Структурные изменения мозга, связанные с избыточным весом и ожирением. Часть 1.

Ожирение является глобальной проблемой здравоохранения с широким набором сопутствующих заболеваний, таких как недостаточность питания, метаболический синдром, диабет, системная гипертония, сердечная недостаточность и почечная недостаточность. В этом обзоре описаны недавние результаты нейровизуализации и два исследования плотности клеток относительно роли воспаления гипоталамуса, вызванного избыточным питанием, в нейродегенерации. Эти исследования предоставили убедительные доказательства меньшей толщины коры или уменьшения объема серого вещества у людей с избыточным весом и ожирением; однако исследуемые области мозга различались в разных исследованиях.

Системная гипертония — распространенное хроническое заболевание, характеризующееся длительным повышением артериального давления, приносящее большой вред здоровью человека. Память – одна из незаменимых и важных функций в повседневной жизни человека. Он играет важную роль в работе, учебе, жизни и других аспектах. Итак, какова связь между системной гипертонией и памятью?

Исследования показывают, что действительно существует связь между системной гипертензией и памятью. Высокое кровяное давление может напрямую повлиять на здоровье мозга человека. Недостаточное кровоснабжение головного мозга, вызванное длительным повышенным артериальным давлением, приведет к прямому повреждению нейронов и сосудистых клеток головного мозга. Кроме того, высокое кровяное давление часто сопровождается множественными сопутствующими заболеваниями, такими как гиперлипидемия, ишемическая болезнь сердца, инсульт и диабет. Эти условия также усугубят воздействие высокого кровяного давления на мозг. Эти факторы прямо или косвенно влияют на развитие и мыслительные способности людей, а также тормозят развитие памяти.

Однако не будьте слишком пессимистичны. Фактически, для большинства пациентов с гипертонией, если они принимают своевременные и эффективные меры, активно лечат и научно контролируют артериальное давление, вполне возможно защитить функцию мозга. Различные корректировки образа жизни, такие как разумная диета, соответствующие физические упражнения, снижение стресса и обеспечение достаточного сна, являются очень эффективными способами предотвращения и лечения высокого кровяного давления. Кроме того, назначенные врачом антигипертензивные препараты также необходимо принимать по назначению врача, прием препаратов нельзя менять или прекращать по желанию.

Короче говоря, связь между системной гипертензией и памятью действительно в определенной степени связана, но это не означает, что гипертония является виновницей ухудшения памяти. Пока мы принимаем эффективные меры лечения и контролируем высокое кровяное давление научно и рационально, здоровый мозг и острая память станут важными преимуществами в нашей жизни и работе. Видно, что нам необходимо улучшить память, а цистанхе пустынный может значительно улучшить память, потому что цистанхе пустынный — это традиционное китайское лекарственное средство, обладающее множеством уникальных эффектов, одним из которых является улучшение памяти. Эффективность Cistanche Deserticola обусловлена ​​множеством содержащихся в нем активных ингредиентов, включая дубильную кислоту, полисахариды, флавоноидные гликозиды и т. д. Эти ингредиенты могут способствовать здоровью мозга различными путями.

Нажмите «Знайте 10 способов улучшить память»

В целом чаще поражаются двусторонние лобные и височные области, базальные ядра и мозжечок. Механизмы уменьшения объема неизвестны, а нейровоспаление, вызванное ожирением, вероятно, приводит к потере нейронов.

Адипоциты, макрофаги жировой ткани и дисбактериоз кишечника у людей с избыточной массой тела и ожирением приводят к секреции цитокинов и хемокинов, которые проникают через гематоэнцефалический барьер и могут стимулировать микроглию, которая, в свою очередь, также высвобождает провоспалительные цитокины. Это приводит к хроническому нейровоспалению низкой степени тяжести и может быть важным фактором апоптотической передачи сигналов и гибели нейронов.

