Povezanost pretilosti i krvno-moždane barijere

Krvno-moždana barijera (BBB) ​​važna je fiziološka formacija čiji je zadatak zaštititi mozak od više kemikalija koje bi mogle cirkulirati u našem krvotoku. BBB ometa razmjenu i kretanje većine molekula, stanica i proteina u i izvan središnjeg živčanog sustava (CNS). To pomaže da mozak ostane hladan i ne utječe na ono što jedemo i vrste infekcija s kojima se susrećemo.

BBB tvore krvne žile u CNS-u koje su obložene endotelnim stanicama. To je složena struktura koja osigurava održavanje metaboličke i imunoregulacijske homeostaze u CNS-u. U zdravom mozgu barijera sprečava većinu molekula cerebrospinalne tekućine (likvora) da cirkulira periferijom, a većina perifernih molekula da se difundira u likvor.

Međutim, ni u zdravom mozgu BBB nije potpuno nepropusan. Lučna jezgra hipotalamusa ima nepotpuni BBB, omogućavajući hormonima u cirkulaciji da djeluju na regulatorne sustave ovog dijela mozga. Nekoliko neuroloških poremećaja karakterizira kompromitirani BBB, uključujući moždani udar, infekcije CNS-a i neurodegenerativne bolesti.

Pretilost i BBB

Pokazalo se da prekomjerna konzumacija hrane s visokim udjelom zasićenih masti i jednostavnih šećera pogoršava integritet BBB-a i može dovesti do ozbiljnih oštećenja ranjivih područja mozga poput hipokampusa. Štoviše, pretilost uzrokuje patološke promjene BBB-a koje mogu pogoršati nečije opće zdravlje i dovesti do dodatnih patoloških promjena u CNS-u kao što su neuroinflamacija i kognitivni pad. Pretilost također uzrokuje promjene u broju tipova stanica u neurovaskularnoj jedinici što mijenja integritet BBB.

Međutim, kod većine ljudi s prekomjernom tjelesnom težinom višak tjelesne težine ne potiče ozbiljne patološke procese. Pretilost nije baš poremećaj koji oštećuje mozak, a integritet BBB-a ne ugrožava višak tjelesne težine. Međutim, postoji izuzetna veza između pretilosti i BBB-a, a ta veza postoji zbog načina na koji mozak normalno funkcionira.

Sistemi mozga koji reguliraju ponašanje hranjenja

Sustavi koji sudjeluju u razvoju pretilosti složeni su i još uvijek nisu u potpunosti razumljivi. Međutim, vjeruje se da bi poremećena homeostaza energije mogla biti korijen problema. Ponašanje hranjenja reguliraju metabolički, autonomni, endokrini i okolišni čimbenici. Iako na nju utječu brojni elementi svakog pojedinca, "energetska homeostaza" igra važnu ulogu stvaranjem ravnoteže između unosa i potrošnje energije.

Hipotalamus je jedno od područja mozga koje je prepoznato kao regulator unosa hrane, tjelesne težine, energije i homeostaze glukoze. Prima i obrađuje metabolički signal s periferije, a nagradu i osjetne ulaze iz korteksa. Zauzvrat, on šalje izlazne signale dijelovima središnjeg živčanog sustava koji reguliraju ponašanje hranjenja i tjelesnu težinu.

Hormoni hranjenja i uloga Leptina

Hipotalamus je uključen u regulaciju apetita kroz jedan signalni put koji stimulira apetit i jedan put koji suzbija apetit. Ti putovi uključuju specifične hormone i neuropeptide koji se mogu naći u krvi ili u likvoru. Da bi ovi hormoni mogli pravilno funkcionirati, oni moraju proći vaskularni BBB putem specijaliziranih transportnih sustava. Mnogi od hormona koji reguliraju ponašanje hranjenja poremećeni su pretilošću, uključujući inzulin, leptin, adiponektin i grelin.

