Структурні зміни мозку, пов’язані з надмірною вагою та ожирінням. Частина 1

Ожиріння є глобальною проблемою охорони здоров’я з широким набором супутніх захворювань, таких як недоїдання, метаболічний синдром, діабет, системна гіпертензія, серцева недостатність і ниркова недостатність. В огляді описуються нещодавні результати нейровізуалізації та два дослідження щільності клітин щодо ролі запалення гіпоталамуса, спричиненого надмірним харчуванням, у нейродегенерації. Ці дослідження надали послідовні докази меншої товщини кори або зменшення об’єму сірої речовини в людей із надмірною вагою та ожирінням; однак досліджувані ділянки мозку відрізнялися в різних дослідженнях.

Системна гіпертонія - поширене хронічне захворювання, що характеризується тривалим підвищенням артеріального тиску, що завдає великої шкоди здоров'ю людини. Пам'ять є однією з незамінних і важливих функцій у повсякденному житті людини. Він відіграє важливу роль у роботі, навчанні, житті та інших аспектах. Отже, який зв'язок між системною гіпертензією та пам'яттю?

Дослідження показують, що справді існує зв’язок між системною гіпертензією та пам’яттю. Високий кров'яний тиск може безпосередньо впливати на здоров'я мозку людини. Недостатнє кровопостачання мозку, викликане тривалим підвищенням артеріального тиску, спричинить пряме пошкодження нейронів і судинних клітин мозку. Крім того, високий артеріальний тиск часто супроводжується кількома супутніми захворюваннями, такими як гіперліпідемія, ішемічна хвороба серця, інсульт і діабет. Ці умови також посилять вплив високого кров'яного тиску на мозок. Ці фактори прямо чи опосередковано впливатимуть на розвиток людей і здатність до мислення, а також гальмуватимуть розвиток пам’яті.

Однак не будьте надто песимістичними. Фактично, для більшості пацієнтів з гіпертонією, якщо вони вживають своєчасних і ефективних заходів, активно лікують і науково контролюють артеріальний тиск, цілком можливо захистити функцію мозку. Різні зміни способу життя, такі як розумна дієта, відповідні фізичні вправи, зменшення стресу та забезпечення повноцінного сну, є дуже ефективними способами профілактики та лікування високого кров’яного тиску. Крім того, антигіпертензивні препарати, призначені лікарем, також необхідно приймати відповідно до вказівок лікаря, і препарати не можна змінювати або припиняти за власним бажанням.

Коротше кажучи, зв’язок між системною гіпертензією та пам’яттю справді певною мірою пов’язаний, але це не означає, що гіпертонія є причиною погіршення пам’яті. Поки ми вживаємо ефективних заходів для лікування та контролюємо високий кров'яний тиск науково та раціонально, здоровий мозок і гостра пам'ять стануть важливими перевагами в нашому житті та роботі. Можна побачити, що нам потрібно покращити пам’ять, і Cistanche deserticola може значно покращити пам’ять, оскільки Cistanche deserticola є традиційним китайським лікарським матеріалом, який має багато унікальних ефектів, одним із яких є покращення пам’яті. Ефективність Cistanche deserticola пояснюється багатьма активними інгредієнтами, які він містить, включаючи дубильну кислоту, полісахариди, флавоноїдні глікозиди тощо. Ці інгредієнти можуть сприяти здоров’ю мозку різними шляхами.

Натисніть «Знай 10 способів покращити пам’ять».

Загалом частіше залучаються двосторонні лобова та скронева області, базальні ядра та мозочок. Механізми зменшення обсягу невідомі, і нейрозапалення, спричинене ожирінням, ймовірно, спричинить втрату нейронів.

Адипоцити, макрофаги жирової тканини та дисбактеріоз кишечника в осіб із надмірною вагою та ожирінням призводять до секреції цитокінів і хемокінів, які перетинають гематоенцефалічний бар’єр і можуть стимулювати мікроглію, яка, у свою чергу, також вивільняє прозапальні цитокіни. /is призводить до хронічного нейрозапалення низького ступеня і може бути важливим фактором для передачі сигналів апоптозу та загибелі нейронів.

