Strukturální změny mozku spojené s nadváhou a obezitou část 2

Tabulka 1 uvádí cytokiny a chemokiny indukované různými typy buněk a aktivační stavy buněk (buď klidové nebo aktivované) v tukové tkáni mimo CNS a jejich vztahy k mikrogliím.

Centrální nervový systém je řídicí centrum lidského těla, které je odpovědné za řízení a koordinaci všech tělesných funkcí, včetně myšlení, emocí a chování. Paměť je důležitou součástí lidského mozku. Jde o uchování a extrakci minulých zkušeností a znalostí.

Centrální nervový systém má velmi úzký vztah s pamětí a všechny části centrálního nervového systému se podílejí na tvorbě a ukládání paměti. Centrální nervový systém lze rozdělit na senzorický nervový systém, motorický nervový systém a asociační nervový systém, z nichž každý ovlivňuje různé aspekty paměti.

Smyslový nervový systém vkládá vnější podněty do mozku prostřednictvím smyslových orgánů a mozek tyto informace zpracovává a převádí do podoby, kterou si lze zapamatovat. To je důvod, proč si můžeme připomenout krásnou hudbu nebo krásný obraz.

Motorický nervový systém ukládá paměť akcí ovládáním svalů. To je důvod, proč mohou sportovci provádět různé obtížné pohyby prostřednictvím nevědomých pohybů.

Asociativní nervový systém je zodpovědný za propojení různých vzpomínek, aby vytvořily řadu událostí a zážitků. To je důvod, proč si můžeme vybavit některé z nejlepších okamžiků z našeho dětství a tyto události jsou často společné vzpomínky složené z různých pocitů a emocí.

Kromě toho hraje centrální nervový systém také zásadní roli při uchovávání a získávání vzpomínek. Když si něco potřebujeme vybavit, mozek propojí různé vzpomínky prostřednictvím složitých neuronových sítí, aby nám umožnil vybavit si minulé zážitky.

Suma sumárum, vztah mezi centrálním nervovým systémem a pamětí je velmi úzký. Zdravý centrální nervový systém pomůže utvářet a ukládat vzpomínky a zároveň zlepšuje naši schopnost rozpoznávat a chápat věci. Proto musíme dbát na zdraví centrálního nervového systému a udržovat stabilní stav centrálního nervového systému pomocí rozumné stravy, mírného cvičení a odpočinku. To nejen pomáhá zlepšit paměť, ale také zlepšuje naše fyzické zdraví. Je vidět, že potřebujeme zlepšit paměť. Cistanche deserticola může výrazně zlepšit paměť, protože Cistanche deserticola má antioxidační, protizánětlivé a anti-aging účinky, které mohou pomoci snížit oxidační a zánětlivé reakce v mozku, a tím chránit zdraví nervového systému. Kromě toho může Cistanche deserticola také podporovat růst a opravu nervových buněk, čímž zlepšuje konektivitu a funkci neuronových sítí. Tyto účinky mohou pomoci zlepšit paměť, rychlost učení a myšlení a mohou také zabránit rozvoji kognitivní dysfunkce a neurodegenerativních onemocnění.

Klikněte na možnost poznat způsoby, jak zlepšit funkci mozku

Důkazy podporující zapojení dvou nedávno rozpoznaných faktorů spojujících obezitu s neurodegenerací jsou založeny na indukci prozánětlivých cytokinů a rezistenci na insulin-like growth factor 1 (IGF-1) [39, 40, 50–52]. Centrální zánětová inobezita vede k přerušení signálů sytosti hypotalamu a udržení přejídání a také k negativním výsledkům poznávání [53].

Chronický zánět je považován za součást patogenních mechanismů různých poruch souvisejících se stárnutím. Periferní zánět a související metabolické poruchy usnadňují nejen inzulínovou rezistenci a T2DM, ale také neurodegenerativní poruchy [54]. Makrofágy v tukové tkáni břicha podporují zvýšení cytokinů a prozánětlivých chemokinů, které mohou procházet BBB.

