Структурни мозъчни промени, свързани с наднорменото тегло и затлъстяването, част 2

Таблица 1 изброява цитокините и хемокините, индуцирани от различни типове клетки и състояния на активиране на клетките (независимо или активирани) в мастната тъкан извън ЦНС и техните връзки с микроглията.

Централната нервна система е контролният център на човешкото тяло, отговорен за контролирането и координирането на всички функции на тялото, включително мислене, емоции и поведение. Паметта е важна част от човешкия мозък. Това е запазване и извличане на минал опит и знания.

Централната нервна система има много тясна връзка с паметта и всички части на централната нервна система участват във формирането и съхранението на паметта. Централната нервна система може да бъде разделена на сензорна нервна система, двигателна нервна система и асоциативна нервна система, всяка от които засяга различни аспекти на паметта.

Сетивната нервна система въвежда външни стимули в мозъка чрез сетивните органи, а мозъкът обработва тази информация и я преобразува във форма, която може да бъде запомнена. Ето защо можем да си спомним красива музика или красива картина.

Двигателната нервна система съхранява паметта за действия, като контролира мускулите. Ето защо спортистите могат да изпълняват различни трудни движения чрез несъзнателни движения.

Асоциативната нервна система е отговорна за свързването на различни спомени, за да образува поредица от събития и преживявания. Ето защо можем да си припомним някои от най-хубавите моменти от нашето детство и тези събития често са съвместни спомени, съставени от различни чувства и емоции.

В допълнение, централната нервна система също играе жизненоважна роля в запазването и извличането на спомени. Когато трябва да си припомним нещо, мозъкът свързва различни спомени чрез сложни невронни мрежи, за да ни позволи да си припомним минали преживявания.

За да обобщим, връзката между централната нервна система и паметта е много тясна. Здравата централна нервна система ще помогне за формирането и съхраняването на спомени, като същевременно ще подобри способността ни да разпознаваме и разбираме нещата. Затова трябва да обърнем внимание на здравето на централната нервна система и да поддържаме стабилно състояние на централната нервна система чрез разумна диета, умерени упражнения и почивка. Това не само помага за подобряване на паметта, но и подобрява физическото ни здраве. Вижда се, че трябва да подобрим паметта си. Cistanche deserticola може значително да подобри паметта, тъй като Cistanche deserticola има антиоксидантни, противовъзпалителни и анти-стареещи ефекти, които могат да помогнат за намаляване на окисляването и възпалителните реакции в мозъка, като по този начин предпазват здравето на нервната система. В допълнение, Cistanche deserticola може също така да стимулира растежа и възстановяването на нервните клетки, като по този начин подобрява свързаността и функцията на невронните мрежи. Тези ефекти могат да помогнат за подобряване на паметта, ученето и скоростта на мислене и могат също така да предотвратят развитието на когнитивна дисфункция и невродегенеративни заболявания.

Щракнете върху познайте начините за подобряване на мозъчната функция

Доказателства, подкрепящи участието на два наскоро признати фактора, свързващи затлъстяването с невродегенерацията, се основават на индуцирането на провъзпалителни цитокини и резистентност към инсулиноподобен растежен фактор 1 (IGF-1) [39, 40, 50–52]. Затлъстяването с централно възпаление води до прекъсване на сигналите за ситост на хипоталамуса и продължаване на преяждането, а също и до неразпознаване на отрицателни резултати [53].

Хроничното възпаление се счита за част от патогенните механизми на различни заболявания, свързани със стареенето. Периферното възпаление и свързаните с него метаболитни смущения улесняват не само инсулиновата резистентност и T2DM, но и невродегенеративните разстройства [54]. Макрофагите в мастната тъкан на корема насърчават повишаване на цитокините и провъзпалителните хемокини, които могат да преминат през BBB.

