Гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) является важным физиологическим образованием, задачей которого является защита мозга от множества химических веществ, которые могут циркулировать в нашей крови. ГЭБ препятствует обмену и движению большинства молекул, клеток и белков в центральной нервной системе (ЦНС) и из нее. Это помогает сохранять мозг «холодным» и не подверженным влиянию того, что мы едим, и видам инфекций, с которыми мы сталкиваемся. BBB формируется кровеносными сосудами в ЦНС, которые выстланы эндотелиальными клетками. Это сложная структура, которая обеспечивает поддержание метаболического и иммунорегуляторного гомеостаза в ЦНС. В здоровом мозге этот барьер препятствует циркуляции большей части молекул спинномозговой жидкости (CSF) по периферии, а большая часть периферических молекул диффундирует в CSF.
Тем не менее, даже в здоровом мозге ГЭБ не является полностью непроницаемым. Дугообразное ядро гипоталамуса имеет неполный BBB, что позволяет циркулирующим гормонам воздействовать на регуляторные системы этой части мозга. Некоторые неврологические расстройства характеризуются нарушением ГЭБ, включая инсульт , инфекции ЦНС и нейродегенеративные заболевания.
Ожирение и ГЭБ
Было показано, что чрезмерное потребление продуктов с высоким содержанием насыщенных жиров и простых сахаров ухудшает целостность ГЭБ и может привести к серьезному повреждению уязвимых областей мозга, таких как гиппокамп. Кроме того, ожирение вызывает патологические изменения в ГЭБ, которые могут ухудшить общее состояние здоровья и привести к дополнительным патологическим изменениям в ЦНС, таким как нейровоспаление и снижение когнитивных функций. Ожирение также вызывает изменения числа типов клеток в сосудисто-нервном отделении, которые нарушают целостность ГЭБ .
Однако у большинства людей с избыточным весом избыточная масса тела не стимулирует серьезных патологических процессов. Ожирение не является расстройством, которое повреждает мозг, а целостность ГЭБ не нарушается из-за избыточной массы тела. Однако между ожирением и ГЭБ существует замечательная связь, и эта связь существует из-за нормального функционирования мозга.
Мозговые системы, регулирующие пищевое поведение
Системы, участвующие в развитии ожирения, являются сложными и до сих пор не полностью поняты. Тем не менее, считается, что нарушенный энергетический гомеостаз может быть корнем проблемы. Пищевое поведение регулируется метаболическими, вегетативными, эндокринными и экологическими факторами. Хотя на него влияют многочисленные элементы каждого человека, «энергетический гомеостаз» играет важную роль, создавая баланс между потреблением энергии и расходами.
Гипоталамус является одной из областей мозга, которая была признана регулятором потребления пищи, массы тела, энергии и гомеостаза глюкозы. Он получает и обрабатывает метаболический сигнал от периферии, а также вознаграждение и сенсорные сигналы от коры. В свою очередь, он посылает выходные сигналы в части центральной нервной системы, регулирующие пищевое поведение и массу тела.
Гормоны питания и роль лептина
Гипоталамус участвует в регуляции аппетита посредством одного сигнального пути, стимулирующего аппетит, и одного пути, подавляющего аппетит. Эти пути включают специфические гормоны и нейропептиды, которые могут быть найдены либо в крови, либо в CSF. Для того, чтобы эти гормоны функционировали должным образом, они должны пересекать сосудистый ГЭБ через специализированные транспортные системы. Многие из гормонов, регулирующих пищевое поведение, нарушаются при ожирении, в том числе инсулин, лептин , адипонектин и грелин.
Одним из ключевых гормонов в развитии ожирения является лептин. Лептин участвует в энергетическом гомеостазе и регуляции обмена веществ. Он реагирует на сигналы сытости, возникающие при употреблении пищи. Лептин секретируется жировой тканью, и его секреция положительно коррелирует с количеством жира в организме. Его секреция посылает сигналы в мозг, чтобы подавить аппетит и увеличить термогенез, пытаясь уменьшить ожирение. По мере роста жира в организме уровень лептина в крови увеличивается. В периоды голодания, когда масса тела падает, секреция лептина уменьшается. В целом было показано, что концентрация лептина в крови значительно выше у тучных людей по сравнению с более худыми, и этот повышенный уровень уменьшается, когда тучные люди теряют вес. Было бы логично предположить, что при высоком уровне лептина в крови тучные люди должны чувствовать себя сытыми. Однако, это не так. Уровни лептина в крови не отражают уровни лептина в CSF. Было показано, что отношение уровней лептина в сыворотке крови к сыворотке крови было в четыре раза ниже у людей с ожирением.
Устойчивость к лептину
Эта нелинейная корреляция между концентрацией лептина в крови и CSF может быть связана с так называемой центральной устойчивостью к действию лептина. Теория центрального сопротивления лептина предполагает, что ожирение может быть вызвано ограниченным доступом лептина в мозг. Это контрастирует со старыми предположениями о том, что ожирение может быть вызвано неадекватной выработкой лептина.
Важным фактором, который следует учитывать, является то, что транспортировка лептина из кровообращения в мозг через ГЭБ осуществляется с помощью специализированных транспортных белков, которые склонны к насыщению. Это означает, что уровень переносчиков недостаточно высок, чтобы транспортировать достаточное количество молекул лептина в мозг. Это классическая ситуация с «пробкой»: через препятствия на дороге может проехать только определенное количество автомобилей, независимо от того, сколько машин в очереди. В результате мозг не «чувствует» реальную концентрацию лептина в крови. Из-за насыщения этого транспорта через BBB циркулирующие уровни лептина не всегда соответствуют концентрации лептина в CSF. Было высказано предположение, что эта транспортная система функционирует аналогично у худых людей с нормальной концентрацией лептина и что более высокие уровни лептина не оказывают биологического воздействия, когда система уже насыщена. Мозг людей с ожирением и гиперлептинемией даже не подвергается воздействию повышенных уровней лептина.
Может ли ГЭБ вызвать ожирение?
Тот факт, что транспортная система также насыщена у худых людей, показывает, что транспортная система лептина ГЭБ эволюционировала для правильного функционирования только при более низком ожирении и массе тела. Низкий уровень сывороточного лептина информирует мозг о том, что жировые запасы достаточны для расходования калорий на функции, отличные от питания, такие как размножение и укрепление иммунной системы. Но когда уровень жира в организме превышает определенный уровень, передача сигналов лептина просто не работает должным образом, что способствует дальнейшему увеличению веса.