Conexiunea dintre obezitate și bariera sânge-creier

Bariera hematoencefalică (BBB) ​​este o formațiune fiziologică importantă, însărcinată cu protejarea creierului de mai multe substanțe chimice care ar putea circula în fluxul nostru sanguin. BBB obstrucționează schimbul și mișcarea majorității moleculelor, celulelor și proteinelor în și din sistemul nervos central (SNC). Acest lucru ajută la menținerea creierului „rece” și neafectat de orice mâncăm și de tipul de infecții pe care le întâlnim.

BBB este format din vasele de sânge din SNC care sunt căptușite de celulele endoteliale. Este o structură complexă care asigură menținerea homeostaziei metabolice și imunoreglatorii în SNC. Într-un creier sănătos, bariera împiedică circulația majorității moleculelor de lichid cefalorahidian (LCR) în periferie și majoritatea moleculelor periferice să se difuzeze în LCR.

Cu toate acestea, chiar și în creierele sănătoase, BBB nu este complet impermeabil. Nucleul arcuit al hipotalamusului are un BBB incomplet, permițând hormonilor circulanți să acționeze asupra sistemelor de reglare ale acestei părți a creierului. Mai multe tulburări neurologice se caracterizează printr-un BBB compromis, inclusiv accident vascular cerebral, infecții ale SNC și boli neurodegenerative.

Obezitatea și BBB

S-a demonstrat că supra-consumul de alimente bogate în grăsimi saturate și zaharuri simple degradează integritatea BBB și ar putea duce la deteriorarea gravă a regiunilor vulnerabile ale creierului, cum ar fi hipocampul. Mai mult, obezitatea provoacă modificări patologice ale BBB care pot agrava starea generală de sănătate și pot duce la modificări patologice suplimentare în SNC, cum ar fi neuroinflamarea și declinul cognitiv. Obezitatea determină, de asemenea, modificări ale numărului de tipuri de celule dintr-o unitate neurovasculară care modifică integritatea BBB.

Cu toate acestea, la majoritatea persoanelor supraponderale, excesul de greutate corporală nu stimulează procesele patologice grave. Obezitatea nu este tocmai o tulburare care dăunează creierului, iar integritatea BBB nu este compromisă de greutatea corporală în exces. Cu toate acestea, există o legătură remarcabilă între obezitate și BBB, iar această legătură există datorită modului în care funcționează normal creierul.

Sisteme cerebrale care reglementează comportamentul de hrănire

Sistemele implicate în dezvoltarea obezității sunt complexe și încă nu sunt pe deplin înțelese. Cu toate acestea, se crede că o homeostazie energetică perturbată ar putea fi rădăcina problemei. Comportamentul alimentar este reglementat de factori metabolici, autonomi, endocrini și de mediu. Deși este influențat de numeroase elemente ale fiecărui individ, „homeostazia energetică” joacă un rol important prin crearea unui echilibru între aportul și cheltuielile de energie.

Hipotalamusul este una dintre zonele creierului care a fost recunoscută ca un regulator al aportului alimentar, al greutății corporale, al energiei și al homeostaziei glucozei. Acesta primește și procesează semnalul metabolic de la periferie și recompensă și intrări senzoriale din cortex. La rândul său, trimite semnale de ieșire către părțile sistemului nervos central care reglementează comportamentul de hrănire și greutatea corporală.

Hormonii de hrănire și rolul Leptinei

Hipotalamusul este implicat în reglarea poftei de mâncare printr-o cale de semnalizare care stimulează apetitul și o cale de suprimare a apetitului. Aceste căi implică hormoni specifici și neuropeptide, care pot fi găsite fie în sânge, fie în LCR. Pentru ca acești hormoni să funcționeze corect, trebuie să traverseze BBB vascular prin sisteme de transport specializate. Mulți dintre hormonii care reglează comportamentul alimentar sunt perturbați în obezitate, inclusiv insulina, leptina, adiponectina și grelina.