Интерферон-гама може да активира микроглия, която действа като реле за невровъзпаление [62]. Хипертонията, диабетът и затлъстяването синергично насърчават различни патологични механизми, включително церебрална хипоперфузия и глюкозен хипометаболизъм. /eserisk факторите предизвикват невровъзпаление и оксидативен нитрозативен стрес. Провъзпалителните цитокини, ендотелин1 и оксидативно-нитрозативният стрес причиняват няколко цикъла на патологична обратна връзка и влияят върху цереброваскуларната патология [63]. /тези каскади водят до увеличаване на невронния Ca2+ и невродегенерация [64].

Окислително-нитрозативният стрес насърчава дългосрочно увреждане, което включва мастни киселини, протеини, ДНК и митохондрии. /тези фактори усилват и поддържат различни патологични вериги за обратна връзка [65]. Дисфункционален енергиен метаболизъм (компрометирано производство на митохондриален АТФ), генериране на -амилоид, ендотелна дисфункция и промяна на BBB [39, 51] водят до намаляване на церебралния кръвен поток и хронична церебрална хипоперфузия. /нас, хипоперфузията лишава мозъка от неговите две най-важни трофични вещества, кислород и хранителни вещества.

Следователно мозъкът страда от синаптична дисфункция и невронална дегенерация или загуба, което води до атрофия на сивото и бялото вещество [65] (вижте Фигура 1). Източниците на възпаление при много невродегенеративни заболявания са свързани с намаляване на популацията на М2 макрофаги в ЦНС и последващо увеличение на М1-медиирано невровъзпаление [62].

Макрофаг-стимулиращият протеинов рецептор (MST1R) е рецепторна тирозинкиназа, експресирана в тъканно-резидентни макрофаги, включително микроглия. Активирането на MST1R от неговия лиганд, протеин, стимулиращ макрофагите, отслабва медиираното от затлъстяване възпаление в периферията. In vivo, разцепването до MST1Rligand насърчава възпалението (M1) и ограничава активирането на зависимото от макрофагите възстановяване (M2) [66].

Невровъзпалението може да доведе до апоптоза [67]. / е основен физиологичен механизъм, който е силно регулиран процес на клетъчна смърт, който допринася за поддържането на хомеостазата. Липсата на регулиране на апоптозата играе ключова роля в етиологията и/или прогресията на много заболявания [67, 68]. Пълното прилагане на апоптозата включва взаимодействие между широк спектър от протеини, сигнални преобразуватели и каскади от сигнални пътища [69].

TNF, Fas лиганд (Fas-L) и TNF-свързан индуциращ апоптоза лиганд (TRAIL), свързани с екстрацелуларния домен на DR (трансмембранорецептори), са отговорни за започването на основния апоптозен път, т.е. TNF пътя [67-69] ].

TNF- и Fas-L могат да индуцират апоптоза на някои неврони по време на възпаление [67]. Апоптозата включва активиране на каспази (цистеинови протеази), които организират всички морфологични промени, които характеризират тази форма на клетъчна смърт [67]. Активирането на инициаторните каспази (каспази 2, 8 или 10) е първата стъпка в регулиран, необратим и самоусилващ се протеолитичен път, който води до активиране на ефекторкаспазите (каспази 3, 6 и 7) [70].

Възпалението само по себе си причинява хипоперфузия и исхемия [41], което може да доведе до апоптоза по вътрешния път [68]. /is пътят се характеризира с нерецепторно медиирано започване и митохондриална регулация. Във вътрешния път на апоптоза определени стимули директно генерират вътреклетъчни сигнали, които водят до биохимични промени в клетките [70].

Стимулът предизвиква разрушаване на митохондриалната мембрана, което разсейва мембранния им потенциал, повишавайки пропускливостта на мембраната [70]. /e стимулът също води до образуването на митохондриална пропусклива преходна пора (MPT) върху външната мембрана, която канализира проапоптозните фактори в цитозола [71]. Апоптозомите разцепват прокаспаза-9, за да дадат активна каспаза-9, която от своя страна активира ефекторната каспаза (т.е. каспаза-3) [70].