Крім того, значна мікроангіопатія, що спостерігається на моделях щурів, може бути іншим важливим механізмом індукції апоптозу. Нейрозапалення при нейродегенеративних захворюваннях (таких як хвороба Альцгеймера та Паркінсона) може бути подібним до метаболічних захворювань, викликаних неправильним харчуванням.

Також обговорюється низька когнітивна продуктивність, головним чином виконавчих функцій, у осіб з ожирінням. В огляді висвітлюються нейрозапальні та нейродегенеративні механізми, пов’язані з ожирінням, і наголошується на важливості розробки ефективних стратегій профілактики та лікування для людей із надмірною вагою та ожирінням.

1. Введення

Ожиріння є основною глобальною проблемою, яка тісно пов’язана з біологічними, фізіологічними, поведінковими, соціальними, екологічними, економічними та політичними факторами [1]. До кінця століття ожиріння досягло масштабів епідемії, оскільки ожиріння стало однією з головних причин смерті, інвалідності в усьому світі [2] і значного фінансового тягаря [3].

У 1970-х роках групи спеціалістів із Сполученого Королівства та Сполучених Штатів наголосили на необхідності розглядати нове явище ожиріння як важливе захворювання, яке на той час вражало лише дорослих людей, особливо жінок [4]. Крім того, ожиріння посилюється через відсутність ефективних варіантів лікування [5]. У 2016 році понад 1,9 мільярда дорослих у віці 18 років і старше мали надлишкову вагу, з яких понад 650 мільйонів мали ожиріння. Ці цифри відповідають 39% дорослих старше 18 років (39% чоловіків і 40% жінок), які мали надлишкову вагу, а 13% дорослого населення світу (11% чоловіків і 15% жінок) розвинули ожиріння [6].

За останні чотири десятиліття поширеність ожиріння в усьому світі зросла майже втричі. Станом на 2016 рік понад 340 мільйонів дітей і підлітків віком від п’яти до дев’ятнадцяти років мали надлишкову вагу або страждали ожирінням, а в 2019 році приблизно 38,2 мільйона дітей віком до п’яти років мали надлишкову вагу або страждали ожирінням [6]. Якщо останні тенденції збережуться, то, за оцінками, до 2030 року 60% населення світу (3,3 мільярда людей) матимуть надлишкову вагу (2,2 мільярда) або ожиріння (1,1 мільярда) [7].

Надмірна вага та ожиріння пов’язані з більшою кількістю смертей у всьому світі, ніж недостатня вага, причому рівень ожиріння перевищує 50% у багатьох країнах [8]. Індекс маси тіла (ІМТ) є одним із найбільш широко використовуваних заходів для визначення надмірної ваги щодо росту та віку. /e Всесвітня організація охорони здоров’я класифікує ожиріння за ІМТ: недостатня вага (ІМТ менше 18,5 кг/м2), нормальна вага (діапазон від 18,5 до 25 кг/м2), надмірна вага (діапазон від 26 до 30 кг/м2) і ожиріння ( більше 30 кг/м2) [6, 9].

Однак використання ІМТ як індексу надмірної ваги або ожиріння не є надійним для всіх осіб; ІМТ в основному використовувався для дорослих, хоча зараз він використовується для дітей і людей похилого віку. У випадку дітей та підлітків використовуються z-показники ІМТ, тому що в цій популяції ІМТ змінюється залежно від віку та статі [10] (z-показник ІМТ визначається як індекс відносної ваги, скоригований на вік і стать дитини відносно контрольної популяції) Співвідношення об’єму талії до стегон (WHR) є ще одним широко використовуваним показником, який індексує розподіл жирової тканини [11].

Жир у центральній частині тіла пов’язаний із збільшенням відкладення внутрішньочеревної жирової тканини, хоча також бере участь збільшення підшкірної жирової тканини живота. Однак WHR не є бездоганним показником, оскільки лише окружність живота може надати ту саму інформацію [11]. Подвійна енергія Рентгенівська абсорбціометрія (DXA) — це техніка, яка широко використовується в клініці для оцінки складу тіла (кісткової мінеральної тканини, жиру, худих і м’яких тканин) за допомогою рентгенівського сканування з низьким випромінюванням. DXA надає інформацію про надмірне ожиріння та кількісно визначає загальний жир і нежирну м’яку тканину[12].

