Nutukimo ir kraujo-smegenų barjero ryšys

Kraujo ir smegenų barjeras (BBB) ​​yra svarbus fiziologinis darinys, kurio užduotis yra apsaugoti smegenis nuo daugelio cheminių medžiagų, kurios gali cirkuliuoti mūsų kraujyje. BBB trukdo daugumai molekulių, ląstelių ir baltymų keistis ir judėti centrinėje nervų sistemoje (CNS) ir iš jos. Tai padeda išlaikyti smegenis „kietas“, jų neveikia tai, ką valgome, ir infekcijos, su kuriomis susiduriame.

BBB formuoja CNS kraujagyslės, kurias iškloja endotelio ląstelės. Tai sudėtinga struktūra, užtikrinanti metabolinės ir imunoreguliacinės homeostazės palaikymą CNS. Sveikose smegenyse barjeras neleidžia daugumai smegenų skysčio (CSF) molekulių cirkuliuoti periferijoje ir daugumai periferinių molekulių difunduoti į CSF.

Tačiau net ir sveikose smegenyse BBB nėra visiškai nepralaidi. Liemeninis pagumburio branduolys turi nepilną BBB, leidžiantį cirkuliuojantiems hormonams veikti šios smegenų dalies reguliavimo sistemas. Keliems neurologiniams sutrikimams būdingas pažeistas BBB, įskaitant insultą, CNS infekcijas ir neurodegeneracines ligas.

Nutukimas ir BBB

Įrodyta, kad per didelis maisto produktų, turinčių daug sočiųjų riebalų ir paprastų cukrų, vartojimas pablogina BBB vientisumą ir gali sukelti rimtą pažeidžiamų smegenų regionų, tokių kaip hipokampas, žalą. Be to, nutukimas sukelia patologinius BBB pokyčius, kurie gali pabloginti bendrą žmogaus sveikatą ir sukelti papildomų patologinių CNS pokyčių, tokių kaip neuroinflammation ir kognityvinis nuosmukis. Nutukimas taip pat lemia ląstelių tipų skaičiaus pokyčius neurovaskuliniame vienete, kuris keičia BBB vientisumą.

Tačiau daugumai antsvorio turinčių žmonių kūno svorio perteklius neskatina rimtų patologinių procesų. Nutukimas nėra būtent sutrikimas, žalojantis smegenis, o perteklinis kūno svoris nepažeidžia BBB vientisumo. Tačiau yra puikus ryšys tarp nutukimo ir BBB, ir šis ryšys egzistuoja dėl to, kaip smegenys veikia normaliai.

Smegenų sistemos, reguliuojančios maitinimo elgesį

Nutukimo vystymosi sistemos yra sudėtingos ir iki šiol nėra visiškai suprantamos. Tačiau manoma, kad sutrikusi energijos homeostazė gali būti problemos priežastis. Maitinimo elgesį reguliuoja medžiagų apykaitos, autonominiai, endokrininiai ir aplinkos veiksniai. Nors tam įtakos turi daugybė kiekvieno žmogaus elementų, „energijos homeostazė“ vaidina svarbų vaidmenį kuriant pusiausvyrą tarp suvartojamos energijos ir išlaidų.

Hipotalamas yra viena iš smegenų sričių, kuri buvo pripažinta kaip maisto suvartojimo, kūno svorio, energijos ir gliukozės homeostazės reguliatorius. Jis priima ir apdoroja medžiagų apykaitos signalą iš periferijos, o atlygį ir sensorinius įnašus iš žievės. Savo ruožtu jis siunčia išėjimo signalus į centrinės nervų sistemos dalis, reguliuojančias maitinimo elgesį ir kūno svorį.

Hormonų maitinimas ir leptino vaidmuo

Pagumburis dalyvauja apetito reguliavime per vieną apetitą stimuliuojantį signalizacijos kelią ir vieną apetitą slopinantį kelią. Šie būdai apima specifinius hormonus ir neuropeptidus, kurių gali būti kraujyje arba CSF. Kad šie hormonai tinkamai funkcionuotų, jie turi kirsti kraujagyslių BBB per specializuotas transporto sistemas. Nutukimas sutrikdo daugelį hormonų, reguliuojančių maitinimosi elgesį, įskaitant insuliną, leptiną, adiponektiną ir greliną.