4. Макроскопични промени в мозъка (доказателство от невроизобразително изследване)

4.1. Сива материя. Скорошен систематичен преглед [72] разкрива структурни аномалии в обема на сивото вещество при пациенти със затлъстяване. Анализът на десет проучвания до декември 2017 г. [73–82] показва последователно намаляване на сивото вещество при индивиди със затлъстяване, свързано с контролните области в долния фронтален извивка, дясната инсула, левия и десния прецентралгирус, лявата средна фронтална извивка, лявата средна темпорална извивка, лява амигдала и ляво малкомозъчно полукълбо.

Въпреки това, анализираните проучвания показват увеличение на обема на сивото вещество в левия клинус, левия среден фронтален извивка и левия долен тилен извивка. По подобен начин Kurth et al. [83] съобщават за отрицателни корелации между BMI и обема на левия горен фронтален гирус, левия среден и долния фронталгирус, десния фронтален полюс, лявата инсула и двустранните горен и среден темпорален гирус.

Проучване с невроизобразяване при 1428 участници [84] установи, че обемът на сивото вещество отрицателно корелира с ИТМ в десния долен фронталгирус, горния фронтален извивка, десния прецентрален лоб, десния горен париетален лоб, ляв и десен прекунеус, ляв веретенообразен извивка, ляв и десен uncus, ляв и десния преден дял на малкия мозък и десния мозъчен ствол при мъжете.

ИТМ корелира положително с обема на някои региони на долния фронтален извивка, десния горен фронтален извивка и левия и десния заден дял на малкия мозък. По-високият ИТМ при по-възрастни възрастни е свързан с генерализирани смущения в сивото вещество, независимо от свързаните със затлъстяването съпътстващи заболявания и други объркващи фактори, които се превръщат в фини нарушения в работата на паметта при стареене [85].

Garc´ıaGarc´ıa и др. [86] съобщава, че затлъстяването и телесната маса са свързани със значително по-нисък обем на сивото вещество в мозъчните области с ключова роля в контрола на изпълнителната власт. Променливите, свързани със затлъстяването, постоянно се свързват с намаляване на обема на сивото вещество в различни области, включително медиалния префронтален кортекс, двустранния малък мозък и левия темпорален полюс.

По същия начин, индивидите със затлъстяване имат по-нисък общ обем на сивото вещество от слабите индивиди и индивидите с наднормено тегло. При юноши ИТМ е свързан с глобални и регионални различия.

Йокум и др. [87] откриват по-нисък обем сиво вещество в регионите, участващи в инхибиторния контрол, което е свързано с бъдещо наддаване на тегло. По-конкретно, аномалиите в регионалните обеми на сивото вещество, но не и в обемите на бялото вещество, увеличават риска от бъдещо наддаване на тегло, а аномалиите в регионалните обеми на бялото вещество, но не и в обемите на сивото вещество, са вторични спрямо наддаването на тегло.

4.2. Бели кахъри. /ето убедително доказателство за глобално намаляване на бялото вещество, свързано с лица с повишен BMI [88, 89]. Връзката /is е в съответствие с широкомащабно проучване, което демонстрира връзки между повишен ИТМ и намалена цялост на бялото вещество в две големи независими кохорти [90].

По-високият ИТМ е свързан с намаляване на различни области на бялото вещество, включително предни и задни таламични излъчвания, долни фронтално-окципитални фасцикули, долни и горни надлъжни фасцикули, corpuscallosum [72], uncinate fascicle, вътрешна капсула, кортикоспинален тракт и cingulum (cingulate gyrus и хипокампус) [76, 79, 88–91].

Локалните промени във фибрите на бялото вещество, свързани с повишен ИТМ, свързват ключовите лимбични структури с префронталните региони, което вероятно обяснява повишения риск от когнитивни увреждания и деменция без затлъстяване в по-напреднала възраст [64]. Промените включват основно фибротрактове, които свързват лимбичните структури с префронталните региони и могат да насърчат ускореното стареене при хора със затлъстяване, което се очаква да увеличи риска от когнитивно увреждане [91].