Interferon-gama může aktivovat mikroglie, které působí jako relé pro neurozánět [62]. Hypertenze, diabetes a obezita synergicky podporují různé patologické mechanismy, včetně mozkové hypoperfuze a hypometabolismu glukózy. /eserisk faktory spouštějí neurozánět a oxidativní nitrosativní stres. Prozánětlivé cytokiny, endotelin1 a oxidačně-nitrosativní stres způsobují několik cyklů patologické zpětné vazby a ovlivňují cerebrovaskulární patologii [63]. /ese kaskády vedou ke zvýšení neuronálního Ca2+ a neurodegeneraci [64].

Oxidačně-nitrosativní stres podporuje dlouhodobé poškození, které zahrnuje mastné kyseliny, proteiny, DNA a mitochondrie. /tyto faktory zesilují a udržují různé patologické zpětnovazební smyčky [65]. Dysfunkční energetický metabolismus (kompromitovaná produkce mitochondriálního ATP), tvorba -amyloidu, endoteliální dysfunkce a změna BBB [39, 51] vedou ke snížení průtoku krve mozkem a chronickou cerebrální hypoperfuzi. Hypoperfuze zbavuje mozek jeho dvou nejdůležitějších trofických látek, kyslíku a živin.

V důsledku toho mozek trpí synaptickou dysfunkcí a neuronální degenerací nebo ztrátou, což vede k atrofii šedé a bílé hmoty [65] (viz obrázek 1). Zdroje zánětu u mnoha neurodegenerativních onemocnění jsou spojovány s poklesem populace makrofágů M2 v CNS a následné zvýšení M1-zprostředkovaného neurozánětu [62].

Proteinový receptor stimulující makrofágy (MST1R) je receptorová tyrosinekináza exprimovaná v makrofázích rezidentních ve tkáni, včetně mikroglií. Aktivace MST1R jeho ligandem, proteinem stimulujícím makrofágy, zmírňuje zánět zprostředkovaný obezitou na periferii. In vivo štěpení na MST1Rligand podporuje zánět (M1) a omezuje aktivaci makrofágově závislé opravy (M2) [66].

Neuroinflamace může vést k apoptóze [67]. /je základním fyziologickým mechanismem, který je vysoce regulovaným procesem buněčné smrti, který přispívá k udržení homeostázy. Nedostatečná regulace apoptózy hraje klíčovou roli v etiologii a/nebo progresi mnoha onemocnění [67, 68]. Úplná implementace apoptózy zahrnuje souhru mezi širokou řadou proteinů, signálních přenašečů a kaskád signálních drah [69].

TNF, ligand Fas (Fas-L) a ligand indukující apoptózu související s TNF (TRAIL) navázaný na extracelulární doménu DR (transmembránové receptory) jsou zodpovědné za zahájení dráhy majorapoptózy, tedy dráhy TNF [67–69 ].

TNF- a Fas-L mohou vyvolat apoptózu některých neuronů během zánětu [67]. Apoptóza zahrnuje aktivaci kaspáz (cysteinových proteáz), které řídí všechny morfologické změny, které charakterizují tuto formu buněčné smrti[67]. Aktivace iniciačních kaspáz (kaspázy 2, 8 nebo 10) je prvním krokem v regulované, ireverzibilní a autoamplifikující proteolytické dráze, která vede k aktivaci efektorkaspáz (kaspázy 3, 6 a 7) [70].

Zánět sám o sobě způsobuje hypoperfuzi a ischémii [41], které mohou vést k apoptóze prostřednictvím intrinsicroute [68]. Tato dráha je charakterizována iniciací zprostředkovanou nereceptory a mitochondriální regulací. Ve vnitřní dráze apoptózy některé stimuly přímo generují intracelulární signály, které vedou k biochemickým změnám v buňkách [70].

