Povezava med debelostjo in krvno-možgansko pregrado

Krvno-možganska pregrada (BBB) ​​je pomembna fiziološka tvorba, katere naloga je zaščititi možgane pred številnimi kemikalijami, ki bi lahko krožile v našem krvnem obtoku. BBB ovira izmenjavo in gibanje večine molekul, celic in beljakovin v in iz osrednjega živčnega sistema (CNS). To pomaga, da se možgani ohladijo in nanje ne vplivajo vse, kar jemo, in vrste okužb, s katerimi se srečujemo.

BBB tvorijo krvne žile v CNS, ki jih obdajajo endotelijske celice. Gre za kompleksno strukturo, ki zagotavlja vzdrževanje presnovne in imunoregulacijske homeostaze v CNS. V zdravih možganih pregrada preprečuje, da bi večina molekul cerebrospinalne tekočine (CSF) krožila po obrobju in večina perifernih molekul difundirala v CSF.

Vendar tudi pri zdravih možganih BBB ni popolnoma neprepusten. Arcuate jedro hipotalamusa ima nepopoln BBB, ki omogoča cirkulirajočim hormonom, da delujejo na regulacijske sisteme tega dela možganov. Za več nevroloških motenj je značilna ogrožena BBB, vključno z možgansko kapjo, okužbami osrednjega živčevja in nevrodegenerativnimi boleznimi.

Debelost in BBB

Dokazano je, da prekomerno uživanje živil z visoko vsebnostjo nasičenih maščob in enostavnih sladkorjev poslabša integriteto BBB in bi lahko povzročilo resno škodo ranljivih možganskih regij, kot je hipokampus. Poleg tega debelost povzroči patološke spremembe BBB, ki lahko poslabšajo splošno zdravje in vodijo do dodatnih patoloških sprememb v CNS, kot sta nevroinflamacija in kognitivni upad. Debelost povzroča tudi spremembe števila tipov celic v nevrovaskularni enoti, ki spremeni integriteto BBB.

Vendar pri večini ljudi s prekomerno telesno težo odvečna telesna teža ne spodbuja resnih patoloških procesov. Debelost ni ravno motnja, ki škoduje možganom, celovitost BBB pa ne ogroža odvečna telesna teža. Obstaja pa izjemna povezava med debelostjo in BBB, ki obstaja zaradi normalnega delovanja možganov.

Možganski sistemi, ki uravnavajo vedenje hranjenja

Sistemi, ki sodelujejo pri razvoju debelosti, so zapleteni in še vedno ne popolnoma razumljeni. Verjame pa se, da bi lahko vzrok problema bila motena homeostaza energije. Obnašanje hranjenja uravnavajo presnovni, avtonomni, endokrini in okoljski dejavniki. Čeprav nanjo vplivajo številni elementi vsakega posameznika, ima "energetska homeostaza" pomembno vlogo, saj ustvarja ravnovesje med vnosom in porabo energije.

Hipotalamus je eno od možganskih področij, ki je bilo prepoznano kot regulator vnosa hrane, telesne teže, energije in homeostaze glukoze. Sprejema in obdeluje metabolični signal z obrobja, nagrajevanje in senzorične vnose pa iz skorje. V zameno pa pošilja izhodne signale v dele centralnega živčnega sistema, ki uravnavajo vedenje pri hranjenju in telesno težo.

Hranjevalni hormoni in vloga Leptina

Hipotalamus sodeluje pri uravnavanju apetita po eni signalni poti, ki spodbuja apetit, in eni poti, ki zavira apetit. Te poti vključujejo specifične hormone in nevropeptide, ki jih najdemo v krvi ali likvoru. Da bi ti hormoni lahko pravilno delovali, morajo prek specializiranih transportnih sistemov prečkati vaskularni BBB. Številni hormoni, ki uravnavajo vedenje hranjenja, so moteni pri debelosti, vključno z insulinom, leptinom, adiponektinom in grelinom.