Повітряна плетизмографія (ADP) є ще одним корисним методом для оцінки складу тіла (щільність кісткової тканини, м’яка тканина та загальний жир). ADP оцінює об’єм тіла людини шляхом обчислення об’єму повітря в порожній камері мінус об’єм повітря людини, яка сидить усередині камери [13].

Шкірні складки є поширеним антропометричним методом, який використовується для вимірювання товщини підшкірного жиру, хоча вони не дуже показові для деяких дорослих із надмірною вагою та ожирінням. Крім того, відсутні стандартизовані вимірювання шкірної складки; отже, немає консенсусу щодо фактичного розподілу вимірювань підшкірного жиру серед населення [11].

2. Патогенез ожиріння

Ожиріння розвивається як наслідок відсутності балансу між споживанням їжі та споживанням енергії [14]. Витрати енергії включають енергію, необхідну для підтримки життєво важливих функцій (швидкість метаболізму в стані спокою), виконання фізичної активності та забезпечення індукованого дієтою термогенезу.

Опубліковані дослідження не підтвердили припущення, що ожиріння спричинене порушеннями витрат енергії, пов’язаними з метаболізмом та/або термогенезом, спричиненим дієтою; натомість дані свідчать про те, що зниження фізичної активності може суттєво сприяти збільшенню маси тіла [15]./e Витрати енергії, необхідні для підтримки ваги, значно відрізняються між людьми, включаючи людей з подібною конституцією. Відмінності в метаболічній ефективності можуть пояснити цю мінливість і відігравати певну роль у сприйнятливості до збільшення ваги [15].

Перетворення ліпідів і вуглеводів у фактичне виконання завдань вимагає окислення поживних речовин з утворенням аденозинтрифосфату (АТФ), який служить метаболічною валютою [15], і АТФ згодом використовується для виконання реальних завдань (наприклад, життєво важливих функцій організму та фізичної активності) [15]. ]. Обидва ці метаболічні процеси передбачають виробництво тепла. /us, метаболічна ефективність відноситься до частки АТФ проти виробництва тепла, отриманого для виконання певного завдання [16]. Здатність утилізувати частину надлишкової енергії у вигляді тепла зменшує здатність накопичувати надлишок енергії у вигляді жиру і таким чином запобігає збільшенню ваги [16]. Низька метаболічна ефективність передбачає збільшення теплопродукції за рахунок продукції АТФ [16].

Повідомлялося, що підвищена ефективність метаболізму сприяє ожирінню [16]./e Симпатична нервова система (SNS) бере участь у гомеостатичному контролі. Голодування знижує активність СНС, а прийом їжі, особливо вуглеводне перегодовування, підвищує активність СНС. /e SNS іннервує та модулює ліполіз у жировій тканині [17]. Парасимпатичний вхід може опосередковувати етіологію ожиріння, безпосередньо впливаючи на метаболічний стан жирової тканини.

Нейроімунні взаємодії між СНС і макрофагами необхідні для гомеостазу багатьох тканин, включаючи жирову [18]. /us, SNS-опосередковане зниження ліполізу жирової тканини сприяє накопиченню ліпідів і, як наслідок, надмірній вазі [17]./e мозок і шлунково-кишковий тракт пов’язані через блукаючий нерв. Внутрішньочеревні адипоцити сприяють надходженню глюкози та жирних кислот, стимулюючи СНС; ці клітини експресують адренергічні рецептори, які можуть реагувати на катехоламіни симпатичної системи. /e холінергічна частина блукаючого нерва бере участь у регуляції глюкози та інсуліну [17].

Ацетилхолін діє через блукаючий нерв, посилюючи М3 мускаринові рецептори підшлункової залози для збільшення секреції інсуліну, покращуючи синтез клітинних ліпідів і засвоєння глюкози, що спричиняє накопичення калорій і збільшення ліпідів [17]. /Ентеральна нервова система виробляє понад 30 нейромедіаторів; ці гормони та пептиди вивільняються в кров, долають гематоенцефалічний бар’єр (ГЕБ) і стимулюють центральну нервову систему (ЦНС). Під час ковтання кишкові гормони вивільняються через розтягнення шлунка, такі як пептиди холецистокінін, грелін і лептин, які регулюють відчуття голоду та насичення. Грелін стимулює споживання їжі шляхом інгібування вагусних сигналів і пригнічення вивільнення інсуліну [17].

