovy nemoci [8], v reakci na ztráty soli potem při sportu [9] anebo po depleci sodíku u zdravých dobrovolníků [10]. Podobným způsobem v návaznosti na hypokalcemii dochází k podvědomému vyhledávání stravy bohaté na vápník. V tomto případě lze uvést studii dialyzovaných pacientů s deplecí kalcia, u kterých byla prokázána chuťová preference kalciem obohacených sýrů [11].

Význam orocefalických reflexů v udržení energetické homeostázy organizmu a nepříznivý dopad jejich vyrušení v následku pravidelné konzumace nekalorických sladidel

O významu vlivu chuťových preferencí na regulaci homeostázy organizmu se ví již dlouho a není o nich pochyb. V posledních letech však navíc vzbuzují diskuse studie upozorňující na fakt, že pravidelná konzumace umělých sladidel přispívá k obezitě, inzulinové rezistenci a kardiovaskulárním onemocněním v rámci metabolického syndromu [12–19]. Bylo prokázáno, že přestože tato sladidla snižují kalorickou hodnotu stravy, zvyšují celkový příjem energie ovlivněním chuti k jídlu [20]. Jak známo, chuťové reflexy zasahují do energetické homeostázy a jejich narušení může vést k přibírání na váze. Výsledky studií na zvířecích modelech prokázaly, že sladidla bez kalorické hodnoty tlumí orocefalické reflexy, které jsou zprostředkované chuťovými buňkami a připravují organizmus na příjem kalorické stravy. Vlastní sladká chuť je u savců asociována s energeticky bohatou stravou již od období kojení (sladké mateřské mléko) a vyvolává hormonální, termogenní a metabolické reflexy ještě před absorpcí živin do krve. Tyto reakce mají svůj fyziologický význam a zabraňují energetickým dysbalancím organizmu. Chuťové signály zprostředkují pomocí reflexního vyloučení inzulinu přípravu organizmu na prostup glukózy do krve, a tím zabraňují výkyvům glykemie. Zvýšení termogeneze a metabolizmu v reakci na sladkou chuť je zase přípravou na příjem energie. Potvrzení existence a významu s chutí asociovaných inzulinových, termogenních a metabolických reflexů proběhlo na základě mnoha experimentů. Např. bylo vysledováno, že orocefalický termogenní reflex chybí při použití nazogastrické sondy, která chuťové buňky obchází [21,22].

Od 60. let 20. století se postupně masivně rozšířilo používání umělých sladidel nejen v tzv. dietních potravinách, ale i v mnoha doplňcích stravy pro sportovce. V posledních letech však vznikají pochybnosti o jejich účelnosti. Sladidla bez kalorické hodnoty anebo s nízkou kalorickou hodnotou neodpovídající jejich sladkosti (ve srovnání s přírodním cukrem), zasahují do sítě přirozených reflexů, pomáhajících savcům udržovat energetickou homeostázu organizmu. Ve chvíli, kdy sladká chuť u konzumentů umělých sladidel přestane být prediktorem energetického příjmu, může docházet k energetickým dysregulacím a výkyvům hladin glykemie. Následkem vyrušení reflexní vazby sladká chuť – přínos energie do organizmu vedle toho chybí zpětný reflex pocitu sytosti při jídle, což navíc přispívá k celkovému vyššímu kalorickému příjmu ve smyslu přejídání se sladkou stravou. Také bylo v tomto smyslu vysledováno vyrušení vazby na zvýšení termogeneze po sladkém jídle se zpomalením metabolizmu a tendencí k ukládání přijaté energie do tukových zásob. Dysregulace energetické homeostázy může proto vést k výkyvům glykemie, obezitě a napomáhat inzulinové rezistenci tkání s vývojem diabetu 2. typu a kardiovaskulárních komplikací v rámci metabolického syndromu.