Кроме того, значительная микроангиопатия, наблюдаемая на моделях крыс, может быть еще одним важным механизмом индукции апоптоза. Нейровоспаление при нейродегенеративных заболеваниях (таких как болезни Альцгеймера и Паркинсона) может быть сходным с таковым при метаболических заболеваниях, вызванных недостаточностью питания.

Обсуждается также снижение когнитивных функций, преимущественно исполнительных функций, у лиц с ожирением. В этом обзоре освещаются нейровоспалительные и нейродегенеративные механизмы, связанные с ожирением, и подчеркивается важность разработки эффективных стратегий профилактики и лечения людей с избыточным весом и ожирением.

1. Введение

Ожирение является серьезной глобальной проблемой, которая тесно связана с биологическими, физиологическими, поведенческими, социальными, экологическими, экономическими и политическими факторами [1]. Эпидемические масштабы ожирения достигли к концу столетия, поскольку ожирение стало одной из ведущих причин смертности, инвалидности во всем мире [2] и значительным финансовым бременем[3].

В 1970-х годах группы специалистов из Великобритании и США подчеркнули необходимость рассмотрения нового явления ожирения как важного заболевания, которое в то время поражало только взрослых, особенно женщин [4]. Более того, ожирение усугубляется отсутствием эффективных вариантов лечения [5]. В 2016 году более 1,9 миллиарда взрослых в возрасте 18 лет и старше имели избыточный вес, из них более 650 миллионов страдали ожирением. Эти цифры соответствуют 39% взрослых старше 18 лет (39% мужчин и 40% женщин), которые имели избыточный вес, а 13% взрослого населения мира (11% мужчин и 15% женщин) развили ожирение [6].

За последние четыре десятилетия распространенность ожирения во всем мире выросла почти в три раза. К 2016 году более 340 миллионов детей и подростков в возрасте от пяти до девятнадцати лет имели избыточный вес или страдали ожирением, а в 2019 году, по оценкам, 38,2 миллиона детей в возрасте до пяти лет имели избыточный вес или страдали ожирением [6]. Если последние тенденции сохранятся, то, по оценкам, к 2030 году 60% населения мира (3,3 миллиарда человек) будут иметь избыточный вес (2,2 миллиарда) или страдать ожирением (1,1 миллиарда) [7].

Избыточный вес и ожирение связаны с более высоким числом смертей во всем мире, чем недостаточный вес, причем во многих странах уровень ожирения превышает 50% [8]. Индекс массы тела (ИМТ) является одним из наиболее широко используемых показателей для выявления избыточного веса с учетом роста и возраста. /e Всемирная организация здравоохранения классифицирует ожирение по ИМТ: недостаточный вес (ИМТ менее 18,5 кг/м2), нормальный вес (диапазон от 18,5 до 25 кг/м2), избыточный вес (диапазон от 26 до 30 кг/м2) и ожирение (диапазон 26–30 кг/м2). более 30 кг/м2) [6, 9].

Однако использование ИМТ в качестве показателя избыточного веса или ожирения не является надежным для всех людей; ИМТ в основном использовался у взрослых, хотя в настоящее время его применяют у детей и пожилых людей. В случае детей и подростков используются z-показатели ИМТ, поскольку в этой группе населения ИМТ варьируется в зависимости от возраста и пола [10] (z-показатель ИМТ определяется как индекс относительного веса, скорректированный с учетом возраста и пола ребенка, относительно контрольной группы населения). Отношение талии к бедрам (WHR) является еще одним широко используемым показателем, который индексирует распределение жировой ткани [11].

Центральный жир тела связан с повышенным отложением внутрибрюшной жировой ткани, хотя увеличение подкожной брюшной жировой ткани также участвует. Однако WHR не является безупречным показателем, поскольку только окружность живота может предоставить ту же информацию [11]. Рентгеновская абсорбциометрия (DXA) — это метод, широко используемый в клинике для оценки состава тела (минерал кости, жира, мышечной массы и мягких тканей) с помощью рентгеновского сканирования с низким уровнем излучения. DXA предоставляет информацию об избыточном ожирении и количественно определяет общее количество жира и нежировых мягких тканей[12].

