PDF Observații preliminare Homeostazia energetică Teoria glucostatică Teoria lipostatică
Scurta descriere
Descarcă Observații preliminare Homeostazia energetică Teoria glucostatică Teoria lipostatică. 05.
Descriere
Reglarea modulului CME al homeostaziei energetice - concentrarea asupra creierului Observații preliminare ……… . …………………… . …………………. ………………… . 02 Homeostazia energetică.… . …………………… . …………………. ………………… . 03 Teoria glucostatică…. ……………… . …………………. ………………… . 04 Teoria lipostatică …………………. ……………… . ……….…. ……… . ……. 05 Controlul neuroendocrin al homeostaziei energetice ……. ……………. ……….… . 07 Schimbarea paradigmei în cercetarea obezității . …………. …………….
Observații preliminare Locuitorii națiunilor occidentale, cu excesul de aprovizionare cu alimente, arată din ce în ce mai mult problema obezității. Prevalența obezității ca posibilă cauză a intoleranței la glucoză este în continuă creștere în Germania. Cu un IMC ≥ 30, aproximativ 21% dintre bărbații adulți și aproape 20% dintre femeile adulte sunt în prezent obezi. Dacă luați în considerare supraponderalitatea în termeni de IMC ≥ 25, jumătate dintre bărbați și 1/3 din femei sunt supraponderali [1]. O tendință înfricoșătoare în copilărie și adolescență sugerează dimensiunile creșterii poverilor costurilor și a blocajelor de aprovizionare în sistemul de sănătate. În plus față de predispoziția genetică, creșterea în greutate și obezitatea sunt factori de risc semnificativi pentru dezvoltarea homeostaziei tulburate de glucoză. Creșterea unui kilogram de greutate corporală este asociată cu o creștere a prevalenței diabetului cu 9%. Sindromul metabolic oferă grupurilor de cercetare din întreaga lume numeroase puncte de plecare pentru a înțelege patomecanismele acestui complex de boli. De ceva timp, etiologia diabetului a luat o perspectivă complet nouă: creierul este centrul metabolismului energiei și al glucozei.
Homeostazia energetică Fiecare masă variază în cantitate și compoziție nutrițională. Pe de o parte, influențele externe, precum B. factorii sociali și emoționali, factorul timp și cost, pe de altă parte, gradul de foame sau de sațietate. În ciuda acestui aport de energie enorm fluctuant, corpul reușește să mențină echilibrul aportului și al producției de energie pe termen lung. Se vorbește despre o homeostazie energetică. O perturbare a acestei homeostazii oferă baza pentru creșterea în greutate și a bolilor secundare asociate (sindromul metabolic). Diabetologia clasică s-a bazat până acum pe două teorii ale dezvoltării obezității ca factor de risc pentru diabetul zaharat de tip 2:
teoria glucostatică teoria lipostatică.
Aceste mecanisme de sațietate informează corpul despre rezervele sale de energie. Măsurarea depozitelor de glicogen oferă informații despre stocarea de energie pe termen scurt. Nivelul de umplere al depozitelor de grăsime (model de distribuție visceral sau subcutanat) oferă informații despre depozitul de energie pe termen lung. Această contribuție permite creierului să își adapteze starea metabolică la echilibrul energetic și al zahărului din sânge. Hipotalamusul servește drept punct central de comutare.