Stimul vyvolává narušení mitochondriální membrány, která rozptýlí membránový potenciál, čímž se zvýší permeabilita membrány[70]. Podráždění také vede k vytvoření mitochondriálního permeabilního přechodového póru (MPT) na vnější membráně, který vede proapoptotické faktory do cytosolu [71]. Apoptozomy štěpí prokaspázu-9 za vzniku aktivní kaspázy-9, která následně aktivuje efektorovou kaspázu (tj. kaspázu-3) [70].

4. Makroskopické změny mozku (důkaz NeuroimagingStudy)

4.1. Šedá hmota. Nedávný systematický přehled [72] odhalil strukturální abnormality v objemu šedé hmoty u pacientů s obezitou. Analýza deseti studií do prosince 2017 [73–82] ukázala konzistentní snížení výskytu šedé hmoty u jedinců s obezitou spojenou s kontrolními oblastmi v dolním frontálním gyru, pravé insule, levém a pravém precentrálním gyru, levém středním frontálním gyru, levém středním temporálním gyru, levá amygdala a levá cerebelární hemisféra.

Analyzované studie však prokázaly zvýšení objemu šedé hmoty v levém cuneu, levém středním frontálním gyru a levém dolním okcipitálním gyru. Podobně Kurth a kol. [83] uváděli negativní korelace mezi BMI a objemem levého horního frontálního gyru, levého středního a dolního frontalgyru, pravého frontálního pólu, levého inzulu a bilaterálního horního a středního temporálního gyru.

Neurozobrazovací studie u 1 428 účastníků [84] zjistila, že objem šedé hmoty negativně koreluje s BMI v pravém dolním frontalgyru, horním frontálním gyru, pravém precentrálním laloku, pravém horním parietálním laloku vlevo a vpravo prekuneus vlevo fusiformní gyrus, levém a pravém uncus, vlevo a pravé přední laloky cerebellum a pravý mozkový kmen u mužů.

BMI pozitivně koreluje s objemem některých oblastí dolního frontálního gyru, pravého horního frontálního gyru a levého a pravého zadního laloku cerebellum. Vyšší BMI u starších dospělých je spojen s generalizovanými poruchami šedé hmoty, bez ohledu na komorbidity související s obezitou a další matoucí faktory, které se promítají do jemných poruch ve výkonnosti paměti ve stárnutí [85].

Garc'ıaGarc'ıa a kol. [86] uvedl, že obezita a tělesná hmotnost souvisí s výrazně nižším objemem šedé hmoty v mozkových oblastech s klíčovou rolí ve výkonné kontrole. Obezita související s proměnnými je konzistentně spojena se snížením objemu šedé hmoty v různých oblastech, včetně mediálního prefrontálního kortexu, bilaterálního mozečku a levého temporálního pólu.

Podobně jedinci s obezitou mají nižší celkový objem šedé hmoty než štíhlí jedinci a jedinci s nadváhou. BMI u mladistvých souvisí s globálními a regionálními rozdíly.

Yokum a kol. [87] detekovali nižší objem šedé hmoty v oblastech zapojených do inhibiční kontroly, což souvisí s budoucím přírůstkem hmotnosti. Konkrétně, abnormality v regionálních objemech šedé hmoty, ale ne v objemech bílé hmoty, zvyšují riziko budoucího přírůstku hmotnosti, a abnormality v regionálních objemech bílé hmoty, ale ne v objemech šedé hmoty, jsou sekundární k přírůstku hmotnosti.

4.2. Bílá hmota. /zde jsou silné důkazy o globální redukci bílé hmoty spojené s pacienty se zvýšeným BMI [88, 89]. Tento vztah je v souladu s rozsáhlou studií, která prokázala souvislost mezi zvýšeným BMI a sníženou integritou bílé hmoty ve dvou velkých nezávislých kohortách [90].

Vyšší BMI je spojen se snížením v různých oblastech bílé hmoty, včetně radiace předního a zadního thalamu, dolního frontálně-okcipitálního fascikulu, dolního a horního podélného fascikula, corpuscallosum [72], uncinate fascicle, vnitřní pouzdro, kortikospinální trakt a cingulum (cingulum a cingulum). hippocampus) [76, 79, 88–91].