Плетизмография с вытеснением воздухом (ADP) — еще один полезный метод оценки состава тела (плотность костей, нежировая ткань и общее количество жира в организме). ADP оценивает объем тела человека, вычисляя объем воздуха в пустой камере минус объем воздуха, в котором находится человек, сидящий внутри камеры [13].

Кожные складки являются распространенным антропометрическим методом, используемым для измерения толщины подкожного жира, хотя они не очень показательны у некоторых взрослых с избыточным весом и ожирением. Более того, отсутствуют стандартизированные измерения с помощью штангенциркуля кожных складок; следовательно, нет единого мнения относительно фактического распределения показателей подкожного жира в популяции [11].

2. Патогенез ожирения.

Ожирение развивается вследствие отсутствия баланса между потреблением пищи и расходом энергии [14]. Энергозатраты включают энергию, необходимую для поддержания жизненно важных функций (уровня метаболизма в состоянии покоя), выполнения физической активности и обеспечения термогенеза, индуцированного диетой.

Опубликованные исследования не подтвердили предположение о том, что ожирение вызвано нарушениями расхода энергии, связанными с метаболизмом и/или термогенезом, вызванным диетой; вместо этого данные свидетельствуют о том, что снижение физической активности может в значительной степени способствовать увеличению массы тела [15]. Расходы энергии, необходимые для поддержания веса, широко варьируются между людьми, включая людей со схожей конституцией. Различия в метаболической эффективности могут объяснить эту изменчивость и играть роль в предрасположенности к увеличению веса [15].

Преобразование липидов и углеводов для выполнения реальных задач требует окисления питательных веществ с образованием аденозинтрифосфата (АТФ), который служит метаболической валютой [15], а АТФ впоследствии используется для выполнения реальных задач (например, жизненно важных функций организма и физической активности) [15]. ]. Оба этих метаболических процесса включают выработку тепла. В США метаболическая эффективность относится к соотношению АТФ к производству тепла, полученному для выполнения данной задачи [16]. Способность утилизировать часть избыточной энергии в виде тепла снижает способность хранить избыточную энергию в виде жира и, таким образом, предотвращает увеличение веса [16]. Низкая метаболическая эффективность предполагает увеличение теплопродукции за счет продукции АТФ [16].

Сообщалось, что повышенная метаболическая эффективность способствует ожирению [16]. Симпатическая нервная система (СНС) участвует в гомеостатическом контроле. Голодание снижает активность СНС, тогда как прием пищи, особенно переедание углеводами, повышает активность СНС. /e СНС иннервирует и модулирует липолиз в жировой ткани [17]. Парасимпатическая активность может опосредовать этиологию ожирения, напрямую влияя на метаболическое состояние жировой ткани.

Нейроиммунные взаимодействия между СНС и макрофагами необходимы для гомеостаза многих тканей, включая жировую ткань [18]. /us,SNS-опосредованное снижение липолиза жировой ткани способствует накоплению липидов и, как следствие, избыточному весу [17]./e мозг и желудочно-кишечный тракт связаны через блуждающий нерв. Интраабдоминальные адипоциты способствуют потреблению глюкозы и жирных кислот, стимулируя СНС; эти клетки экспрессируют адренергические рецепторы, которые могут реагировать на катехоламины симпатической системы. Холинергическая часть блуждающего нерва участвует в регуляции уровня глюкозы и инсулина [17].

Ацетилхолин действует через блуждающий нерв, усиливая мускариновые рецепторы М3 поджелудочной железы, увеличивая секрецию инсулина, улучшая синтез клеточных липидов и абсорбцию глюкозы, что вызывает накопление калорий и накопление липидов [17]. / Кишечная нервная система вырабатывает более 30 нейротрансмиттеров; эти гормоны и пептиды высвобождаются в кровоток, преодолевают гематоэнцефалический барьер (ГЭБ) и стимулируют центральную нервную систему (ЦНС). Во время приема пищи из-за растяжения желудка высвобождаются кишечные гормоны, такие как пептиды холецистокинин, грелин и лептин, которые регулируют ощущения голода и сытости. Грелин стимулирует потребление пищи, ингибируя вагусные сигналы и подавляя высвобождение инсулина [17].