Teoria glucostatică Teoria glucostatică a fost creată de JEAN MAYER încă din anii 1950 [2]. Descrie ciclul de reglare a glicemiei. Hipotalamusul înregistrează concentrația de glucoză din sânge. Senzorii sunt neuroni hipotalamici, senzorii de glucoză. Acestea sunt u. A. de asemenea, detectabil în ficat. Acolo determină concentrația de glucoză a sângelui care ajunge în ficat din intestin prin vena portă și înregistrează fluctuațiile de concentrație care depind de aportul alimentar. Informațiile de la acești senzori periferici de glucoză sunt transmise către SNC prin nervul vag. Modificări endocrinologice precum Conform acestei teorii, insulina, glucagonul și cortizolul sunt responsabile în primul rând de menținerea unei concentrații de glucoză care este definită în limite înguste. Acest lucru se realizează prin reglarea aportului alimentar prin modificarea senzației de foame și sațietate. Concentrațiile mari de glucoză contribuie la sațietate, iar cele scăzute contribuie la dezvoltarea foametei. Un alt mecanism de reglare a zahărului din sânge este producția de glucoză hepatică sau absorbția glucozei în țesuturi precum B. mușchii scheletici.
Teoria lipostatică Teoria lipostatică își are originea și în anii 1950. GORDON C. KENNEDY descrie bucla de control al grăsimii [3]. Produsele metabolice circulante și hormonii semnalează hipotalamusului cât de pline sunt depozitele de grăsime și astfel oferă informații despre starea energetică pe termen lung a corpului și situația metabolică actuală. Și aici, hipotalamusul este punctul central de comutare pentru a menține depozitele de grăsime corporală la un nivel de umplere constant. Așa-numita lipostază este controlată prin ajustarea aportului de alimente.
Figura 1: Principiul reglării centrale a metabolismului energiei și glucozei (modificat din [4])
Corpul menține aportul de energie și energia în echilibru. Se vorbește despre o homeostazie energetică.
O perturbare a acestei homeostazii duce la creșterea în greutate și la bolile secundare asociate (sindrom metabolic).
Magazinele de glicogen oferă informații despre stocarea de energie pe termen scurt.
Creierul reglează masa corporală prin controlul aportului de alimente.
Concentrațiile mari de glucoză contribuie la sațietate, iar cele scăzute contribuie la dezvoltarea foametei.
nucleul hipotalamic dorsomedial (DMH), nucleul arcuat (ARC) și nucleul paraventricular (PVN),
este procesul de integrare. Aceasta înseamnă că populațiile de neuroni specifici compensează numeroasele semnale umorale și neuronale de la periferie. Acestea oferă informații despre starea de umplere a propriilor depozite de energie ale corpului, cu informații despre aportul de alimente [9,10]. Ca răspuns, impulsurile sunt trimise înapoi la periferie pentru a controla senzația de foame și sațietate, pentru a regla consumul de energie și pentru a regla nivelul zahărului din sânge. Unele dintre sistemele neuronale și neuropeptidele care reglează consumul de alimente au fost deja discutate în modulul Cauze și diagnostice ale obezității. Conform studiilor anterioare, nucleul arcuit al hipotalamusului este sediul a două populații dominante de neuroni:
neuronii producători de proopiomelanocortină (neuroni POMC) proteina asociată cu agouti și hormonii producători de neuropeptide Y (neuroni AgRP/NPY) 7
Figura 2: Principiul reglării metabolismului energetic și al glucozei în hipotalamus (modificat din [4])
Figura 2 arată principiul acestor populații de neuroni sensibili la hormoni și nutrienți pentru reglarea centrală a metabolismului energiei și glucozei. După stimularea neuronilor POMC etc. A. sistemul răspunde la leptină cu eliberarea de alfa-MSH [11]. Acest metabolit POMC extrem de puternic duce la consum redus de alimente și la creșterea producției de energie (căi de comutare catabolice). Acest lucru are ca rezultat pierderea în greutate pe termen lung. În schimb, AgRP și NPY stimulează consumul de alimente și reduc consumul de energie (căi de comutare anabolice). Exprimarea acestor neurotransmițători este stimulată de un deficit de leptină sau de post [12]. Creșterea în greutate are loc. Cu toate acestea, un exces de leptină nu duce neapărat la o reducere a poftei de mâncare. Se vorbește despre o rezistență la leptină. Poate fi găsit la persoanele obeze cu niveluri crescute de leptină [13] și a fost util atunci când oamenii erau încă dependenți de depozitele de grăsime pentru perioadele de foame. Leptina nu protejează organismul de aportul excesiv de alimente, după cum se suspectează. Dimpotrivă: treaba lui Leptin este de a preveni deficiențele nutriționale. A 8-a
La fel ca leptina, insulina traversează și bariera hematoencefalică. Legându-se de receptorii de insulină localizați în creier, stimulează producerea neurotransmițătorului POMC care mediază sațietatea. Producția neurotransmițătorului AgRP care mediază foamea este redusă de insulină [14]. Pentru a ilustra complexitatea mecanismelor de feedback dependente de nutriție, este utilă o scurtă privire de ansamblu asupra moleculelor de semnalizare implicate. Pe baza efectului lor asupra diferitelor populații de neuroni țintă, acestea sunt împărțite în substanțe mesagere care mediază satietatea (anorectică sau anorexigenă) și mediază foamea (orectică sau orexigenă) (Tab. 1).
