Il collegamento tra obesità e barriera emato-encefalica

La barriera emato-encefalica (BBB) ​​è un'importante formazione fisiologica incaricata di proteggere il cervello da molteplici sostanze chimiche che potrebbero circolare nel nostro flusso sanguigno. Il BBB ostacola lo scambio e il movimento della maggior parte delle molecole, cellule e proteine ​​dentro e fuori il sistema nervoso centrale (SNC). Questo aiuta a mantenere il cervello "fresco" e non influenzato da ciò che mangiamo e dal tipo di infezioni che incontriamo.

Il BBB è formato dai vasi sanguigni nel sistema nervoso centrale che sono rivestiti dalle cellule endoteliali. È una struttura complessa che garantisce il mantenimento dell'omeostasi metabolica e immunoregolatoria nel SNC. In un cervello sano, la barriera impedisce alla maggior parte delle molecole del liquido cerebrospinale (CSF) di circolare nella periferia e alla maggior parte delle molecole periferiche di diffondersi nel CSF.

Tuttavia, anche in cervelli sani, il BBB non è completamente impermeabile. Il nucleo arcuato dell'ipotalamo ha un BBB incompleto, che consente agli ormoni circolanti di agire sui sistemi regolatori di questa parte del cervello. Diversi disturbi neurologici sono caratterizzati da una BBB compromessa, tra cui ictus, infezioni del SNC e malattie neurodegenerative.

Obesità e BBB

È stato dimostrato che il consumo eccessivo di cibi ricchi di grassi saturi e zuccheri semplici degrada l'integrità del BBB e potrebbe portare a gravi danni a regioni del cervello vulnerabili come l'ippocampo. Inoltre, l'obesità causa cambiamenti patologici al BBB che possono peggiorare la salute generale e portare a ulteriori cambiamenti patologici nel SNC come la neuroinfiammazione e il declino cognitivo. L'obesità causa anche cambiamenti nel numero di tipi di cellule in un'unità neurovascolare che alterano l'integrità del BBB.

Tuttavia, nella maggior parte delle persone in sovrappeso, l'eccesso di peso corporeo non stimola gravi processi patologici. L'obesità non è esattamente un disturbo che danneggia il cervello e l'integrità del BBB non è compromessa dall'eccesso di peso corporeo. Tuttavia, esiste un legame notevole tra l'obesità e il BBB, e questo collegamento esiste a causa del modo in cui il cervello funziona normalmente.

Sistemi cerebrali che regolano il comportamento alimentare

I sistemi coinvolti nello sviluppo dell'obesità sono complessi e ancora non completamente compresi. Tuttavia, si ritiene che un'omeostasi energetica interrotta potrebbe essere la radice del problema. Il comportamento alimentare è regolato da fattori metabolici, autonomici, endocrini e ambientali. Sebbene sia influenzata da numerosi elementi in ogni individuo, l '“omeostasi energetica” gioca un ruolo importante creando un equilibrio tra l'apporto e il dispendio energetico.

L'ipotalamo è una delle aree del cervello che è stata riconosciuta come regolatore dell'assunzione di cibo, del peso corporeo, dell'energia e dell'omeostasi del glucosio. Riceve ed elabora il segnale metabolico dalla periferia e ricompensa e gli input sensoriali dalla corteccia. A sua volta, invia segnali in uscita alle parti del sistema nervoso centrale che regolano il comportamento alimentare e il peso corporeo.

Ormoni nutritivi e ruolo della leptina

L'ipotalamo è coinvolto nella regolazione dell'appetito attraverso una via di segnalazione stimolante l'appetito e una via di soppressione dell'appetito. Questi percorsi coinvolgono ormoni e neuropeptidi specifici, che possono essere trovati nel sangue o nel liquor. Affinché questi ormoni funzionino correttamente, devono attraversare il BBB vascolare tramite sistemi di trasporto specializzati. Molti degli ormoni che regolano il comportamento alimentare sono interrotti nell'obesità, tra cui insulina, leptina, adiponectina e grelina.

Uno degli ormoni chiave nello sviluppo dell'obesità è la leptina. La leptina partecipa all'omeostasi energetica e alla regolazione del metabolismo. Risponde ai segnali di sazietà prodotti durante il consumo di cibo. La leptina è secreta dal tessuto adiposo e la sua secrezione è positivamente correlata alla quantità di grasso corporeo. La sua secrezione invia segnali al cervello per sopprimere l'appetito e aumentare la termogenesi, nel tentativo di diminuire l'adiposità. Man mano che il grasso corporeo aumenta, i livelli di leptina nel sangue aumentano. Durante i periodi di digiuno, quando il peso corporeo diminuisce, la secrezione di leptina è ridotta. In generale, è stato dimostrato che la concentrazione di leptina nel sangue è significativamente più alta nelle persone obese rispetto agli individui più magri, e questo livello elevato diminuisce quando le persone obese perdono peso. Sarebbe logico presumere che con un alto livello di leptina nel sangue, gli individui obesi dovrebbero sentirsi sazi. Tuttavia, questo non è il caso. I livelli di leptina nel sangue non riflettono i livelli di leptina nel liquido cerebrospinale. È stato dimostrato che il rapporto tra i livelli sierici di CSF e leptina era quattro volte inferiore negli individui obesi.

Resistenza alla leptina

Questa correlazione non lineare tra la concentrazione di leptina nel sangue e il liquido cerebrospinale potrebbe essere dovuta alla cosiddetta resistenza centrale all'azione della leptina. La teoria della resistenza centrale della leptina suggerisce che l'obesità potrebbe essere causata dal limitato accesso della leptina al cervello. Ciò contrasta con i vecchi suggerimenti che l'obesità potrebbe essere causata da una produzione inadeguata di leptina.

Un fattore importante da considerare è che il trasporto della leptina dalla circolazione sanguigna al cervello attraverso il BBB è ottenuto tramite proteine ​​trasportatrici specializzate che sono inclini alla saturazione. Ciò significa che il livello dei trasportatori non è abbastanza alto da trasportare abbastanza molecole di leptina nel cervello. Questa è una classica situazione di “ingorgo”: solo un certo numero di auto può passare attraverso il collo di bottiglia della strada, indipendentemente da quante auto sono in coda. Di conseguenza, il cervello non "sente" la reale concentrazione di leptina nel sangue. A causa della saturazione di questo trasporto attraverso il BBB, i livelli circolanti di leptina non corrispondono sempre alla concentrazione di leptina nel CSF. È stato suggerito che questo sistema di trasporto funzioni in modo simile negli individui magri con concentrazioni normali di leptina e che i livelli più alti di leptina non abbiano effetti biologici una volta che il sistema è già saturo. Il cervello dei soggetti iperleptinemici obesi non è nemmeno esposto a livelli elevati di leptina.

Il BBB può causare l'obesità?

Il fatto che il sistema di trasporto sia saturo anche negli individui magri mostra che il sistema di trasporto della leptina del BBB si è evoluto per funzionare correttamente solo con adiposità e peso corporeo inferiori. Bassi livelli di leptina sierica informano il cervello che le riserve adipose sono adeguate per spendere calorie in funzioni diverse dall'alimentazione, come la riproduzione e il rafforzamento del sistema immunitario. Ma quando il livello di grasso nel corpo supera un certo livello, la segnalazione della leptina semplicemente non funziona adeguatamente, contribuendo così a un ulteriore aumento di peso.

Riferimenti

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Questo articolo è apparso originariamente sul premiato blog sulla salute e la scienza e sulla comunità a tema cervello, BrainBlogger: Obesity and the Blood-Brain Barrier: What is the Connection ?.