Der Zusammenhang zwischen Fettleibigkeit und der Blut-Hirn-Schranke

Die Blut-Hirn-Schranke (BBB) ​​ist eine wichtige physiologische Formation, die das Gehirn vor mehreren Chemikalien schützen soll, die in unserem Blutkreislauf zirkulieren könnten. Die BHS behindert den Austausch und die Bewegung der meisten Moleküle, Zellen und Proteine ​​in das Zentralnervensystem (ZNS) hinein und aus diesem heraus. Dies hilft, das Gehirn „kühl“ zu halten und von allem, was wir essen, und der Art der Infektionen, auf die wir stoßen, unberührt zu bleiben.

Die BHS wird von den Blutgefäßen im ZNS gebildet, die von Endothelzellen ausgekleidet sind. Es ist eine komplexe Struktur, die die Aufrechterhaltung der metabolischen und immunregulatorischen Homöostase im ZNS sicherstellt. In einem gesunden Gehirn verhindert die Barriere, dass die meisten Moleküle der Cerebrospinalflüssigkeit (CSF) in der Peripherie zirkulieren und die meisten peripheren Moleküle in den CSF diffundieren.

Selbst in gesunden Gehirnen ist die BHS jedoch nicht vollständig undurchlässig. Der bogenförmige Kern des Hypothalamus weist eine unvollständige BHS auf, wodurch zirkulierende Hormone auf die Regulationssysteme dieses Teils des Gehirns einwirken können. Mehrere neurologische Störungen sind durch eine beeinträchtigte BHS gekennzeichnet, einschließlich Schlaganfall, ZNS-Infektionen und neurodegenerativen Erkrankungen.

Fettleibigkeit und BBB

Es wurde gezeigt, dass ein übermäßiger Konsum von Lebensmitteln mit hohem Gehalt an gesättigten Fetten und einfachen Zuckern die Integrität der BHS beeinträchtigt und zu einer ernsthaften Schädigung gefährdeter Hirnregionen wie des Hippocampus führen kann. Darüber hinaus führt Fettleibigkeit zu pathologischen Veränderungen der BHS, die den allgemeinen Gesundheitszustand verschlechtern und zu zusätzlichen pathologischen Veränderungen im ZNS wie Neuroinflammation und kognitivem Verfall führen können. Fettleibigkeit führt auch zu Änderungen der Anzahl der Zelltypen in einer neurovaskulären Einheit, die die BBB-Integrität verändern.

Bei den meisten übergewichtigen Menschen stimuliert das Übergewicht jedoch keine schwerwiegenden pathologischen Prozesse. Fettleibigkeit ist nicht gerade eine Störung, die das Gehirn schädigt, und die Integrität der BHS wird nicht durch übermäßiges Körpergewicht beeinträchtigt. Es gibt jedoch einen bemerkenswerten Zusammenhang zwischen Fettleibigkeit und BHS, und dieser Zusammenhang besteht aufgrund der normalen Funktionsweise des Gehirns.

Gehirnsysteme, die das Fütterungsverhalten regulieren

Die an der Entwicklung von Fettleibigkeit beteiligten Systeme sind komplex und noch nicht vollständig verstanden. Es wird jedoch angenommen, dass eine gestörte Energiehomöostase die Wurzel des Problems sein könnte. Das Fütterungsverhalten wird durch metabolische, autonome, endokrine und Umweltfaktoren reguliert. Obwohl es von zahlreichen Elementen in jedem Einzelnen beeinflusst wird, spielt die „Energiehomöostase“ eine wichtige Rolle, indem sie ein Gleichgewicht zwischen Energiezufuhr und -verbrauch schafft.

Der Hypothalamus ist einer der Gehirnbereiche, der als Regulator der Nahrungsaufnahme, des Körpergewichts, der Energie und der Glukosehomöostase anerkannt wurde. Es empfängt und verarbeitet das Stoffwechselsignal von der Peripherie sowie Belohnungs- und sensorische Eingaben vom Kortex. Im Gegenzug sendet es Ausgangssignale an die Teile des Zentralnervensystems, die das Fütterungsverhalten und das Körpergewicht regulieren.

Fütterungshormone und die Rolle von Leptin

Der Hypothalamus ist an der Regulierung des Appetits über einen appetitanregenden Signalweg und einen appetitunterdrückenden Weg beteiligt. Diese Wege beinhalten spezifische Hormone und Neuropeptide, die entweder im Blut oder im Liquor gefunden werden können. Damit diese Hormone richtig funktionieren, müssen sie die vaskuläre BHS über spezielle Transportsysteme passieren. Viele der Hormone, die das Fütterungsverhalten regulieren, sind bei Fettleibigkeit gestört, einschließlich Insulin, Leptin, Adiponectin und Ghrelin.

