Връзката между затлъстяването и кръвно-мозъчната бариера

Кръвно-мозъчната бариера (BBB) ​​е важна физиологична формация, натоварена със защитата на мозъка от множество химикали, които могат да циркулират в кръвта ни. BBB възпрепятства обмена и движението на повечето молекули, клетки и протеини в и извън централната нервна система (ЦНС). Това помага да поддържаме мозъка „хладен“ и незасегнат от каквото и да ядем и от вида на инфекциите, с които се сблъскваме.

BBB се образува от кръвоносните съдове в ЦНС, които са облицовани от ендотелни клетки. Това е сложна структура, която осигурява поддържането на метаболитната и имунорегулаторна хомеостаза в ЦНС. В здрав мозък бариерата пречи на повечето от цереброспиналните течности (CSF) да циркулират в периферията и повечето периферни молекули да дифундират в CSF.

Въпреки това, дори при здрави мозъци, BBB не е напълно непропусклив. Дъгообразното ядро ​​на хипоталамуса има непълна BBB, което позволява на циркулиращите хормони да действат върху регулаторните системи на тази част на мозъка. Няколко неврологични разстройства се характеризират с компрометирана BBB, включително инсулт, инфекции на ЦНС и невродегенеративни заболявания.

Затлъстяване и BBB

Доказано е, че свръхконсумацията на храни с високо съдържание на наситени мазнини и прости захари влошава целостта на BBB и може да доведе до сериозно увреждане на уязвимите мозъчни региони като хипокампуса. Освен това затлъстяването причинява патологични промени в BBB, които могат да влошат общото здравословно състояние и да доведат до допълнителни патологични промени в ЦНС като невровъзпаление и когнитивен спад. Затлъстяването също причинява промени в броя на клетъчните типове в невроваскуларна единица, което променя целостта на BBB.

При повечето хора с наднормено тегло обаче излишното телесно тегло не стимулира сериозни патологични процеси. Затлъстяването не е точно разстройство, което уврежда мозъка и целостта на BBB не е нарушена от наднорменото телесно тегло. Има обаче забележителна връзка между затлъстяването и BBB и тази връзка съществува поради това как мозъкът функционира нормално.

Мозъчни системи, регулиращи поведението при хранене

Системите, участващи в развитието на затлъстяването, са сложни и все още не са напълно разбрани. Смята се обаче, че нарушената енергийна хомеостаза може да бъде в основата на проблема. Хранителното поведение се регулира от метаболитни, автономни, ендокринни и фактори на околната среда. Въпреки че е повлиян от множество елементи във всеки отделен човек, „енергийната хомеостаза“ играе важна роля, като създава баланс между енергийния прием и разход.

Хипоталамусът е една от областите на мозъка, която е призната за регулатор на приема на храна, телесно тегло, енергия и хомеостаза на глюкозата. Той получава и обработва метаболитния сигнал от периферията и възнаграждението и сензорните входове от кората. На свой ред той изпраща изходни сигнали към частите на централната нервна система, регулиращи поведението на хранене и телесното тегло.

Хранителни хормони и ролята на лептина

Хипоталамусът участва в регулирането на апетита по един стимулиращ апетита сигнален път и един потискащ апетита път. Тези пътища включват специфични хормони и невропептиди, които могат да бъдат намерени в кръвта или в ликвора. За да функционират правилно тези хормони, те трябва да преминат през съдовата ВВВ чрез специализирани транспортни системи. Много от хормоните, регулиращи поведението при хранене, се нарушават при затлъстяване, включително инсулин, лептин, адипонектин и грелин.

