Hur träning ber hjärnan att begränsa aptiten
När vi tränar blir våra kroppar heta och vi börjar känna oss rodnade. Men något annat händer: vår aptit minskar efter träningen. Forskare bestämde sig för att utforska exakt varför och hur detta händer.
Under en lång tid levde jag med övertygelsen om att ju mer fysiskt aktiv jag var, desto mer skulle min aptit öka. Det är vettigt, eller hur?
Visst skulle jag tro att kroppen kommer att kräva att alla kalorier som förbränns ersätts under jogging eller dans.
Men min aptit ökade aldrig, och alla mina förväntningar hade varit helt felaktiga.
Studier har nu visat att aerob träning - som löpning, cykling och simning - faktiskt minskar aptiten genom att ändra nivåerna av hormoner som driver vårt tillstånd av hunger.
De underliggande biologiska mekanismerna som därför sätts i rörelse och som ber våra kroppar att utsöndra färre av de hormoner som driver hunger har dock varit osäkra.
Men nyligen bestämde sig en forskare för att ta steg för att förstå vad som händer i kroppen efter en anständig träning.
Young-Hwan Jo, vid Albert Einstein College of Medicine i Bronx, NY, blev fascinerad av hur hans vanliga 45-minuters körningar alltid fick honom att längta efter mindre mat än vanligt.
Han trodde att det faktum att kroppsvärmen ökar under träning kan spela en roll för att signalera till hjärnan att aptiten behöver gå ner. Han trodde att processen kunde likna det som händer i kroppen när vi äter mycket kryddig mat.
Värmekänslor sänker aptiten
När vi äter mat som innehåller heta chilipeppar, verkar vår kroppstemperatur öka och vår aptit minskar. Det beror på att chilipeppar innehåller en förening som kallas "capsaicin", som interagerar med sensoriska receptorer (TRPV1-receptorer) i kroppen, vilket åstadkommer känslan av att vara varm och rodnad.
Capsaicin har också visat sig minska aptiten, vilket har gjort denna förening till ett mål för forskning för viktminskningsbehandlingar.
Efter detta tankesätt undrade Jo om den ökade kroppsvärmen som känns efter träning inte kanske stimulerar nervceller i hjärnområden som är ansvariga för homeostas, regleringen av grundläggande kroppsprocesser, inklusive ätning.
"Jag är en neurovetenskapare," säger Jo, "som studerar hypotalamus - den del av hjärnan som spelar den centrala rollen för att reglera ämnesomsättning och vikt," tillade:
"Jag undrade om vissa hypotalamiska nervceller känner av temperaturen ökar och svarar på träningsinducerad uppvärmning genom att släppa ett" sluta äta! "-Meddelande."
Och, nog, resultaten av forskningen som följde - som nu har publicerats i tidskriften PLOS-biologi - ange att han var på rätt väg.
Neurala receptorer "reglerar utfodring"
Jo och team bestämde sig för att zooma in på en uppsättning neuroner som samordnar aptitundertryckning, så kallade "proopiomelanocortin" (POMC) neuroner. Dessa celler finns i ett område av hypotalamus som kallas "bågformad kärna" och vissa screenas inte av hjärnblodbarriären.
Detta är ett membran som förhindrar de flesta celler i hjärnan från att utsättas för allvarliga fluktuationer i blodplasmasammansättningen, vilket skyddar nervfunktionen.
Men eftersom vissa POMC-hjärnceller har mer direkt kommunikation med resten av systemet och interagerar med hormoner som släpps ut i blodet, trodde Jo att de också skulle kunna svara på fluktuationer i kroppstemperaturen.
För att testa denna hypotes experimenterade forskarna först med mushypotalamusvävnad som innehöll POMC-hjärnceller. De exponerade denna vävnad först för capsaicin och sedan för värme för att se om dessa celler skulle kunna svara på båda stimuli.
Forskarna blev inte besvikna - både närvaron av värme och den av chilipepparförening aktiverade POMC-nervceller, vilket betyder att de hade TRPV1-receptorer. Två tredjedelar av dessa celler svarade på dessa två olika värmestimuli, konstaterade forskarna.
Vid nästa skede av sin forskning genomförde forskarna olika tester med möss för att förstå hur POMC-neuroner minskade aptiten efter att deras TRPV1-receptorer aktiverades.
Så, Jo och kollegor såg att när de exponerade mössens bågformiga kärnor för capsaicin, tenderade djuren att äta mindre mat under de följande 12 timmarna.
Forskarna kunde dock blockera aptitförlusten i samband med capsaicinexponering antingen genom att blockera TRPV1-receptorerna i POMC-neuroner innan de administrerade föreningen, eller genom att stänga av genen som kodar sådana receptorer hos möss.
Jo och team satte också några möss på löpband och lämnade dem att springa under en period i 40 minuter. På detta sätt skapade de de villkor som är typiska för en vanlig träningspass.
Som ett resultat av denna övning sköt djurens kroppstemperatur initialt upp och sedan nådde de en platå efter 20 minuter. Kroppsvärmen var fortsatt hög i över en timme och mössens aptit minskade synligt.
Träningsgnagarna hade cirka 50 procent lägre matintag efter löpbandssessionen än deras motsvarigheter som inte hade deltagit i träningen.
Och slutligen hade exponering för löpbandsträning ingen effekt på aptiten hos möss vars TRPV1-receptorer hade undertryckts. Detta antyder att ökad kroppsvärme på grund av fysisk aktivitet stimulerar relevanta receptorer i hjärnan för att minska önskan om mat.
"Vår studie ger bevis," avslutar Jo, "att kroppstemperaturen kan fungera som en biologisk signal som reglerar utfodring, precis som hormoner och näringsämnen gör."
Han tillägger att denna kunskap så småningom kan leda till förbättrade strategier för viktminskning.