Lokální změny v vláknech bílé hmoty spojené se zvýšeným BMI spojují klíčové limbické struktury s prefrontálními oblastmi, což možná vysvětluje zvýšené riziko kognitivních poruch a demenční inobezity ve vyšším věku [64]. Změny zahrnují zejména vláknité trakty, které spojují limbické struktury s prefrontálními oblastmi a mohou podporovat zrychlené stárnutí u lidí s obezitou, u něhož se očekává zvýšení rizika kognitivní poruchy [91].

Změny WM související s BMI jsou spojeny s mikrostrukturálními změnami v bílé hmotě. Výsledky kvantifikační analýzy založené na voxelu ukázaly snížení myelinu bílé hmoty, zvýšení obsahu vody a změny v obsahu železa u subjektů se zvyšujícím se BMI, které jsou převážně lokalizovány v horním longitudinálním fascikulu (SLF), radiaci předního thalamu (ATR ), vnitřní kapsle a corpus callosum [91].

Zvýšený BMI ukazuje na ztrátu integrity bílé hmoty prostřednictvím demyelinizace nebo zánětlivých účinků. Tyto změny lze vysvětlit axonálním poškozením nebo buněčnou ztrátou [91].4.3. Subkortikální oblasti. Velikost oboustranného thalamu, putamenu a globus pallidus je zvětšena a velikost bilaterálního kaudátu je zmenšena u jedinců s obezitou ve srovnání s jedinci s normální hmotností [92]. významně snížena a laterální dorzální část bilaterálního talamu se významně zvýšila.

I jedinci s nadváhou (s BMI 25–30 kg/m2) mají známky atrofie v bazalganglii a paprskovité koruně [93]. U mužů celkový tělesný tuk negativně koreluje se všemi objemy subkortikální šedé hmoty (thalamus, caudate nucleus, putamen, globus pallidus a nucleus accumbens); u žen koreloval větší celkový tělesný fatis s nižším objemem globus pallidus [94]. /esesex-specifické rozdíly lze vysvětlit několika endokrinními cestami; například estrogeny působí jako ochranný faktor proti mnoha metabolickým komplikacím souvisejícím s nadměrnou obezitou [95].

Kim a kol. [92] naznačují, že u jedinců s obezitou jsou subkortikální struktury spojeny s potravním chováním a smyslovými funkcemi. Vyšší BMI je spojen s větší hypotalamickou konektivitou v oblastech zapojených do potravinové motivace a sníženou konektivitou se strukturami spojenými s kognitivní kontrolou příjmu potravy. /e objem šedé hmoty hypotalamu pozitivně koreluje s konektivitou zadní insuly hypotalamu./us, vztahy mezi objemem šedé hmoty hypotalamu a BMI jsou zprostředkovány konektivitou hypotalamus-zadní insula [96].

4.4. Děti a dospívající. Ve srovnání s dětmi s normální hmotností se u dětí s obezitou projevuje signifikantní snížení šedé hmoty v pravém mediálním temporálním gyru, pravém a levém thalamu, levém horním parietálním gyru, levém a postcentrálním gyru a levém mozečku [97]. Dětská obezita je spojena s vyššími strukturálními objemy a sníženou hustotou šedé hmoty v systému odměn [98].

Kromě toho existují určité rozdíly v bílé hmotě mezi dětmi s obezitou a dětmi s normální hmotností a nadbytek tělesného tuku je spojen s rozdíly ve strukturální konektivitě, zejména ve frontální a temporální oblasti mozku [97]. Zejména dospívání je kritickým obdobím vývoj mozku, zejména dozrávání prefrontálního kortexu, což je oblast související s kognitivní kontrolou.