První výzkumy v oblasti reflexů, které vyvolává strava, byly zahájeny již v 1. polovině 20. století objevením Pavlovova reflexu [23] a stále pokračují. Na základě existence Pavlovova reflexu byla na zvířecích modelech v nedávných letech potvrzena hypotéza, že jogurt slazený umělým sladidlem (sacharinem) má sice nižší kalorickou hodnotu než jogurt slazený glukózou, ale vede již po několika týdnech každodenního používání k vyššímu procentu ukládání tělesného tuku. Patogenetický mechanizmus spočívá právě ve vyrušení výše uvedených orocefalických reflexů ve vazbě na sladkou chuť u konzumentů nekalorických sladidel. Klíčové je pochopení toho, že pokud v organizmu sladká chuť přestane predikovat energetický příjem, vzniká tendence k přejídání se jakoukoliv další sladkou stravou. Svoji roli hraje i nižší termogenní odezva na stravu s vyšší tendencí k ukládání tělesného tuku u konzumentů umělých sladidel [24–26]. Tyto studie vzbudily velkou pozornost a v následujících letech bylo potvrzeno, že tato problematika se netýká jen umělých sladidel jako je sacharin, acetsulfam K apod, ale i přírodních sladidel, jakým je např. stevia [26]. Problém vyrušení orocefalických reflexů tedy vzniká u všech sladidel, které mají sladkou chuť, ale nepřinášejí tělu kalorickou hodnotu, a to nezávisle na jejich původu. Experimentální studie navíc upozorňují, že reverzibilita tohoto stavu je velmi obtížná a tendence k obezitě přetrvává dlouho i po vysazení nekalorických sladidel.

Možné konsekvence pro praxi

Chuťové averze zvířat v přírodě jsou naučeným reflexním mechanizmem tvořícím obranný mechanizmus před konzumací toxických látek, které mohou být obsaženy v potravě. Na straně druhé existuje i podvědomé vyhledávání stravy, která má pro organizmus biologický přínos, na základě asociace se specifickou chutí, což je mechanizmus, pomáhající vyrovnat nutriční deficity a ovlivnit stravou individuální vnitřní onemocnění. Jedná se zde jak o naučené, tak i o vrozené mechanizmy asociace specifické chuti ke specifickým makronuitrientům a mikronutrientům. Právě na nich je dobře dokumentováno, že chuť má důležitý signalizační význam pro organizmus a že zpětně podvědomé mechanizmy vytváří reflexní chuťové averze a preference za účelem ochrany před škodlivinami ve stravě na straně jedné a uspokojení potřeb organizmu na straně druhé.

Otázkou je, nakolik reflexně vytvořené chuťové averze či naopak preference mohou být přínosné v současném civilizovaném světě. Je nutno si uvědomit, že dochází k patologickému ovlivnění chuťových preferencí ke specifickým změnám vnímání chuti vlivem některých léků, psychických stavů, různých onemocnění anebo např. i v rámci samotného stárnutí. Tyto chuťové preference nebo averze ke stravě mohou pak mít spíše negativní následky než biologický přínos. Příkladem může být přejídání se sladkou stravou u depresivních anebo stresovaných jedinců, napomáhající sice k vyloučení potřebných neurotransmiterů v mozku, pocitu uspokojení a uvolnění stresu na straně jedné, ale současně i k obezitě na straně druhé. Podobně u onkologických, některých neurologických a gerontologických pacientů pozorujeme znatelné snížení chuti k jídlu, což vede k opačnému extrému, a sice hubnutí a malnutrici. Navíc vlivem různých léků dochází ke změnám vnímání chuti.

Je samozřejmé, že v podvědomí zvířat lze chuť specifické stravy snadno asociovat s jejím biologickým přínosem, protože zvíře v divoké přírodě pozře většinou jen jednu konkrétní stravu, ke které se v tu chvíli dostane. Problém nastává u lidí v civilizovaném světě, kdy dochází k míchání různých potravin i chutí současně a pro organizmus je pak složité asociovat chuť se specifickým biologickým přínosem té konkrétní stravy. Vytvořené reflexy pak mohou, ale i nemusejí mít pro organizmus biologický přínos a jejich význam je proto obtížné hodnotit. Přestože určité studie prokazují chuťové preference např. ke slané potravě v následku deplece sodíku v těle, jedná se v tomto případě spíše o pro savce vrozené než naučené reflexní mechanizmy.