Свързаните с BMI промени в WM са свързани с микроструктурни промени в бялото вещество. /e резултатите от количествен анализ на базата на воксел показват намаляване на миелина на бялата материя, увеличаване на съдържанието на вода и промени в съдържанието на желязо при субекти с нарастващ ИТМ, които са предимно локализирани в горния надлъжен фасцикулус (SLF), предно таламично излъчване (ATR) ), вътрешна капсула и corpus callosum [91].

Повишеният ИТМ е показателен за загуба на целостта на бялото вещество чрез демиелинизация или възпалителни ефекти. Тези промени могат да се обяснят с аксонално увреждане или клетъчна загуба [91]. 4.3. Подкорови зони. /e размерите на двустранния таламус, putamen и globus pallidus са увеличени, а размерът на двустранния каудат е намален при индивиди със затлъстяване в сравнение с тези при индивиди с нормално тегло [92]. /e медиално-дорзалната част на двустранния каудат е значително намалена, а латералната дорзална част на двустранния таламус значително увеличена.

Дори индивиди с наднормено тегло (с ИТМ от 25-30 kg/m2) имат признаци на атрофия в базалните ганглии и лъчевата корона [93]. При мъжете общите телесни мазнини са в отрицателна корелация с всички обеми на субкортикалното сиво вещество (таламус, каудално ядро, путамен, глобус палидус и nucleus accumbens); при жените, по-голямата обща мастна тъкан на тялото корелира с по-нисък обем на globus pallidus [94]. /esesex-специфичните разлики могат да се обяснят с няколко ендокринни пътища; например естрогените действат като защитен фактор срещу много метаболитни усложнения, свързани със затлъстяването [95].

Ким и др. [92] предполагат, че при индивиди със затлъстяване субкортикалните структури са свързани с хранителното поведение и сензорната функция. По-високият ИТМ е свързан с по-голяма свързаност на хипоталамуса в регионите, участващи в хранителната мотивация и намалена свързаност със структурите, свързани с когнитивния контрол на приема на храна. Обемът на сивото вещество на хипоталамуса корелира положително със връзката на задната инсула на хипоталамуса. Връзките между обема на сивото вещество на хипоталамуса и ИТМ са медиирани от връзката между хипоталамуса и задната инсула [96].

4.4. Деца и юноши. В сравнение с деца с нормално тегло, децата със затлъстяване показват значително намаляване на сивото вещество в десния медиален темпорален гирус, десния и левия таламус, левия горен париетален извивка, левия и постцентралния гирус и левия малък мозък [97]. Затлъстяването в детска възраст се свързва с по-високи структурни обеми и намалена плътност на сивото вещество в системата за възнаграждение [98].

Освен това има някои разлики в бялото вещество между деца със затлъстяване и деца с нормално тегло, а излишната телесна мазнина е свързана с разлики в структурната свързаност, особено във фронталните и темпоралните области на мозъка [97]. Трябва да се отбележи, че юношеството е критичен период за развитие на мозъка, особено съзряването на префронталния кортекс, който е област, свързана с когнитивния контрол.

В юношеството, по-слабо развитият префронтален кортекс може да обясни по-ниския капацитет за регулиране на поведение, насочено към възнаграждение, като консумацията на храни с високо съдържание на калории. Свръхконсумацията на богати на калории храни може впоследствие да повлияе на функционалното и структурно съзряване на мозъка, за да повлияе впоследствие на познанието и поведението [99]. Въпреки това, как затлъстяването засяга траекториите на мозъчното развитие (възможно ранно съзряване на регулаторните на апетита мозъчни региони) е слабо разбрано; следователно са необходими надлъжни проучвания.