Unul dintre hormonii cheie în dezvoltarea obezității este leptina. Leptina participă la homeostazia energetică și la reglarea metabolismului. Răspunde la semnalele de sațietate produse în timpul consumului de alimente. Leptina este secretată de țesutul adipos, iar secreția sa este corelată pozitiv cu cantitatea de grăsime corporală. Secreția sa trimite semnale către creier pentru a suprima pofta de mâncare și a crește termogeneza, în încercarea de a reduce adipozitatea. Pe măsură ce grăsimea corporală crește, nivelul de leptină din sânge crește. În perioadele de post când scade greutatea corporală, secreția de leptină este scăzută. În general, s-a demonstrat că concentrația de leptină din sânge este semnificativ mai mare la persoanele obeze comparativ cu persoanele mai slabe, iar acest nivel crescut este scăzut atunci când persoanele obeze slăbesc. Ar fi logic să presupunem că, cu un nivel ridicat de leptină în sânge, indivizii obezi ar trebui să se simtă saturați. Cu toate acestea, acest lucru nu este cazul. Nivelurile de leptină din sânge nu reflectă nivelurile de leptină din LCR. S-a demonstrat că raportul dintre nivelurile de leptină din LCR și ser a fost de patru ori mai mic la persoanele obeze.

Rezistența la leptină

Această corelație neliniară între concentrația de leptină în sânge și LCR s-ar putea datora așa-numitei rezistențe centrale la acțiunea leptinei. Teoria rezistenței centrale a leptinei sugerează că obezitatea ar putea fi cauzată de accesul restricționat al leptinei la creier. Acest lucru contrastează cu sugestiile mai vechi că obezitatea ar putea fi cauzată de o producție inadecvată de leptină.

Un factor important de luat în considerare este că transportul leptinei din circulația sângelui în creier prin BBB se realizează prin intermediul proteinelor transportoare specializate care sunt predispuse la saturație. Aceasta înseamnă că nivelul transportorilor nu este suficient de ridicat pentru a transporta suficiente molecule de leptină în creier. Aceasta este o situație clasică de „blocaj de trafic”: doar o anumită cantitate de mașini pot trece prin blocajul rutier, indiferent de câte mașini sunt în coadă. Drept urmare, creierul nu „simte” concentrația reală de leptină în sânge. Datorită saturației acestui transport prin BBB, nivelurile circulante ale leptinei nu corespund întotdeauna concentrației de LCR a leptinei. S-a sugerat că acest sistem de transport funcționează în mod similar la indivizii slabi cu concentrații normale de leptină și că nivelurile mai ridicate de leptină nu au efecte biologice odată ce sistemul este deja saturat. Creierul subiecților hiperleptinemici obezi nu este nici măcar expus la nivelurile crescute de leptină.

BBB poate provoca obezitate?

Faptul că sistemul de transport este, de asemenea, saturat la persoanele slabe arată că sistemul de transport al leptinei de la BBB a evoluat pentru a funcționa corect doar la adipozitate și greutate corporală mai mici. Nivelurile scăzute de leptină serică informează creierul că rezervele adipoase sunt adecvate pentru a consuma calorii pe alte funcții decât hrănirea, cum ar fi reproducerea și întărirea sistemului imunitar. Dar când nivelul de grăsime din organism depășește un anumit nivel, semnalizarea leptinei pur și simplu nu funcționează adecvat, contribuind astfel la creșterea în greutate.

Referințe

Ballabh P, Braun A, Nedergaard M. (2004) Bariera hematoencefalică: o privire de ansamblu: structură, reglare și implicații clinice. Neurobiol Dis 16 (1): 1-13. doi: 10.1016 / j.nbd.2003.12.016

Rhea EM și colab. (2017) Bariere de sânge-creier în obezitate. AAPS J. 19, 921-930. doi: 10.1208 / s12248-017-0079-3.

Obermeier B, Daneman R, Ransohoff RM (2013) Dezvoltarea, întreținerea și întreruperea barierei hematoencefalice. Medicina naturii 19 (12): 1584-1596. doi: 10.1038 / nm.3407

Burguera B și colab. (2000) Obezitatea este asociată cu un transport scăzut al leptinei peste bariera hematoencefalică la șobolani. Diabet 49: 1219-1223. PMID: 10909981

Hsu TM, Kanoski SE (2014) Întreruperea barierei hematoencefalice: legături mecaniciste între consumul dietei occidentale și demență. Frontiere în îmbătrânirea neuroștiinței 6:88. doi: 10.3389 / fnagi.2014.00088

Banks W (2008) Bariera sângelui-creierului ca cauză a obezității. Design farmaceutic actual 14. 1606-14. PMID: 18673202

Acest articol invitat a apărut inițial pe blogul premiat de sănătate și știință și comunitatea tematică a creierului, BrainBlogger: Obesity and the Blood-Brain Barrier: What is the Connection ?.