Souvislost mezi obezitou a bariérou krevního mozku
Hematoencefalická bariéra (BBB) je důležitá fyziologická formace, jejímž úkolem je chránit mozek před mnoha chemickými látkami, které by mohly cirkulovat v naší krvi. BBB brání výměně a pohybu většiny molekul, buněk a proteinů dovnitř a ven z centrálního nervového systému (CNS). To pomáhá udržovat mozek „v pohodě“ a neovlivněný tím, co jíme, a druhem infekcí, se kterými se setkáváme.
BBB je tvořen krevními cévami v CNS, které jsou lemovány endotelovými buňkami. Jedná se o komplexní strukturu, která zajišťuje udržování metabolické a imunoregulační homeostázy v CNS. Ve zdravém mozku bariéra brání tomu, aby většina molekul mozkomíšního moku (CSF) cirkulovala na periferii a většina periferních molekul difundovala do CSF.
Avšak ani ve zdravých mozcích není BBB zcela nepropustný. Obloukovité jádro hypotalamu má neúplný BBB, což umožňuje cirkulujícím hormonům působit na regulační systémy této části mozku. Několik neurologických poruch je charakterizováno narušenou BBB, včetně mrtvice, infekcí CNS a neurodegenerativních onemocnění.
Obezita a BBB
Ukázalo se, že nadměrná konzumace potravin s vysokým obsahem nasycených tuků a jednoduchých cukrů zhoršuje integritu BBB a může vést k vážnému poškození zranitelných oblastí mozku, jako je hipokampus. Obezita navíc způsobuje patologické změny BBB, které mohou zhoršit celkové zdraví člověka a vést k dalším patologickým změnám v CNS, jako jsou neurozánět a kognitivní pokles. Obezita také způsobuje změny v počtu typů buněk v neurovaskulární jednotce, která mění integritu BBB.
U většiny lidí s nadváhou však nadměrná tělesná hmotnost nestimuluje závažné patologické procesy. Obezita není přesně porucha, která poškozuje mozek, a integrita BBB není ohrožena nadměrnou tělesnou hmotností. Mezi obezitou a BBB však existuje pozoruhodná souvislost a tato souvislost existuje kvůli tomu, jak mozek funguje normálně.
Mozkové systémy regulující chování při krmení
Systémy podílející se na rozvoji obezity jsou složité a stále nejsou plně pochopeny. Předpokládá se však, že narušená energetická homeostáza by mohla být kořenem problému. Chování při krmení je regulováno metabolickými, autonomními, endokrinními a environmentálními faktory. Přestože je „energetická homeostáza“ ovlivněna mnoha prvky u každého jedince, hraje důležitou roli při vytváření rovnováhy mezi příjmem a výdajem energie.
Hypotalamus je jednou z oblastí mozku, která byla uznána jako regulátor příjmu potravy, tělesné hmotnosti, energie a homeostázy glukózy. Přijímá a zpracovává metabolický signál z periferií a odměnu a smyslové vstupy z kůry. Na druhé straně vysílá výstupní signály do částí centrálního nervového systému regulujících chování při krmení a tělesnou hmotnost.
Krmení hormonů a role leptinu
Hypotalamus se podílí na regulaci chuti k jídlu prostřednictvím jedné signální dráhy stimulující chuť k jídlu a jedné cesty potlačující chuť k jídlu. Tyto cesty zahrnují specifické hormony a neuropeptidy, které se nacházejí buď v krvi, nebo v mozkomíšním moku. Aby tyto hormony správně fungovaly, musí překonávat cévní BBB prostřednictvím specializovaných transportních systémů. Mnoho hormonů regulujících stravovací chování je narušeno u obezity, včetně inzulínu, leptinu, adiponektinu a ghrelinu.
