Hubungan Antara Obesiti dan Penghalang Otak Darah
Penghalang darah-otak (BBB) adalah pembentukan fisiologi penting yang ditugaskan untuk melindungi otak dari pelbagai bahan kimia yang mungkin beredar di aliran darah kita. BBB menghalang pertukaran dan pergerakan kebanyakan molekul, sel, dan protein masuk dan keluar dari sistem saraf pusat (CNS). Ini membantu menjaga otak "sejuk" dan tidak terpengaruh dengan apa sahaja yang kita makan dan jenis jangkitan yang kita hadapi.
BBB terbentuk oleh saluran darah di CNS yang dilapisi oleh sel endotel. Ini adalah struktur kompleks yang memastikan pemeliharaan homeostasis metabolik dan imunoregulasi di CNS. Dalam otak yang sihat, penghalang menghalang sebahagian besar molekul cecair serebrospinal (CSF) daripada beredar di pinggir dan sebahagian besar molekul periferal menyebar ke dalam CSF.
Namun, walaupun dalam otak yang sihat, BBB tidak sepenuhnya telap. Nukleus arkuat hipotalamus mempunyai BBB yang tidak lengkap, yang membolehkan hormon peredaran bertindak pada sistem pengawalseliaan bahagian otak ini. Beberapa gangguan neurologi dicirikan oleh BBB yang terganggu, termasuk strok, jangkitan CNS, dan penyakit neurodegeneratif.
Obesiti dan BBB
Telah ditunjukkan bahawa terlalu banyak makanan yang tinggi lemak jenuh dan gula sederhana merosakkan integriti BBB dan boleh menyebabkan kerosakan serius pada kawasan otak yang rentan seperti hippocampus. Lebih-lebih lagi, obesiti menyebabkan perubahan patologi pada BBB yang boleh memperburuk kesihatan umum seseorang dan membawa kepada perubahan patologi tambahan pada CNS seperti radang saraf dan penurunan kognitif. Obesiti juga menyebabkan perubahan bilangan jenis sel dalam unit neurovaskular yang mengubah integriti BBB.
Walau bagaimanapun, pada kebanyakan orang yang berlebihan berat badan, kelebihan berat badan tidak merangsang proses patologi yang serius. Obesiti bukanlah gangguan yang merosakkan otak, dan integriti BBB tidak terganggu oleh berat badan yang berlebihan. Namun, ada kaitan yang luar biasa antara obesiti dan BBB, dan hubungan ini wujud kerana bagaimana otak berfungsi dengan normal.
Sistem Otak Mengatur Tingkah Laku Makan
Sistem yang terlibat dalam perkembangan obesiti adalah kompleks dan masih belum difahami sepenuhnya. Namun, dipercayai bahawa homeostasis tenaga yang terganggu dapat menjadi punca masalah. Tingkah laku makan diatur oleh faktor metabolik, autonomi, endokrin, dan persekitaran. Walaupun dipengaruhi oleh banyak elemen dalam setiap individu, "homeostasis tenaga" memainkan peranan penting dengan mewujudkan keseimbangan antara pengambilan dan perbelanjaan tenaga.
Hipotalamus adalah salah satu kawasan otak yang telah diakui sebagai pengatur pengambilan makanan, berat badan, tenaga, dan homeostasis glukosa. Ia menerima dan memproses isyarat metabolik dari pinggiran, dan memberi penghargaan dan input deria dari korteks. Pada gilirannya, ia menghantar isyarat output ke bahagian sistem saraf pusat yang mengatur perilaku makan dan berat badan.
Memakan Hormon dan Peranan Leptin
Hipotalamus terlibat dalam pengaturan selera makan melalui satu jalur isyarat yang merangsang selera makan dan satu jalur penekan nafsu makan. Laluan ini melibatkan hormon dan neuropeptida tertentu, yang boleh didapati sama ada dalam darah atau CSF. Agar hormon ini berfungsi dengan baik, mereka harus menyeberangi BBB vaskular melalui sistem pengangkutan khusus. Sebilangan besar hormon yang mengatur tingkah laku makan terganggu dalam kegemukan, termasuk insulin, leptin, adiponektin, dan ghrelin.