Лептин та інсулін беруть участь у цих впливах на СНС. Лептин — це гормон, що виробляється адипоцитами, який піддається підвищеній регуляції при ожирінні [19]. Лептин передає сигнали в головний мозок на рівні гіпоталамуса, щоб модулювати активність певних підмножин нейронів (включаючи орексигенний пептид, пов’язаний з агуті (AgRP) і анорексигенний проопіомеланокортин (POMC) нейрони), знижувати апетит і збільшувати витрати енергії [20].
Лептин функціонує як сигнал для циркуляції запасів енергії, забезпечуючи гальмування зворотного зв’язку в гіпоталамічному або ексигенному шляху; таким чином, ожиріння тісно пов'язане з гіперлептинемією [5]. Ожиріння характеризується порушенням передачі сигналів лептину, незважаючи на підвищений рівень лептину, тобто резистентністю до лептину, що пояснює, чому введення лептину більшості людей з ожирінням є неефективним [20].

Вважається, що стійкість до лептину є результатом запалення та гліозу гіпоталамуса [20–22]. Довготривале годування щурів дієтою з високим вмістом жиру посилює медіобазальну гіпоталамічну активацію запальних сигнальних проміжних речовин c-Jun N-кінцевої кінази (Jnk) і ядерного фактора κB (NF-κB), що призводить до вироблення прозапальних цитокінів і порушення в інсуліну та лептину [22].

Крім того, клітинна відповідь на дієту з високим вмістом жиру в гіпоталамусі включає реактивний гліоз [18], який є специфічним для ЦНС процесом рекрутування, проліферації та морфологічної трансформації астроцитів і мікроглії у відповідь на пошкодження мозку. Клітинна реакція змінює нервово-судинний зв’язок нейронів POMC через оболонку синапсів, щоб модифікувати динаміку нейромедіаторів, змінюючи експресію транспортерів глутамату та глюкози в астроцитах, щоб змінити активність нейронів POMC [22].

Складні системи, які регулюють харчову поведінку, збалансовують співвідношення між споживанням (раціоном) і витратами енергії. Ці системи вразливі до збурень, спричинених енергетичним дисбалансом. /e гедонічний і гомеостатичний шляхи контролюють харчову поведінку. /e гедонічна система спирається на смугасте тіло і має тісний зв’язок з гіпоталамусом і гомеостатичною системою [23].

Вважається, що дефіцит винагороди викликає дисбаланс між гомеостатичною та гедонічною регуляцією. Гіпотеза припускає, що зниження дофамінергічної сигналізації, яка зазвичай передає корисні аспекти (пов’язаних з їжею) стимулів, сприяє надмірному споживанню смачної їжі поза гомеостатичними потребами, щоб компенсувати меншу чутливість до винагороди [24].

Вважається, що зниження серотонінової сигналізації в гіпоталамусі сприяє ожирінню, впливаючи на негативний зворотний зв’язок енергії, що надходить під час прийому їжі, таким чином сприяючи надмірному споживанню [25]. Паравентрикулярне ядро ​​гіпоталамуса виробляє пептиди, кількість яких зменшується разом із прийомом їжі, включаючи тиреотропін-рилізинг-гормон, кортикотропін. -рилізинг-фактор і окситоцин. Канабіноїди регулюють апетит, а запальні цитокіни також беруть участь у регуляції шлунково-кишкової нервової системи [19].

Запалення в гіпоталамусі може мати дуже різноманітні наслідки для поведінки. У тваринних моделях із глибокою анорексією спостерігалося значне підвищення рівня цитокінів гіпоталамуса як залежно, так і незалежно від лептину [5]. Резистентність гіпоталамуса до впливу лептину на жирову тканину є важливою для ожиріння. Запалення гіпоталамуса запускається у відповідь на споживання великої кількості жиру щодня і є важливим механізмом у розвитку резистентності до лептину [26]. de Araujo et al. [27] розглянули важливі ефекти енергетичного вмісту їжі, опосередкованого кишково-іннервуючими сенсорними вагусними нейронами (шлях кишково-мозкової осі), які діють як форма інтероцептивної системи винагороди, яка не залежить від смаку.