Jedním z klíčových hormonů ve vývoji obezity je leptin. Leptin se účastní energetické homeostázy a regulace metabolismu. Reaguje na signály sytosti produkované během konzumace jídla. Leptin je vylučován tukovou tkání a jeho sekrece pozitivně koreluje s množstvím tělesného tuku. Jeho sekrece vysílá signály do mozku, aby potlačila chuť k jídlu a zvýšila termogenezi ve snaze snížit adipozitu. Jak tělesný tuk stoupá, zvyšuje se hladina leptinu v krvi. Během období hladovění, kdy klesá tělesná hmotnost, je sekrece leptinu snížena. Obecně se ukázalo, že koncentrace leptinu v krvi je významně vyšší u obézních lidí ve srovnání s štíhlejšími jedinci a tato zvýšená hladina se snižuje, když obézní lidé zhubnou. Bylo by logické předpokládat, že s vysokou hladinou leptinu v krvi by se obézní jedinci měli cítit nasyceni. To však není tento případ. Hladiny leptinu v krvi neodrážejí hladiny leptinu v mozkomíšním moku. Bylo prokázáno, že poměr hladin leptinu v CSF k séru byl u obézních jedinců čtyřikrát nižší.
Leptinová rezistence
Tato nelineární korelace mezi koncentrací leptinu v krvi a mozkomíšním moku může být způsobena takzvanou centrální rezistencí na působení leptinu. Teorie centrální rezistence leptinu naznačuje, že obezita může být způsobena omezeným přístupem leptinu do mozku. To kontrastuje se staršími návrhy, že obezita může být způsobena nedostatečnou produkcí leptinu.
Důležitým faktorem, který je třeba vzít v úvahu, je to, že transport leptinu z krevního oběhu do mozku prostřednictvím BBB se dosahuje pomocí specializovaných transportních proteinů, které jsou náchylné k nasycení. To znamená, že úroveň transportérů není dostatečně vysoká, aby transportovala dostatek molekul leptinu do mozku. Jedná se o klasickou „dopravní zácpu“: přes překážku může projít pouze určité množství automobilů, bez ohledu na to, kolik automobilů je ve frontě. Výsledkem je, že mozek „necítí“ skutečnou koncentraci leptinu v krvi. Kvůli nasycení tohoto transportu přes BBB nemusí cirkulující hladiny leptinu vždy odpovídat koncentraci leptinu v CSF. Bylo navrženo, že tento transportní systém funguje podobně u štíhlých jedinců s normální koncentrací leptinu a že vyšší hladiny leptinu nemají žádné biologické účinky, jakmile je systém již nasycen. Mozky obézních hyperleptinemických jedinců nejsou ani vystaveny zvýšeným hladinám leptinu.
Může BBB způsobit obezitu?
Skutečnost, že transportní systém je také nasycen u štíhlých jedinců, ukazuje, že transportní systém leptinu BBB se vyvinul tak, aby správně fungoval pouze při nižší adipozitě a tělesné hmotnosti. Nízké hladiny sérového leptinu informují mozek, že tukové rezervy jsou dostatečné pro výdej kalorií na jiné funkce než na krmení, jako je reprodukce a posílení imunitního systému. Ale když hladina tuku v těle překročí určitou hladinu, signalizace leptinu jednoduše nefunguje adekvátně, což přispívá k dalšímu přibývání na váze.
Reference
Ballabh P, Braun A, Nedergaard M. (2004) Krevní mozková bariéra: přehled: struktura, regulace a klinické důsledky. Neurobiol Dis 16 (1): 1-13. doi: 10.1016 / j.nbd.2003.12.016
Rhea EM a kol. (2017) Bariéry krevního mozku v obezitě. AAPS J. 19, 921-930. doi: 10,1208 / s12248-017-0079-3.
Obermeier B, Daneman R, Ransohoff RM (2013) Vývoj, údržba a narušení hematoencefalické bariéry. Přírodní medicína 19 (12): 1584-1596. doi: 10,1038 / nm.3407
Burguera B a kol. (2000) Obezita je spojena se sníženým transportem leptinu přes hematoencefalickou bariéru u potkanů. Cukrovka 49: 1219-1223. PMID: 10909981
Hsu TM, Kanoski SE (2014) Narušení hematoencefalické bariéry: mechanické vazby mezi konzumací západní stravy a demencí. Frontiers in Aging Neuroscience 6:88. doi: 10,3389 / fnagi.2014.00088
Banks W (2008) Bariéra krve a mozku jako příčina obezity. Současný farmaceutický design 14. 1606-14. PMID: 18673202
Tento hostující článek se původně objevil na oceňovaném blogu o zdraví a vědě a v komunitě s mozkovou tematikou BrainBlogger: Obezita a bariéra krevního mozku: Co je to spojení?