Tabelul 1: Neuropeptide care influențează consumul de alimente (modificat din [7]).
Neuropeptidă Y (NPY) Hormon concentrat melanină (MCH) Peptidă asociată Agouti (AgRP) Galanină Orexină A și B Beta-endorfină Opiod Norepinefrină (receptor Alpha2) Acid gamma-amino-butiric (GABA) Canabinoizi de grelină Glucocorticoizi
Hormonul de stimulare a melanocitelor (Alpha-MSH) Factorul de eliberare a corticotropinei (CRF) Transcriptul reglementat de cocaină și amfetamină (CART) Glucagon ca peptida-1 (GLP-1) Hormonul de eliberare a tirotropinei (TRH) Colecistokinina (CCK) Neurotensina Enterostatina Amilina Serotonina Doprenamina H (Receptor Alpha1, receptor Beta1) peptida PYY 36
Prin aceste semnale, sistemul nervos central primește informații despre starea de umplere a depozitelor de energie, precum și despre calitatea și cantitatea alimentelor consumate. Ca răspuns la ingestia de alimente, hormonii și factorii paracrini (inclusiv CCK, GLP-1, grelina) sunt produși în tractul gastro-intestinal, care mediază în principal efectele lor prin nervul vag. Cu toate acestea, cercetări recente sugerează că unii dintre acești hormoni sunt sintetizați chiar în creier. Glucagonul ca peptida-1 nu este sintetizat doar de celulele epiteliale din ileon și colon, ci și din tractul solitar. Această populație specială de neuroni se proiectează în hipotalamus și amigdala. Există o încetare a consumului de alimente.
Neuronii POMC sunt anorexici.
Neuronii AgRP/NPY au un efect orexigenic.
Prin substanțe mesager, SNC primește semnale despre starea de umplere a depozitelor de grăsime, precum și despre calitatea și cantitatea alimentelor consumate.
Sarcina Leptinei este de a preveni deficiențele nutriționale.
Persoanele obeze cu niveluri crescute de leptină au rezistență la leptină.
Sinteza hormonilor produși periferic și a factorilor paracrini are loc, de asemenea, parțial în creierul însuși (de exemplu, GLP-1).
Ipotezele anterioare au în comun presupunerea că creierul primește automat un aport adecvat de energie prin menținerea constantă a rezervelor de grăsime sau a glicemiei. Conform teoriei glico- și lipostatice, este un proces pasiv. În plus, ambele teorii caută cauza obezității într-un defect al sistemului de control închis, în care zonele și populațiile de neuroni ai hipotalamusului reprezintă cel mai înalt nivel de grăsime, glucoză și, astfel, homeostazia energetică. Multe întrebări despre etiologia obezității și diabetului rămân în continuare deschise. Acesta este motivul pentru care unele grupuri de cercetare au creat o teorie complet nouă despre aprovizionarea cu energie a organismului: Creierul este autoritatea supremă de reglementare. „În mod egoist” își reglementează mai întâi propria cerință de ATP prin achiziționarea activă de energie. Buclele de control al zahărului din sânge și ale grăsimilor joacă un rol subordonat. 10
Creierul poate stoca energia doar într-un mod foarte limitat. Creierul este în principal dependent de glucoză ca substrat ATP; Creierul își poate îndeplini cerințele energetice numai cu acizi grași pe termen mediu și lung (de exemplu, postul). Creierul este izolat de periferie de bariera hematoencefalică. Cerința centrală de glucoză poate fi îndeplinită numai cu ajutorul unui transportor insulino-dependent (GLUT1).