Люди з ожирінням не повідомляють, що люблять їжу більше, ніж їхні колеги зі здоровою вагою. Смакові якості впливають на те, що людина їсть, але не відображають, скільки ця людина їсть. /е енергетичний вміст їжі підсилює. Згідно з де Араухо та ін. [27], підкіркові кишково-мозкові шляхи сприймають поживні властивості незалежно від смакових якостей і активують схеми винагороди мозку. /e мотиваційна сила щільності енергії виявляється сильнішою у людей з ожирінням.

Проте вважається, що кишкова мікробіота відіграє певну роль у механізмах, що регулюють реакцію на стрес через гіпоталамо-гіпофізарно-наднирникову (HPA) вісь, і дерегуляція цієї осі також пов’язана з ожирінням [28]. /e кишково-мозкова вісь — це складна система, яка забезпечує зв’язок між кишечником і мозком через гормональні, імунологічні та нервові сигнали. /e ЦНС, автономна нервова система, кишкова нервова система, вісь HPA та кишкова мікробіота є компонентами осі кишечник-мозок.

Усі ці компоненти встановлюють двонаправлений зв’язок від ЦНС до кишечнику та від кишечника до ЦНС [29].

Кишкові гормони виділяються ентероендокринними клітинами, які викликають передачу сигналів у ЦНС у відповідь на попередні поглинання поживних речовин і згодом впливають на енергетичний гомеостаз [29]. Будучи частиною кишково-мозкової осі, кишкова мікробіота (мікроорганізми, які живуть у травному тракті людини) відіграє важливу роль роль в ожирінні та збільшенні ваги через накопичення енергії, задню генерацію різних метаболітів (наприклад, коротколанцюгових жирних кислот), зміни в поведінці господаря та насичення через вісь кишківник-мозок, що індукує запальні реакції [29].

Ожиріння, метаболічні захворювання, деякі психіатричні розлади та когнітивні порушення можуть бути результатом дисрегуляції цієї системи [28, 29]./Існує позитивний зв’язок між стресом (високий рівень глюкокортикоїдів), збільшенням ваги, ожирінням, ІМТ [30], базальною глюкозою, базального інсуліну та резистентності до інсуліну [31]. Зв’язок стресу з метаболічною дисфункцією є більш сильним в осіб з вищим ІМТ, ніж у людей з нижчим ІМТ [32], що свідчить про те, що стрес підвищує ризик ожиріння, особливо в осіб з вищим ІМТ.

Хронічний високий рівень глюкокортикоїдів та інсуліну сприяє збільшенню споживання смачної їжі та відкладенню жиру в животі [33]. Стрес може спровокувати метаболічну дисфункцію та змінити харчову поведінку; крім того, люди з ожирінням більш чутливі до стресу. Вісь /e HPA відіграє важливу роль у виникненні метаболічних змін і ожиріння [34].

3. Ожиріння та нейрозапалення

Макрофаги регулюють запалення відповідно до різних станів активації залежно від їх стану диференціювання; таким чином, класично активовані макрофаги (M1) ініціюють процес шляхом секреції прозапальних цитокінів і активних форм кисню (АФК) [35], тоді як наступні фази імунної відповіді контролюються «альтернативно» активовані макрофаги (M2) для зменшення запалення та сприяння ремоделюванню тканин і вивільненню факторів росту [35].

У здорових людей без ожиріння макрофаги в жировій тканині функціонують подібно до макрофагів M2, тобто вони не виробляють прозапальних цитокінів або не виробляють їх майже зовсім, а також експресують аргіназу, яка пригнічує вироблення оксиду азоту та призводить до утворення поліаміну [36]. Проте асоційовані з жировою тканиною макрофаги, розташовані в місцях хронічного запалення при ожирінні, можуть діяти як джерела прозапальних цитокінів [37].