Лептин и инсулин участвуют в этом воздействии на активность СНС. Лептин — это гормон, вырабатываемый адипоцитами, уровень которого повышается при ожирении [19]. Лептин передает сигналы в мозг в основном на уровне гипоталамуса, модулируя активность определенных подмножеств нейронов (включая нейроны орексигенного агути-родственного пептида (AgRP) и анорексигенного проопиомеланокортина (POMC)), снижая аппетит и увеличивая расход энергии [20].
Лептин действует как сигнал для циркуляции энергетических запасов, обеспечивая торможение по принципу обратной связи в гипоталамо-орексигенном пути; таким образом, ожирение тесно связано с гиперлептинемией [5]. Ожирение характеризуется нарушением передачи сигналов лептина, несмотря на повышенный уровень лептина, то есть резистентностью к лептину, что объясняет, почему введение лептина большинству людей с ожирением неэффективно [20].

Считается, что резистентность к лептину является результатом воспаления и глиоза гипоталамуса [20–22]. Длительное кормление крыс пищей с высоким содержанием жиров увеличивает медиобазальную гипоталамическую активацию промежуточных соединений воспалительной сигнализации c-Jun N-концевой киназы (Jnk) и ядерного фактора κB (NF-κB), что приводит к выработке провоспалительных цитокинов и нарушению инсулин и лептинсигналинг [22].

Кроме того, клеточный ответ на диету с высоким содержанием жиров в гипоталамусе включает реактивный глиоз [18], который представляет собой ЦНС-специфический процесс рекрутирования, пролиферации и морфологической трансформации астроцитов и микроглии в ответ на повреждение головного мозга. Клеточная реакция Iis изменяет нейрососудистую связь нейронов POMC из-за покрытия синапсов, изменяя динамику нейротрансмиттеров путем изменения экспрессии астроцитами транспортеров глутамата и глюкозы, чтобы изменить активную активность нейронов POMC [22].

Сложные системы, регулирующие пищевое поведение, балансируют отношения между потреблением (диетой) и расходом энергии. Эти системы уязвимы к возмущениям, вызванным энергетическим дисбалансом. Гедонистические и гомеостатические пути контролируют пищевое поведение. Гедоническая система опирается на полосатое тело и имеет тесные связи с гипоталамусом и гомеостатической системой [23].

Считается, что дефицит вознаграждения вызывает дисбаланс между гомеостатической и гедонистической регуляцией. Эта гипотеза предполагает, что снижение дофаминергической передачи сигналов, которая обычно передает полезные аспекты (связанных с пищей) стимулов, способствует чрезмерному потреблению вкусной пищи сверх гомеостатических потребностей, чтобы компенсировать более низкую чувствительность к вознаграждению [24].

Предполагается, что снижение передачи сигналов серотонина в гипоталамусе способствует ожирению, влияя на отрицательную обратную связь с энергией, поступающей при приеме пищи, тем самым способствуя чрезмерному потреблению [25]. Паравентрикулярное ядро ​​гипоталамуса вырабатывает пептиды, количество которых уменьшается с приемом пищи, включая тиреотропин-рилизинг-гормон, кортикотропин. -рилизинг-фактор и окситоцин. Каннабиноиды регулируют аппетит, а воспалительные цитокины также участвуют в регуляции желудочно-кишечной нервной системы [19].

Воспаление гипоталамуса может оказывать весьма вариабельное влияние на поведение. В США на моделях животных с глубокой анорексией наблюдалось существенное повышение уровня цитокинов гипоталамуса как в зависимости, так и независимо от лептина [5]. Устойчивость гипоталамуса к воздействию лептина на жировую ткань имеет важное значение для ожирения. Воспаление гипоталамуса запускается в ответ на ежедневное потребление большого количества жиров и является важным механизмом развития резистентности к лептину [26].de Araujo et al. [27] рассмотрели важные эффекты энергетического содержания пищи, опосредованные сенсорными нейронами блуждающего нерва, иннервирующими кишечник (путь оси кишечник-мозг), которые действуют как форма интероцептивной системы вознаграждения, которая не зависит от вкусовых качеств.