Pentru a-și satisface cerințele enorme de energie, creierul trebuie să concureze cu alte organe pentru resursele de energie disponibile. Dovada acestui lucru poate fi găsită deja în studiile realizate de MARIE KRIEGER din 1921. Al 11-lea
Un patolog din Jena a examinat creierul persoanelor decedate care muriseră de foame și erau slăbite. În timp ce organele interne, cum ar fi ficatul, rinichii și splina, au pierdut până la 40% din masa lor, masa creierului a scăzut cu doar 2%. Pe baza acestei lucrări, „egoismul” creierului ar putea fi dovedit. Cu toate acestea, aceste descoperiri au fost uitate timp de câteva decenii. În situații de deficiență, furnizarea creierului are prioritate maximă și este în detrimentul tuturor celorlalte organe.
Notă: Poziția specială a creierului se caracterizează prin A. din prin:
demarcarea sa către periferie
consumul său ridicat de energie
capacitatea redusă de stocare a energiei
funcția sa ca organ de integrare
Figura 3: Modelul teoriei creierului egoist (modificat din [18])
Săgeți solide = stimulare. Săgeți punctate = inhibare. Galben = controlul populațiilor de neuroni
Experimentele pe animale arată că o tracțiune intactă a creierului protejează eficient împotriva creșterii în greutate. Atâta timp cât creierul își poate satisface foamea de glucoză, nu este nevoie ca organismul să-și mărească aportul de alimente. Cu alte cuvinte, indiferent de aprovizionarea cu alimente, obezitatea nu ar trebui să apară în condiții normale. Dar de ce sunt atât de mulți oameni supraponderali? Conform teoriei creierului egoist, cauza pentru aceasta este o întrerupere a procesării semnalului la nivelul emisferelor cerebrale.
Obezitatea datorată eșecului de alocare Conform teoriei creierului egoist, cauza creșterii în greutate nu rezidă în reglarea zahărului din sânge și a grăsimilor, așa cum este descris mai sus. Mai degrabă, eroarea este localizată în cazurile de nivel superior ale emisferelor cerebrale. O afectare a funcției neuronilor din amigdala, hipocamp sau hipotalamus poate duce la întreruperea transmiterii semnalului. Obezitatea este consecința unei astfel de defecțiuni. Există diferite cauze ale unei tulburări în centrele de control ale creierului [19]:
defecte mecanice (traume, tumori) defecte ale genei (de exemplu, lipsa receptorilor de leptină sau lipsa receptorilor factorului neurotrofic brainderived (BDNF)) programarea picturii (tulburare de stres post-traumatic, tulburări de alimentație) antidepresive cronice de stres, medicamente, alcool, îndulcitori etc.
Menținerea nivelurilor de energie ale creierului este o prioritate.
Centrele centrale de control sunt emisferele cerebrale.
Energia este solicitată activ prin intermediul mecanismelor de atragere a creierului: „Energie la cerere”.
Cauza obezității este întreruperea centrelor centrale de control. Se produce eșecul alocării. Hiperglicemia rezultată cauzează diabet zaharat de tip 2.
Starea terapiei cu insulină în diabetul zaharat de tip 2 este pusă la îndoială. Insulina previne, de asemenea, creierul de la absorbția necesară urgentă a glucozei.