Salah satu hormon utama dalam perkembangan kegemukan adalah leptin. Leptin mengambil bahagian dalam homeostasis tenaga dan pengaturan metabolisme. Ia bertindak balas terhadap isyarat kenyang yang dihasilkan semasa penggunaan makanan. Leptin dirembeskan oleh tisu adiposa, dan rembesannya berkorelasi positif dengan jumlah lemak badan. Rembesannya menghantar isyarat ke otak untuk menekan selera makan dan meningkatkan termogenesis, dalam usaha untuk mengurangkan daya tarikan. Apabila lemak badan meningkat, kadar leptin darah meningkat. Semasa berpuasa ketika berat badan turun, rembesan leptin berkurang. Secara umum, telah menunjukkan bahawa kepekatan leptin darah jauh lebih tinggi pada orang gemuk berbanding dengan individu yang lebih kurus, dan tahap peningkatan ini menurun ketika orang gemuk menurunkan berat badan. Adalah logik untuk menganggap bahawa dengan tahap leptin yang tinggi dalam aliran darah, individu yang gemuk harus merasa kenyang. Walau bagaimanapun, ini tidak berlaku. Tahap leptin dalam darah tidak mencerminkan tahap leptin dalam CSF. Telah ditunjukkan bahawa nisbah tahap leptin CSF-ke-serum adalah empat kali lebih rendah pada individu yang gemuk.
Rintangan Leptin
Hubungan tidak linear ini antara kepekatan leptin dalam darah dan CSF mungkin disebabkan oleh penentangan pusat yang disebut terhadap tindakan leptin. Teori ketahanan pusat leptin menunjukkan bahawa kegemukan boleh disebabkan oleh akses leptin yang terhad ke otak. Ini berbeza dengan cadangan lama bahawa obesiti disebabkan oleh pengeluaran leptin yang tidak mencukupi.
Faktor penting yang perlu dipertimbangkan adalah bahawa pengangkutan leptin dari peredaran darah ke otak melalui BBB dicapai melalui protein transporter khusus yang rentan terhadap tepu. Ini bermaksud bahawa tahap pengangkut tidak cukup tinggi untuk mengangkut molekul leptin yang cukup ke otak. Ini adalah keadaan "kesesakan lalu lintas" klasik: hanya sebilangan besar kereta yang dapat melalui jalan raya, tidak kira berapa banyak kereta yang berada dalam barisan. Akibatnya, otak tidak "merasakan" kepekatan leptin yang sebenarnya dalam darah. Kerana ketepuan pengangkutan ini melalui BBB, tahap leptin yang beredar tidak selalu sesuai dengan kepekatan leptin CSF. Telah dikemukakan bahawa sistem pengangkutan ini berfungsi sama pada individu kurus dengan kepekatan leptin normal dan tahap leptin yang lebih tinggi tidak mempunyai kesan biologi setelah sistem ini sudah tepu. Otak hiperleptinemik obesiti tidak terdedah kepada peningkatan tahap leptin.
Bolehkah BBB Menyebabkan Obesiti?
Fakta bahawa sistem pengangkutan juga tepu pada orang yang kurus menunjukkan bahawa sistem pengangkutan leptin BBB telah berkembang untuk berfungsi dengan baik hanya pada jarak yang lebih rendah dan berat badan. Kadar leptin serum yang rendah memberitahu otak bahawa rizab adiposa mencukupi untuk menghabiskan kalori pada fungsi selain memberi makan, seperti pembiakan dan penguatan sistem imun. Tetapi apabila tahap lemak dalam tubuh melebihi tahap tertentu, isyarat leptin tidak berfungsi dengan baik, sehingga menyumbang kepada peningkatan berat badan.
Rujukan
Ballabh P, Braun A, Nedergaard M. (2004) Penghalang darah-otak: gambaran umum: struktur, peraturan, dan implikasi klinikal. Neurobiol Dis 16 (1): 1-13. doi: 10.1016 / j.nbd.2003.12.016
Rhea EM et al. (2017) Halangan Darah-Otak dalam Obesiti. AAPS J. 19, 921-930. doi: 10.1208 / s12248-017-0079-3.
Obermeier B, Daneman R, Ransohoff RM (2013) Pembangunan, penyelenggaraan dan gangguan penghalang darah-otak. Perubatan Alam 19 (12): 1584-1596. doi: 10.1038 / nm.3407
Burguera B et al. (2000) Obesiti dikaitkan dengan penurunan pengangkutan leptin melintasi penghalang darah-otak pada tikus. Diabetes 49: 1219-1223. PMID: 10909981
Hsu TM, Kanoski SE (2014) Gangguan penghalang darah-otak: hubungan mekanistik antara penggunaan diet Barat dan demensia. Sempadan dalam Neurosains Penuaan 6:88. doi: 10.3389 / fnagi.2014.00088
Banks W (2008) Penghalang Otak Darah sebagai Punca Obesiti. Reka bentuk farmaseutikal semasa 14. 1606-14. PMID: 18673202
Artikel tetamu ini pada asalnya muncul di blog kesihatan dan sains yang memenangi anugerah dan komuniti bertema otak, BrainBlogger: Obesity and the Blood-Brain Barrier: Apa Sambungannya ?.