Eden ključnih hormonov pri razvoju debelosti je leptin. Leptin sodeluje pri energetski homeostazi in uravnavanju metabolizma. Odziva se na signale sitosti, ki nastanejo med uživanjem hrane. Leptin izloča maščobno tkivo, njegovo izločanje pa je pozitivno povezano s količino telesne maščobe. Njeno izločanje pošilja možganom signale, da zavirajo apetit in povečajo termogenezo, da bi zmanjšali maščobo. Ko telesna maščoba narašča, se raven leptina v krvi poveča. V obdobjih posta, ko telesna teža pade, se izločanje leptina zmanjša. Na splošno je bilo dokazano, da je koncentracija leptina v krvi pri debelih znatno višja kot pri vitkejših osebah, ta povišana raven pa se zmanjša, ko debeli ljudje izgubijo težo. Logično bi bilo domnevati, da bi se morali debeli posamezniki ob visoki ravni leptina v krvnem obtoku počutiti siti. Vendar temu ni tako. Raven leptina v krvi ne odraža ravni leptina v likvorju. Dokazano je bilo, da je bilo razmerje ravni CSV in serumskega leptina pri debelih štirikrat nižje.

Leptinska odpornost

Ta nelinearna korelacija med koncentracijo leptina v krvi in ​​cerebrospinalno tekočino je lahko posledica tako imenovane centralne odpornosti na delovanje leptina. Teorija osrednjega upora leptina kaže, da bi debelost lahko povzročil omejen dostop leptina do možganov. To je v nasprotju s starejšimi predlogi, da bi debelost lahko povzročila neustrezna proizvodnja leptina.

Pomemben dejavnik, ki ga je treba upoštevati, je, da se transport leptina iz krvnega obtoka v možgane skozi BBB doseže s pomočjo specializiranih transportnih proteinov, ki so nagnjeni k nasičenju. To pomeni, da raven prenašalcev ni dovolj visoka, da bi prenesla dovolj molekul leptina v možgane. To je klasična situacija "zastojev": skozi ozko grlo lahko pride le določena količina avtomobilov, ne glede na to, koliko avtomobilov je v čakalni vrsti. Posledično možgani ne "čutijo" prave koncentracije leptina v krvi. Zaradi nasičenosti tega prenosa skozi BBB ravni leptina v obtoku ne ustrezajo vedno koncentraciji leptina v likvorju. Predlagano je bilo, da ta transportni sistem deluje podobno pri vitkih posameznikih z normalno koncentracijo leptina in da višje ravni leptina nimajo bioloških učinkov, ko je sistem že nasičen. Možgani debelih oseb s hiperleptinemijo niso niti izpostavljeni povišanim vrednostim leptina.

Ali lahko BBB povzroči debelost?

Dejstvo, da je transportni sistem nasičen tudi pri vitkih posameznikih, kaže, da se je BBB-ov transportni sistem leptina razvil, da pravilno deluje le pri nižji maščobi in telesni teži. Nizke ravni serumskega leptina sporočajo možganom, da so maščobne rezerve zadostne za porabo kalorij za druge funkcije, kot je hranjenje, kot sta razmnoževanje in krepitev imunskega sistema. Toda ko raven maščobe v telesu preseže določeno raven, signalizacija leptina preprosto ne deluje pravilno in tako prispeva k nadaljnjemu povečanju telesne mase.

Reference

Ballabh P, Braun A, Nedergaard M. (2004) Krvno-možganska pregrada: pregled: zgradba, regulacija in klinične posledice. Neurobiol Dis 16 (1): 1-13. doi: 10.1016 / j.nbd.2003.12.016

Rhea EM et al. (2017) Krvno-možganske ovire pri debelosti. AAPS J. 19, 921-930. doi: 10.1208 / s12248-017-0079-3.

Obermeier B, Daneman R, Ransohoff RM (2013) Razvoj, vzdrževanje in motnje krvno-možganske pregrade. Naravna medicina 19 (12): 1584-1596. doi: 10.1038 / nm.3407

Burguera B et al. (2000) Debelost je pri podganah povezana z zmanjšanim prenosom leptina skozi krvno-možgansko pregrado. Diabetes 49: 1219-1223. PMID: 10909981

Hsu TM, Kanoski SE (2014) Motnje krvno-možganske pregrade: mehanistične povezave med zahodno prehrano in demenco. Meje v starajoči se nevroznanosti 6:88. doi: 10.3389 / fnagi.2014.00088

Banks W (2008) Krvno-možganska pregrada kot vzrok debelosti. Trenutna farmacevtska zasnova 14. 1606-14. PMID: 18673202

Ta gostujoči članek se je prvotno pojavil na večkrat nagrajenem spletnem dnevniku o zdravju in znanosti ter v temo možganske tematike BrainBlogger: Debelost in krvno-možganska pregrada: Kaj je povezava?