V dospívání, méně vyvinutá prefrontální kůra, může vysvětlit nižší schopnost regulovat chování řízené odměnou, jako je konzumace kaloricky bohatých potravin. /je nadměrná konzumace kaloricky bohatých potravin může následně ovlivnit funkční a strukturální zrání mozku a následně ovlivnit kognici a chování [99]. Nicméně, jak obezita ovlivňuje vývojové trajektorie mozku (možné brzké dozrávání oblastí mozku regulujících chuť k jídlu), je špatně pochopeno, a proto jsou nutné dlouhodobé studie.

Sharkey a kol. [100] nezjistili významné souvislosti mezi tloušťkou kortikální kůry a BMI. Výsledky zůstaly negativní, když byla analýza omezena na děti ve věku 12 až 18 let. /proto se zdá, že po dospívání se vyvíjejí souvislosti mezi BMI a kortikálním ztenčením. /isfinding má důsledky pro povahu vztahů mezi strukturou mozku a přírůstkem hmotnosti. V tomto kontextu se u dospívajících, kteří nabrali tělesný tuk, projevil větší pokles objemu šedé hmoty v putamenu ve srovnání s těmi, kteří ztratili tělesný tuk. Navíc první jedinci vykazovali větší nárůst objemu bílé hmoty v přední cingulární kůře ve srovnání s posledně jmenovanými jedinci a jedinci, kteří si udržovali stabilní hladinu tělesného tuku [101].

Adolescenti s nadváhou a obézní vykazovali sníženou integritu bílé hmoty v horním frontálním corpuscallosum, bilaterálních uncinate fasciculi, levém dolním frontookcipitálním fascikulu a levém kortikospinálním traktu ve srovnání s adolescenty s normální hmotností. Tyto nálezy mohou souviset se zvýšením systému odměny [102]. U adolescentů s nadváhou a obezitou se však ve srovnání s adolescenty projevila zvýšená integrita bílé hmoty v orbitálním a anteriorfrontálním corpus callosum, pravém dolním frontálně-okcipitálním fascikulu, levém cingulu a levém kortikospinálním traktu. s normální váhou. Tento výsledek může být spojen se zesíleným zpracováním pozornosti [102].4.5. Alostatické zatížení.

Jedinci s nadváhou měli menší kortikální tloušťku v levém a pravém horním frontalgyru než kontrolní subjekty [103, 104]. Kromě toho měli tito jedinci vyšší míru alostatické zátěže než kontrolní nebo štíhlí jedinci. /e index allostatické zátěže obsahuje 15 biomarkerů: systolický a diastolický krevní tlak, glykovaný hemoglobin, glukóza, kreatinin, celkový cholesterol, HDL a LDL cholesterol, triglyceridy, C-reaktivní protein, interleukin-6, zvýšení inzulínu, kortizol, fibrinogen andleptin. Zvýšení alostatické zátěže souvisí se změnami ve složení šedé hmoty v oblastech, které řídí stravovací chování, smyslové zpracování odměny a obecnou kognitivní funkci [104].

Předpokládá se, že snížení redukce šedé hmoty souvisí se snížením inkreatininu a zvýšením triglyceridů a lipoproteinů s nízkou hustotou v plazmě pacientů s obezitou [105].4.6. Metabolický syndrom. Metabolický profil charakterizovaný vysokým obsahem tělesného tuku, viscerální adipozitou a systémovým zánětem je spojen se sníženým objemem šedé hmoty a sníženou exekutivní funkcí u starších dospělých [106].

Faktory stojící za trvalou energetickou nerovnováhou, jako je sedavý způsob života nebo vysokoenergetický příjem potravy, mohou být důležitými determinanty změn šedé hmoty při stárnutí. Asociace mezi metabolickým syndromem a sníženým objemem šedé hmoty byly detekovány v mnoha oblastech mozku, včetně zadního mozečku, mozkového kmene, orbitofrontalcortexu, bilaterálního caudatus nucleus, pravého parahipokampu, pravé amygdaly, pravé insuly, lingválního gyru a pravého horního temporálního gyru [107]. 4.7. T2DM. T2DM je spojen se snížením celkového objemu šedé hmoty a objemu hipokampu, zvýšením WHR a BMI a nižší fyzickou aktivitou [108]. Adolescenti s T2DM a obezitou mají ve srovnání s kontrolami s normální hmotností snížený objem šedé hmoty v pravém hipokampu, levém putamenu a kaudátu, bilateralamygdale a levém thalamu [109].