Люди с ожирением не сообщают о том, что им нравится еда больше, чем их коллегам со здоровым весом. Вкусность влияет на то, что человек ест, но не отражает, сколько он ест. Энергетическая ценность пищи усиливается. По данным де Араужо и др. [27], подкорковые пути «кишечник-мозг» определяют питательные свойства независимо от вкусовых качеств и активируют схемы вознаграждения мозга. Мотивационная сила плотности энергии проявляется сильнее у людей с ожирением.

Однако считается, что микробиота кишечника играет роль в механизмах, управляющих реакцией на стресс через ось гипоталамо-гипофиз-надпочечники (HPA), и нарушение регуляции этой оси также связано с ожирением [28]. Ось кишечника и мозга представляет собой сложную систему, которая обеспечивает связь между кишечником и мозгом посредством гормональных, иммунологических и нервных сигналов. /e ЦНС, автономная нервная система, кишечная нервная система, ось HPA и микробиота кишечника являются компонентами оси кишечник-мозг.

Все эти компоненты устанавливают двунаправленную связь от ЦНС к кишечнику и от кишечника к ЦНС [29].

Кишечные гормоны высвобождаются энтероэндокринными клетками, которые запускают передачу сигналов в ЦНС в ответ на преабсорбционные питательные вещества и впоследствии влияют на энергетический гомеостаз [29]. Как часть оси кишечник-мозг, микробиота кишечника (микроорганизмы, живущие в пищеварительном тракте человека) играют важную роль. роль в ожирении и наборе веса посредством сбора энергии, последующей генерации различных метаболитов (например, короткоцепочечных жирных кислот), изменений в поведении хозяина и насыщения через ось кишечник-мозг, что вызывает воспалительные реакции [29].

Ожирение, метаболические заболевания, некоторые психические расстройства и когнитивные нарушения могут быть результатом нарушения регуляции этой системы [28, 29]./Существуют положительные ассоциации между стрессом (высокий уровень глюкокортикоидов), увеличением веса, ожирением, ИМТ [30], базальным уровнем глюкозы, базальный инсулин и резистентность к инсулину [31]. Связь стресса с метаболической дисфункцией сильнее у людей с более высоким ИМТ, чем у людей с более низким ИМТ [32], что позволяет предположить, что стресс увеличивает риск ожирения, особенно у людей с более высоким ИМТ.

Хронически высокие уровни глюкокортикоидов и инсулина способствуют увеличению потребления неприятной пищи и отложению жира в брюшной полости [33]. Стресс может вызвать метаболическую дисфункцию и изменить пищевое поведение; более того, люди с ожирением более чувствительны к стрессу. Ось /e HPA играет важную роль в возникновении метаболических изменений и ожирения [34].

3. Ожирение и нейровоспаление

Макрофаги регулируют воспаление в соответствии с различными состояниями активации в зависимости от степени их дифференцировки; так, классически активированные макрофаги (М1) инициируют процесс, секретируя провоспалительные цитокины и активные формы кислорода (АФК) [35], тогда как последующие фазы иммунного ответа контролируются «альтернативно «активировали макрофаги (М2) для уменьшения воспаления, содействия ремоделированию тканей и высвобождению факторов роста [35].

У здоровых людей, не страдающих ожирением, макрофаги в жировой ткани функционируют аналогично макрофагам М2; то есть они практически не производят провоспалительные цитокины и экспрессируют аргиназу, которая ингибирует выработку оксида азота и приводит к образованию полиаминов [36]. Однако ассоциированные с жировой тканью макрофаги, расположенные в очагах хронического воспаления при ожирении, могут выступать источниками провоспалительных цитокинов [37].