Eines der Schlüsselhormone bei der Entwicklung von Fettleibigkeit ist Leptin. Leptin ist an der Energiehomöostase und der Regulation des Stoffwechsels beteiligt. Es reagiert auf die Sättigungssignale, die während des Verzehrs von Lebensmitteln erzeugt werden. Leptin wird vom Fettgewebe ausgeschieden und seine Sekretion korreliert positiv mit der Menge an Körperfett. Seine Sekretion sendet Signale an das Gehirn, um den Appetit zu unterdrücken und die Thermogenese zu erhöhen, um die Adipositas zu verringern. Wenn das Körperfett steigt, steigt der Leptinspiegel im Blut. Während Fastenperioden, in denen das Körpergewicht abnimmt, wird die Leptinsekretion verringert. Im Allgemeinen wurde gezeigt, dass die Blut-Leptin-Konzentration bei übergewichtigen Menschen im Vergleich zu schlankeren Personen signifikant höher ist, und dieser erhöhte Wert nimmt ab, wenn übergewichtige Menschen Gewicht verlieren. Es wäre logisch anzunehmen, dass sich übergewichtige Personen mit einem hohen Leptinspiegel im Blut satt fühlen sollten. Dies ist jedoch nicht der Fall. Die Leptinspiegel im Blut spiegeln nicht die Leptinspiegel im Liquor wider. Es wurde gezeigt, dass das Verhältnis von CSF zu Serum-Leptinspiegeln bei adipösen Personen viermal niedriger war.

Leptinresistenz

Diese nichtlineare Korrelation zwischen der Leptinkonzentration im Blut und dem Liquor könnte auf den sogenannten zentralen Widerstand gegen die Leptinwirkung zurückzuführen sein. Die Theorie des zentralen Widerstands von Leptin legt nahe, dass Fettleibigkeit durch den eingeschränkten Zugang von Leptin zum Gehirn verursacht werden könnte. Dies steht im Gegensatz zu älteren Vorschlägen, wonach Fettleibigkeit durch eine unzureichende Produktion von Leptin verursacht werden könnte.

Ein wichtiger zu berücksichtigender Faktor ist, dass der Transport von Leptin vom Blutkreislauf zum Gehirn durch die BHS über spezialisierte Transporterproteine ​​erfolgt, die zur Sättigung neigen. Dies bedeutet, dass der Transporterspiegel nicht hoch genug ist, um genügend Leptinmoleküle in das Gehirn zu transportieren. Dies ist eine klassische Stausituation: Nur eine bestimmte Anzahl von Autos kann durch den Straßenengpass kommen, unabhängig davon, wie viele Autos sich in der Warteschlange befinden. Infolgedessen "fühlt" das Gehirn die tatsächliche Konzentration von Leptin im Blut nicht. Aufgrund der Sättigung dieses Transports durch die BHS entsprechen die zirkulierenden Leptinspiegel nicht immer der CSF-Konzentration von Leptin. Es wurde vorgeschlagen, dass dieses Transportsystem bei schlanken Personen mit normalen Leptinkonzentrationen ähnlich funktioniert und dass die höheren Leptinspiegel keine biologischen Auswirkungen haben, sobald das System bereits gesättigt ist. Das Gehirn fettleibiger hyperleptinämischer Patienten ist nicht einmal den erhöhten Leptinspiegeln ausgesetzt.

Kann die BBB Fettleibigkeit verursachen?

Die Tatsache, dass das Transportsystem auch bei schlanken Personen gesättigt ist, zeigt, dass sich das Leptin-Transportsystem der BBB so entwickelt hat, dass es nur bei geringerer Adipositas und geringerem Körpergewicht richtig funktioniert. Niedrige Serum-Leptin-Spiegel informieren das Gehirn darüber, dass die Fettreserven ausreichen, um Kalorien für andere Funktionen als die Fütterung wie Reproduktion und Stärkung des Immunsystems zu verbrauchen. Wenn der Fettgehalt im Körper einen bestimmten Wert überschreitet, funktioniert die Leptinsignalisierung einfach nicht ausreichend und trägt so zur weiteren Gewichtszunahme bei.

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Dieser Gastartikel erschien ursprünglich im preisgekrönten Gesundheits- und Wissenschaftsblog und in der Community zum Thema Gehirn, BrainBlogger: Fettleibigkeit und die Blut-Hirn-Schranke: Was ist die Verbindung?.