Sharkey и др. [100] не са открили значими асоциации между кортикалната дебелина и ИТМ. /e резултатите остават отрицателни, когато анализът е ограничен до деца на възраст от 12 до 18 години. /следователно, асоциациите между ИТМ и кортикалното изтъняване изглежда се развиват след юношеството. /isfinding има значение за естеството на връзките между структурата на мозъка и наддаването на тегло. В този контекст юношите, които са натрупали телесни мазнини, показват по-голямо намаление на обема на сивото вещество в путамена в сравнение с тези, които са загубили телесни мазнини. Нещо повече, първите субекти проявяват по-голямо увеличение на обема на бялото вещество в предния цингуларен кортекс в сравнение с последните субекти и субекти, които поддържат стабилно ниво на телесни мазнини [101].

Юношите с наднормено тегло и затлъстяване показват намалена цялост на бялото вещество в горния фронтален корпускалозум, двустранните нецинатирани фасцикули, левия долен фронтоокципитален фасцикулус и левия кортикоспинален тракт в сравнение с юноши с нормално тегло. /тези констатации могат да бъдат свързани с увеличаване на системата за възнаграждение [102]. Въпреки това, юноши с наднормено тегло и затлъстяване проявяват повишена цялост на бялото вещество в орбиталния и предно-фронтален corpus callosum, десния долен фронтално-окципитален фасцикулус, левия цингулум и левия кортикоспинален тракт в сравнение с юношите. с нормално тегло. Този резултат може да бъде свързан с подсилена обработка на вниманието [102]. 4.5. Алостатично натоварване.

Индивидите с наднормено тегло имат по-ниска кортикална дебелина в левия и десния горен фронталгирус в сравнение с контролните субекти [103, 104]. Освен това, тези субекти са имали по-високи нива на алостатично натоварване от контролните или слаби индивиди. Индексът на алостатично натоварване включва 15 биомаркера: систолично и диастолично кръвно налягане, гликиран хемоглобин, глюкоза, креатинин, общ холестерол, HDL и LDL холестерол, триглицериди, С-реактивен протеин, интерлевкин-6, повишаване на инсулина, кортизол, фибриноген , илептин. Увеличаването на алостатичното натоварване е свързано с промените в състава на сивото вещество в регионите, които контролират хранителното поведение, обработката на сензорното възнаграждение и общата когнитивна функция [104].

Предполага се, че намаляването на сивото вещество е свързано с намаляване на инкреатинина и повишаване на триглицеридите и липопротеините с ниска плътност в плазмата на пациенти със затлъстяване [105]. 4.6. Метаболитен синдром. Метаболитен профил, характеризиращ се с високо съдържание на телесни мазнини, висцерално затлъстяване и системно възпаление, е свързан с намален обем на сивото вещество и намалена изпълнителна функция при по-възрастни хора [106].

Фактори, лежащи в основата на устойчив енергиен дисбаланс, като заседнал начин на живот или прием на високоенергийна храна, могат да бъдат важни определящи фактори за промените в сивото вещество при стареене. Асоциациите между метаболитния синдром и намаления обем на сивата материя са открити в множество области на мозъка, включително задния малък мозък, мозъчния ствол, орбитофронталния кортекс, двустранното опашно ядро, десния парахипокампус, дясната амигдала, дясната инсула, лингвалния гирус и десния горен темпорален гирус [107]. 4.7. T2DM. T2DM се свързва с намаляване на общия обем на сивата материя и обема на хипокампа, увеличаване на WHR и BMI и по-ниска физическа активност [108]. Юноши със ЗД2 и затлъстяване имат намален обем на сивото вещество в десния хипокампус, левия путамен и опашката, двустранната амигдала и левия таламус в сравнение с контролите с ненормално тегло [109].