Podobně zažitým reflexem je vliv sladké chuti na sekreci inzulinu a podporu metabolizmu, který se vyvíjí a je posilován přirozeně sladkou stravou již od dob kojení. Síť orocefalických reflexů ve vazbě na sladkou chuť se v přírodě vyvinula u savců proto, aby pomáhala udržovat energetickou homeostázu a zabránila tak výkyvům, které by jinak sladká kaloricky bohatá strava v organizmu způsobila. Reflexy, které spouští sladká chuť, jsou vyvinuty u všech savců. Podle posledních studií se ukazuje, že jejich vyrušení může mít nepříznivý dopad. Týká se to umělých sladidel, které sice sníží kalorickou hodnotu aktuálně přijaté stravy a chuťově ji zatraktivní, ale na druhé straně tím negativně zasahují do postprandiálních homeostatických regulačních mechanizmů. Bylo prokázáno, že vyrušení reflexů zprostředkovaných chuťovými buňkami vede jak k přejídání se díky oslabení asociace kalorické hodnoty se sladkou chutí, tak i k výkyvům glykemie narušením reflexní inzulinové odpovědi, nižší postprandiální termogenní odezvě a vyšší tendenci k ukládání přijaté stravy ve formě tuku. Vypadá to, že sladká chuť je v organizmu prvním a důležitým postprandiálním signálem, spouštějícím sérii reflexních pochodů za účelem efektivního metabolického využití přijaté stravy jako zdroje energie a zároveň včasným vyloučením inzulinu zabraňující výkyvům hladin krevního cukru.

Jak známo, idea nahrazení kalorického cukru nekalorickými sladidly za účelem redukce váhy a oklamání chuťových buněk byla přijata mezi lidmi s nadšením a mnoho potravinářských i farmaceutických firem tento trend během několika posledních desítek let podpořilo. Nekalorická sladidla se široce a s úspěchem užívají v dietních a diabetických potravinách i ve sportovních doplňcích stravy, avšak na základě posledních studií zde vyvstává kontroverzní otázka, zda právě u těchto populačních skupin není jejich užívání kontraproduktivní. Obézní jedinci, diabetici, ale i profesionální sportovci by měli směřovat úpravou diety spíše tak, aby zabránili výkyvům hladin glykemie a omezili přejídání se sladkou stravou. Oslabením přirozených reflexů pravidelnou konzumací umělých sladidel naopak narušují energetickou homeostázu, přispívají k inzulinové rezistenci a známým komplikacím v rámci rozvoje metabolického syndromu.

Je nutno uvést, že problém narušených regulačních vazeb, které mohou ovlivňovat příjem potravy, je u diabetiků 2. typu mnohem komplexnější. Jak známo, diabetes 2. typu nepostihuje pouze periferní tkáně, ale i centrální nervovou soustavu. K tendenci přejídání se sladkým jídlem u metabolického syndromu tedy nemusí přispívat jen narušení orocefalických reflexů následkem pravidelné konzumace nekalorických sladidel, ale i přítomná inzulinová rezistence s následkem narušené schopnosti centrální nervové soustavy detekovat zvýšenou hladinu glukózy v krvi při inzulinové rezistenci. Jedná se tedy o více mechanizmů dysregulace v organizmu, které mohou přispět k přejídání se a k nežádoucímu zvýšení hladiny krevního cukru. Co se týče dietních doporučení pro diabetiky, cílem by mělo být zabránění výkyvům glykemie a rozvoji inzulinové rezistence. Postprandiální glykemie je považována v současné době za nezávislý rizikový faktor kardiovaskulární mortality jak u zdravých jedinců, tak i u diabetiků 2. typu. Používání sacharidů s pomalým glykemickým indexem, pravidelné menší porce stravy, zvýšená konzumace rozpustné i nerozpustné vlákniny a omezení živočišných tuků spolu s pravidelnou aerobní aktivitou patří ke standardní léčbě onemocnění diabetem [27]. Nekalorické náhražky cukru lze samozřejmě občas zařadit do jídelníčku, ale jejich pravidelná každodenní konzumace by neměla být doporučována. Ukazuje se, že příroda se nedá oklamat a nejjistější cestou ke zhubnutí a zlepšení inzulinové citlivosti stále zůstává pravidelná sportovní aktivita a racionální úprava stravy.

MUDr. Jana Neuwirthová, Ph.D.

janeuwi@gmail.com

Klinika otorinolaryngologie a chirurgie hlavy a krku LF MU a FN u sv. Anny, Brno

www.fnusa.cz

Doručeno do redakce: 3. 1. 2014

Přijato po recenzi: 2. 3. 2014