Jedan od ključnih hormona u nastanku pretilosti je leptin. Leptin sudjeluje u energetskoj homeostazi i regulaciji metabolizma. Reagira na signale sitosti proizvedene tijekom konzumacije hrane. Leptin izlučuje masno tkivo, a njegovo izlučivanje pozitivno je povezano s količinom tjelesne masti. Njegova sekrecija šalje mozgu signale za suzbijanje apetita i povećanje termogeneze, u pokušaju smanjenja adipoznosti. Kako tjelesna masnoća raste, razina leptina u krvi raste. Tijekom razdoblja posta kada tjelesna težina opada, izlučivanje leptina se smanjuje. Općenito, pokazano je da je koncentracija leptina u krvi znatno veća kod pretilih osoba u usporedbi s mršavijim osobama, a ta se povišena razina smanjuje kad pretile osobe izgube na težini. Logično bi bilo pretpostaviti da bi se s visokom razinom leptina u krvotoku pretile osobe trebale osjećati sito. Međutim, to nije slučaj. Razine leptina u krvi ne odražavaju razine leptina u likvoru. Pokazalo se da je omjer razine CSF-a i serumskog leptina bio četiri puta niži u pretilih osoba.

Otpor leptinu

Ova nelinearna korelacija između koncentracije leptina u krvi i likvora mogla bi biti posljedica takozvanog središnjeg otpora djelovanju leptina. Teorija središnjeg otpora leptina sugerira da bi pretilost mogla biti uzrokovana ograničenim pristupom leptina mozgu. To je u suprotnosti sa starijim pretpostavkama da bi pretilost mogla biti uzrokovana neadekvatnom proizvodnjom leptina.

Važan čimbenik koji treba uzeti u obzir je da se transport leptina iz cirkulacije krvi u mozak kroz BBB postiže putem specijaliziranih proteina-transportera koji su skloni zasićenju. To znači da razina transportera nije dovoljno visoka da transportira dovoljno molekula leptina u mozak. Ovo je klasična situacija "gužve u prometu": samo određena količina automobila može proći kroz usko grlo ceste, bez obzira na to koliko je automobila u redu. Kao rezultat toga, mozak ne "osjeća" stvarnu koncentraciju leptina u krvi. Zbog zasićenja ovog transporta kroz BBB, razine leptina u cirkulaciji ne odgovaraju uvijek koncentraciji leptina u likvoru. Sugerira se da ovaj transportni sustav funkcionira slično kod mršavih osoba s normalnim koncentracijama leptina i da više razine leptina nemaju biološke učinke kad je sustav već zasićen. Mozak pretilih hiperleptinemičnih ispitanika nije ni izložen povišenoj razini leptina.

Može li BBB izazvati pretilost?

Činjenica da je transportni sustav zasićen i kod mršavih osoba pokazuje da se BBB-ov transportni sustav leptina razvio kako bi pravilno funkcionirao samo pri nižoj masnoći i tjelesnoj težini. Niske razine serumskog leptina informiraju mozak da su masne rezerve dovoljne za trošenje kalorija na druge funkcije osim hranjenja, poput reprodukcije i jačanja imunološkog sustava. Ali kad razina masnoće u tijelu prijeđe određenu razinu, signalizacija leptina jednostavno ne djeluje adekvatno, što pridonosi daljnjem debljanju.

Reference

Ballabh P, Braun A, Nedergaard M. (2004) Krvno-moždana barijera: pregled: struktura, regulacija i kliničke implikacije. Neurobiol Dis 16 (1): 1-13. doi: 10.1016 / j.nbd.2003.12.016

Rhea EM i sur. (2017) Krvno-moždane barijere u pretilosti. AAPS J, 19, 921-930. doi: 10,1208 / s12248-017-0079-3.

Obermeier B, Daneman R, Ransohoff RM (2013) Razvoj, održavanje i poremećaj krvno-moždane barijere. Medicina prirode 19 (12): 1584-1596. doi: 10.1038 / nm.3407

Burguera B i sur. (2000) Pretilost je povezana sa smanjenim transportom leptina kroz krvno-moždanu barijeru kod štakora. Dijabetes 49: 1219-1223. PMID: 10909981

Hsu TM, Kanoski SE (2014) Prekid krvno-moždane barijere: mehaničke veze između zapadnjačke prehrane i demencije. Granice u starenju neuroznanosti 6:88. doi: 10.3389 / fnagi.2014.00088

Banks W (2008) Krvno-moždana barijera kao uzrok pretilosti. Trenutni farmaceutski dizajn 14. 1606-14. PMID: 18673202

Ovaj se gostujući članak izvorno pojavio na nagrađivanom blogu o zdravstvu i znanosti i zajednici tematiziranoj mozgu, BrainBlogger: Pretilost i krvno-moždana barijera: Koja je veza?