Абдоминалното затлъстяване или неговите последващи ефекти могат частично да медиират неблагоприятния ефект на T2DM върху мозъчна атрофия [108]. Само затлъстяването при юноши изглежда води до намаляване на обема на сивото вещество, а T2DM се свързва с аномалии в бялото и сивото вещество в тази популация [109]. Структурните промени в теменните и тилните кори могат да представляват ранни церебрални промени, свързани с T2DM [110]. T2DM се свързва със значителни регионални промени в плътността на влакната в corpuscallosum, fornix, левия долен фронтално-окципитален фасцикул, левия унцинат и лявата вътрешна и външна капсула [109, 111].

Сравнението с контролните субекти показва, че пациентите със затлъстяване и T2DM имат по-малка дебелина на дясната инсула и лявата странична тилна [110] и темпорална [112] кора. /e глобалната средна кортикална дебелина е по-ниска в групата на T2DM със затлъстяване, отколкото в групата на T2DM индивиди с нормално тегло [113]. Съобщава се за отрицателна корелация между продължителността на заболяването и средната обща цялост на бялото вещество при индивиди с T2DM и затлъстяване, но не и при пациенти с T2DM с нормално тегло [113].

Нормогликемичните пациенти със затлъстяване проявяват намалена дебелина на дясната инсула и долния фронтален гирус и по-големи обеми на амигдалата и таламуса в сравнение с контролните субекти. Обратно, обемите на таламуса и лявата парацентрална област са по-големи в групата с нормогликемии в сравнение с тези при пациенти със затлъстяване и T2DM [110].

4.8. Other Anthropometric Variables. In addition to BMI, WHR, and waist circumference are also associated with cortical thickness. Higher WHR and greater waist circumference are associated with a lower volume of gray matter [83, 114–116]. Hayakawa et al. [116] detected that a higher number of brain regions in women correlated with waist circumference than with BMI. /e highest levels of all obesity measures (i.e., BMI, WHR, and fat mass) were related to lower gray matter volume. /e combination of general and central obesity (WHR> 0.85 for women and >0.90 за мъже) се свързва с по-нисък обем на сивото вещество от този при слаби възрастни [117].

Съставът на тялото обаче, който прави разлика между мастна маса и маса без мазнини, не е пряко свързан с промените в обема на мозъчната тъкан и целостта на бялото вещество. Напречните асоциации между състава на тялото и обема на мозъчната тъкан вероятно отразяват натрупан риск или обща етиология [118]. Kurth et al. [83] демонстрират отрицателни корелации между ИТМ и обиколката на талията и обема на сивото вещество, а регионалните ефекти на сивото вещество са по-големи в хипоталамуса и включват париеталния, префронталния, предния темпорален и долния кортекс и малкия мозък.

Интересното е, че асоциациите са по-обобщени и изразени в случай на обиколка на талията, отколкото в случая на ИТМ. /тези връзки значително се различават в зависимост от пола. /e асоциациите както с ИТМ, така и с обиколката на талията са сходни при мъжете; обаче, жените са представени с по-голям брой корелации с обиколката на талията. Курт и др. [83] предполагат, че обиколката на талията е по-чувствителен показател от ИТМ, особено при жените, за потенциално определяне на неблагоприятните ефекти от затлъстяването и наднорменото тегло върху мозъка.

Като цяло има данни за екстрахипоталамично увреждане с намаляване на обема на мозъчната кора предимно във фронталните и темпоралните дялове. Освен това, затлъстяването е клинично свързано с когнитивен дефицит. Таблица 2 представя обобщение на резултатите от невроизобразяващите изследвания. Връзките между намаляването на дебелината на кората на главния мозък и когнитивния дефицит предполагат микроскопично нарушение в невронната тъкан.

Загубата на неврони може да се дължи на активиране на апоптоза през вътрешния път поради митохондриално увреждане или активиране на външния път поради невровъзпаление. Освен това, когнитивните дефицити могат да бъдат свързани с променени синапси и липса на подрязване на дендритни шипове поради лоша микроглиална функция.

For more information:1950477648nn@gmail.com