Макрофаги М1 и М2 могут сосуществовать, что приводит к стойкому воспалению и фиброзу [38]. Накопление жировой ткани при ожирении является ключевым фактором системного воспаления. Как гипертрофические адипоциты, так и иммунные клетки, находящиеся в жировой ткани (в основном лимфоциты и макрофаги), способствуют провоспалительному состоянию за счет увеличения уровней фактора некроза опухоли-альфа (TNF-), ингибитора активатора плазминогена -1, C- реактивный белок, интерлейкин-1-бета (IL-1-бета) и интерлейкин-6 (IL-6) [39, 40]. Воспалительная реакция, опосредованная М1 при ожирении, может быть аналогична механизмам некротического клиренса [41, 42].

Макрофаги секретируют цитокины, особенно TNF и IL-6, и хемокины, такие как CC-хемокиновый лиганд 2 (CCL2; ранее известный как моноцитарный хемотаксический белок-1 (MCP1)). TNF и IL-6могут влиять на передачу сигналов инсулина в адипоцитах, что приводит к диабету 2 типа (СД2) [43]. Макрофаги со временем накапливают жировую ткань, а вырабатываемые ими цитокины могут привести к инсулинорезистентности и СД2 [36, 37].

Сверхэкспрессия прокоагулянтных белков этими воспалительными макрофагами может способствовать атерогенным и сердечно-сосудистым рискам, которые составляют часть метаболического синдрома, связанного с ожирением [43]. Однако микробиота кишечника, связанная с ожирением, также может способствовать нейрохимическим и воспалительным изменениям [28, 44]. Микробиота кишечника является промежуточным фактором между воздействием окружающей среды (например, диетой и образом жизни) и физиологией хозяина, и ее изменение (например, дисбиоз) может частично объяснить ожирение [28].

Дисбиоз кишечника (дисбаланс состава микробиоты кишечника, вызванный генетикой хозяина, образом жизни и воздействием микроорганизмов) [45] может способствовать ожирению, вызванному диетой, и метаболическим осложнениям посредством различных механизмов, включая иммунную дисрегуляцию, изменение регуляции энергии, изменение регуляции гормонов кишечника и провоспалительные процессы. механизмы (такие как липополисахаридэндотоксины, которые проникают через кишечный барьер и попадают в портальную циркуляцию) [44, 46].

Недавние исследования показали, что изменения состава кишечника и воспаление, связанное с синдромом повышенной проницаемости кишечника (нарушение целостности кишечного барьера, снижающее его способность защищать внутреннюю среду), могут способствовать патофизиологии некоторых заболеваний, таких как депрессия, синдром хронической усталости, ожирение или СД2. 47]. Воспаление, возникающее в результате ожирения, может поражать структуры мозга, такие как гиппокамп, кора головного мозга, ствол мозга и миндалевидное тело [48].

Вялотекущее воспаление, характерное для ожирения, может привести к нейровоспалению по различным механизмам, включая сосудистые сплетения и нарушение ГЭБ [49]. Периферическое воспаление, наблюдаемое при ожирении, приводит к инсулинорезистентности [36, 37]. / Мозг — привилегированный орган иммунитета; однако сообщалось о переходе между периферическим и центральным воспалением.

Адипокины продуцируются жировой тканью и могут также экспрессироваться в ЦНС, где присутствуют рецепторы этих факторов. Адипокины, вырабатываемые на периферии, могут пересекать ГЭБ или изменять его физиологию, воздействуя на клетки, образующие ГЭБ, и воздействуя на ЦНС.

Адипокины могут регулировать нейровоспаление и окислительный стресс, которые являются двумя важными физиологическими процессами, участвующими в нейродегенерации и связанными со многими хроническими нейродегенеративными заболеваниями [50]. Повреждение ГЭБ в результате старения также может привести к воспалению в мозге. Нейровоспаление может быть наиболее важной причиной когнитивной дисфункции и, таким образом, может привести к центральному патологическому механизму, связанному со старением [51].

For more information:1950477648nn@gmail.com