Vienas iš pagrindinių nutukimo vystymosi hormonų yra leptinas. Leptinas dalyvauja energijos homeostazėje ir medžiagų apykaitos reguliavime. Jis reaguoja į sotumo signalus, atsirandančius vartojant maistą. Leptiną išskiria riebalinis audinys, o jo sekrecija teigiamai koreliuoja su kūno riebalų kiekiu. Jo sekrecija siunčia signalus į smegenis, kad nuslopintų apetitą ir padidintų termogenezę, bandydama sumažinti riebalingumą. Didėjant kūno riebalams, padidėja leptino kiekis kraujyje. Pasninko laikotarpiais, kai kūno svoris krenta, leptino sekrecija sumažėja. Apskritai buvo įrodyta, kad nutukusių žmonių kraujyje leptino koncentracija yra žymiai didesnė, palyginti su lieknesniais asmenimis, ir šis padidėjęs lygis sumažėja nutukusiems žmonėms sulieknėjus. Logiška būtų manyti, kad esant aukštam leptino kiekiui kraujyje, nutukę asmenys turėtų jaustis sotūs. Tačiau taip nėra. Leptino kiekis kraujyje neatspindi leptino kiekio CSF. Įrodyta, kad nutukusiems asmenims CSF ir serumo leptino kiekio santykis buvo keturis kartus mažesnis.

Atsparumas leptinui

Ši netiesinė koreliacija tarp leptino koncentracijos kraujyje ir CSF galėjo atsirasti dėl vadinamojo centrinio atsparumo leptino veikimui. Leptino centrinio pasipriešinimo teorija rodo, kad nutukimą gali sukelti ribotas leptino patekimas į smegenis. Tai prieštarauja senesniems teiginiams, kad nutukimą gali sukelti netinkama leptino gamyba.

Svarbus veiksnys, į kurį reikia atsižvelgti, yra tai, kad leptinas iš kraujo apytakos į smegenis per BBB perduodamas per specializuotus baltymus, turinčius polimerų. Tai reiškia, kad transporterių lygis nėra pakankamai aukštas, kad būtų galima pernešti pakankamai leptino molekulių į smegenis. Tai klasikinė „spūsties“ situacija: per kelio kliūtį gali patekti tik tam tikras kiekis automobilių, neatsižvelgiant į tai, kiek automobilių yra eilėje. Todėl smegenys „nejaučia“ tikrosios leptino koncentracijos kraujyje. Dėl pernašos per BBB cirkuliuojantis leptino kiekis ne visada atitinka CSF leptino koncentraciją. Buvo pasiūlyta, kad ši transporto sistema veiktų panašiai liesiems asmenims, kurių leptino koncentracija yra normali, ir kad didesnė leptino koncentracija neturi jokio biologinio poveikio, kai sistema jau yra prisotinta. Nutukusių hiperleptineminių asmenų smegenys net nėra veikiamos padidėjusio leptino kiekio.

Ar BBB gali sukelti nutukimą?

Tai, kad transporto sistema taip pat yra prisotinta liesiems asmenims, rodo, kad BBB leptino transportavimo sistema išsivystė taip, kad tinkamai veiktų tik esant mažesniam riebumui ir kūno svoriui. Mažas leptino kiekis serume informuoja smegenis, kad riebalų atsargos yra pakankamos, kad kalorijos būtų išleistos ne tik šėrimo funkcijoms, pavyzdžiui, reprodukcijai ir imuninės sistemos stiprinimui. Bet kai riebalų kiekis organizme viršija tam tikrą lygį, leptino signalizacija paprasčiausiai neveikia tinkamai, taip prisidedant prie tolesnio svorio augimo.

Nuorodos

Ballabh P, Braun A, Nedergaard M. (2004) Kraujo ir smegenų barjeras: apžvalga: struktūra, reguliavimas ir klinikiniai padariniai. Neurobiol Dis 16 (1): 1-13. doi: 10.1016 / j.nbd.2003.12.016

Rhea EM ir kt. (2017) Nutukimo kraujo ir smegenų barjerai. AAPS J. 19, 921-930. doi: 10.1208 / s12248-017-0079-3.

Obermeier B, Daneman R, Ransohoff RM (2013) Kraujo ir smegenų barjero vystymas, palaikymas ir sutrikimas. Gamtos medicina 19 (12): 1584-1596. doi: 10.1038 / nm.3407

Burguera B ir kt. (2000) Nutukimas yra susijęs su sumažėjusiu leptino pernašu per kraujo ir smegenų barjerą žiurkėms. Diabetas 49: 1219-1223. PMID: 10909981

Hsu TM, Kanoski SE (2014) Kraujo ir smegenų barjero sutrikimas: mechaniniai ryšiai tarp vakarietiškos dietos vartojimo ir demencijos. Senėjančių neuromokslų ribos 6:88. doi: 10.3389 / fnagi.2014.00088

Banks W (2008) Kraujo ir smegenų barjeras kaip nutukimo priežastis. Dabartinis farmacijos dizainas 14. 1606–14. PMID: 18673202

Šis svečių straipsnis iš pradžių pasirodė apdovanojimų pelniusiame sveikatos ir mokslo tinklaraštyje bei smegenų tematikos bendruomenėje „BrainBlogger: nutukimas ir kraujo ir smegenų barjeras: kas yra ryšys?“.