Един от ключовите хормони в развитието на затлъстяването е лептинът. Лептинът участва в енергийната хомеостаза и регулирането на метаболизма. Той реагира на сигналите за ситост, произведени по време на консумация на храна. Лептинът се секретира от мастната тъкан и секрецията му е в положителна корелация с количеството телесни мазнини. Неговата секреция изпраща сигнали към мозъка за потискане на апетита и повишаване на термогенезата, в опит да намали затлъстяването. С повишаването на телесните мазнини нивата на лептин в кръвта се увеличават. По време на периоди на гладно, когато телесното тегло спада, секрецията на лептин намалява. Като цяло е доказано, че концентрацията на лептин в кръвта е значително по-висока при затлъстели хора в сравнение с по-слаби индивиди и това повишено ниво се намалява, когато затлъстелите хора отслабнат. Би било логично да се приеме, че с високо ниво на лептин в кръвта, хората със затлъстяване трябва да се чувстват сити. Това обаче не е така. Нивата на лептин в кръвта не отразяват нивата на лептин в ликвора. Доказано е, че съотношението на нивата на CSF към серумния лептин е четири пъти по-ниско при затлъстели индивиди.

Резистентност към лептин

Тази нелинейна корелация между концентрацията на лептин в кръвта и ликвора може да се дължи на така наречената централна резистентност към действието на лептина. Теорията за централната съпротива на лептина предполага, че затлъстяването може да бъде причинено от ограничения достъп на лептин до мозъка. Това контрастира с по-старите предположения, че затлъстяването може да бъде причинено от неадекватно производство на лептин.

Важен фактор, който трябва да се има предвид, е, че транспортирането на лептин от кръвообращението до мозъка през BBB се постига чрез специализирани транспортни протеини, които са склонни към насищане. Това означава, че нивото на транспортери не е достатъчно високо, за да транспортира достатъчно молекули лептин в мозъка. Това е класическа ситуация на „задръстване“: само определено количество автомобили могат да преминат през пречките на пътя, независимо колко коли са на опашката. В резултат на това мозъкът не „усеща” реалната концентрация на лептин в кръвта. Поради насищането на този транспорт през BBB, нивата на циркулиращ лептин не винаги съответстват на концентрацията на лептин в CSF. Предполага се, че тази транспортна система функционира по подобен начин при слаби индивиди с нормални концентрации на лептин и че по-високите нива на лептин нямат биологични ефекти, след като системата вече е наситена. Мозъкът на затлъстелите хиперлептинемични пациенти дори не е изложен на повишените нива на лептин.

Може ли BBB да причини затлъстяване?

Фактът, че транспортната система е наситена и при слаби индивиди, показва, че транспортната система за лептин на BBB се е развила, за да функционира правилно само при по-ниско затлъстяване и телесно тегло. Ниските нива на серумен лептин информират мозъка, че мастните резерви са достатъчни за изразходване на калории за функции, различни от храненето, като възпроизвеждане и укрепване на имунната система. Но когато нивото на мазнини в тялото надвиши определено ниво, сигналът за лептин просто не работи адекватно, като по този начин допринася за по-нататъшно наддаване на тегло.

Препратки

Ballabh P, Braun A, Nedergaard M. (2004) Кръвно-мозъчната бариера: общ преглед: структура, регулация и клинични последици. Neurobiol Dis 16 (1): 1-13. doi: 10.1016 / j.nbd.2003.12.016

Rhea EM et al. (2017) Кръвно-мозъчни бариери при затлъстяване. AAPS J. 19, 921-930. doi: 10.1208 / s12248-017-0079-3.

Obermeier B, Daneman R, Ransohoff RM (2013) Развитие, поддържане и разрушаване на кръвно-мозъчната бариера. Природна медицина 19 (12): 1584-1596. doi: 10.1038 / nm.3407

Burguera B et al. (2000) Затлъстяването е свързано с намален транспорт на лептин през кръвно-мозъчната бариера при плъхове. Диабет 49: 1219-1223. PMID: 10909981

Hsu TM, Kanoski SE (2014) Нарушаване на кръвно-мозъчната бариера: механистични връзки между западната диета и деменция. Граници в застаряващата невронаука 6:88. doi: 10.3389 / fnagi.2014.00088

Banks W (2008) Кръвно-мозъчната бариера като причина за затлъстяването. Текущ фармацевтичен дизайн 14. 1606-14. PMID: 18673202

Тази статия за гости първоначално се появи в всепризнатия блог за здраве и наука и мозъчна тематика, BrainBlogger: Затлъстяването и кръвно-мозъчната бариера: Каква е връзката?