Макрофаги M1 і M2 можуть співіснувати, що призводить до стійкого запалення та фіброзу [38]. Накопичення жирової тканини при ожирінні є ключовим фактором системного запалення. Як гіпертрофічні адипоцити, так і імунні клітини, що знаходяться в жировій тканині (переважно лімфоцити та макрофаги), сприяють розвитку протизапального стану через підвищення рівня фактора некрозу пухлини-альфа (TNF-), інгібітора активатора плазміногену-1, C- реактивний білок, інтерлейкін-1-бета (IL-1-бета) та інтерлейкін-6 (IL-6) [39, 40]. Запальна відповідь, опосередкована M1 під час ожиріння, може бути аналогічною механізмам некротичного очищення [41, 42].

Макрофаги виділяють цитокіни, особливо TNF та IL-6, а також хемокіни, такі як СС-хемокіновий ліганд 2 (CCL2; раніше відомий як білок хемотаксису моноцитів-1 (MCP1)). TNF та IL-6можуть перешкоджати передачі сигналів інсуліну в адипоцитах, що призводить до діабету 2 типу (ЦД 2) [43]. Макрофаги з часом накопичують жирову тканину, а цитокіни, які вони виробляють, можуть призвести до резистентності до інсуліну та цукрового діабету 2 типу [36, 37].

Надмірна експресія прокоагулянтних білків цими запальними макрофагами може сприяти атерогенним і серцево-судинним ризикам, які є частиною метаболічного синдрому, пов’язаного з ожирінням [43]. Однак мікробіота кишечника, пов’язана з ожирінням, також може сприяти нейрохімічним і запальним змінам [28, 44]. Кишкова мікробіота є проміжним фактором між тиском навколишнього середовища (наприклад, дієтою та способом життя) та фізіологією хазяїна, і її зміна (тобто дисбактеріоз) може частково пояснити ожиріння [28].

Дисбактеріоз кишечника (дисбаланс у складі кишкової мікробіоти, спричинений генетикою господаря, способом життя та впливом мікроорганізмів) [45] може сприяти ожирінню, спричиненому дієтою, та метаболічним ускладненням через різноманітні механізми, включаючи імунну дисрегуляцію, змінену регуляцію енергії, змінену регуляцію кишкових гормонів та протизапальні процеси. механізми (такі як ліпополісахаридні ендотоксини, які долають кишковий бар’єр і потрапляють у портальний кровотік) [44, 46].

Недавні дослідження показали, що композиційні зміни в кишечнику та запалення, пов’язані з негерметичною кишкою (втрата цілісності кишкового бар’єру, що знижує його здатність захищати внутрішнє середовище), можуть сприяти патофізіології кількох захворювань, таких як депресія, синдром хронічної втоми, ожиріння або цукровий діабет 2 типу[ 47]. Запалення, спричинене ожирінням, може вражати структури мозку, такі як гіпокамп, кора головного мозку, стовбур мозку та мигдалеподібне тіло [48].

Запалення низького ступеня, характерне для ожиріння, може призвести до нейрозапалення через різні механізми, включаючи судинні сплетення та порушення ГЕБ [49]. Периферичне запалення, яке спостерігається при ожирінні, призводить до інсулінорезистентності [36, 37]. /Мозок є привілейованим органом імунітету; однак повідомлялося про переходи між периферичним і центральним запаленням.

Адипокіни виробляються жировою тканиною і можуть також експресуватися в ЦНС, де присутні рецептори для цих факторів. Адипокіни, що утворюються на периферії, можуть проникати через ГЕБ або змінювати його фізіологію, впливаючи на клітини, які утворюють ГЕБ, впливаючи на ЦНС.

Адипокіни можуть регулювати нейрозапалення та окислювальний стрес, які є двома важливими фізіологічними процесами, пов’язаними з нейродегенерацією та пов’язаними з багатьма хронічними нейродегенеративними захворюваннями [50]. Пошкодження BBBin старіння також може призвести до запалення в мозку. Нейрозапалення може бути найважливішою причиною когнітивної дисфункції і, таким чином, може призвести до центрального патологічного механізму, пов’язаного зі старінням [51].

For more information:1950477648nn@gmail.com