Abdominální obezita nebo její následné účinky mohou částečně zprostředkovat nepříznivý účinek T2DM na atrofii mozku [108]. Zdá se, že samotná obezita dospívajících vede ke snížení objemu šedé hmoty a T2DM je u této populace spojen s abnormalitami v bílé a šedé hmotě [109]. Strukturální změny v parietální a okcipitální kůře mohou představovat časné cerebrální změny související s T2DM [110]. T2DM je spojen s významnými regionálními změnami v hustotě vláken v corpuscallosum, fornixu, levém dolním frontálně-okcipitálním fascikulu, levostranném a levém vnitřním a zevním pouzdru [109, 111].

Srovnání s kontrolními subjekty ukázalo, že pacienti s obezitou a T2DM mají nižší tloušťku pravého inzula a levé laterální okcipitální [110] a temporální [112] kůry. Globální průměrná tloušťka kortikální kůry byla nižší ve skupině T2DM s obezitou než ve skupině T2DM jedinců s normální hmotností [113]. Negativní korelace mezi trváním onemocnění a průměrnou celkovou integritou bílé hmoty byla hlášena u jedinců s T2DM a obezitou, nikoli však u jedinců s T2DM s normální hmotností [113].

Normoglykemičtí pacienti s obezitou vykazovali sníženou tloušťku na pravém inzulu a inferiorfrontálním gyru a větší objemy amygdaly a thalamu než kontrolní subjekty. Naproti tomu objemy thethalamu a levé paracentrální oblasti byly větší ve skupině s normoglykemií ve srovnání s objemy u pacientů s obezitou a 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 pro muže) je spojena s nižším objemem šedé hmoty než u štíhlých dospělých [117].

Složení těla, které rozlišuje mezi tukovou hmotou a hmotou bez tuku, však není přímo spojeno se změnami objemu mozkové tkáně a integrity bílé hmoty. Průřezové souvislosti mezi tělesným složením a objemem mozkové tkáně pravděpodobně odrážejí kumulativní riziko nebo společnou etiologii [118]. Kurth et al. [83] prokázali negativní korelace mezi BMI a obvodem pasu a objemem šedé hmoty a regionální účinky šedé hmoty jsou větší v hypotalamu a zahrnují parietální, prefrontální, přední temporální a inferiorní kůru a cerebellum.

Zajímavé je, že asociace byly více zobecněné a výraznější v případě obvodu pasu než v případě BMI. Tyto vztahy se výrazně liší v závislosti na pohlaví. /e asociace s BMI a obvodem pasu jsou u mužů podobné; ženy však vykazovaly vyšší počet korelací s obvodem pasu. Kurth a kol. [83] navrhli, že obvod pasu je citlivějším ukazatelem než BMI, zejména u žen, k potenciálnímu určení nepříznivých účinků obezity a nadváhy na mozek.

Celkově existují důkazy o extrahypothalamickém poškození se snížením objemu mozkové kůry převážně ve frontálních a temporálních lalocích. Navíc obezita klinicky souvisí s kognitivními deficity. Tabulka 2 uvádí souhrn nálezů neurozobrazovacích studií. /vztahy mezi zmenšením tloušťky mozkové kůry a kognitivním deficitem naznačují mikroskopickou poruchu v neuronální tkáni.

Ztráta neuronů může být způsobena aktivací apoptózy vnitřní cestou v důsledku mitochondriálního poškození nebo aktivací vnější dráhy v důsledku neurozánětu. Kromě toho mohou být kognitivní deficity spojeny se změněnými synapsemi a nedostatečným prořezáváním dendritických trnů kvůli špatné mikrogliální funkci.

For more information:1950477648nn@gmail.com