PDF Előzetes megjegyzések Energia homeosztázis A glükosztatikus elmélet A liposztatikus elmélet
Rövid leírás
Letöltés Előzetes megjegyzések Energia homeosztázis A glükosztatikus elmélet A liposztatikus elmélet. 05.
Leírás
Az energia homeosztázis CME moduljának szabályozása - az agyra összpontosítva Előzetes megjegyzések ……… . …………………… . …………………. ………………… . 02 Energia homeosztázis.… . …………………… . …………………. ………………… . 03 A glükosztatikus elmélet…. ……………… . …………………. ………………… . 04 A liposztatikus elmélet …………………. ……………… . ……….…. ……… . ……. 05 Az energia homeosztázis neuroendokrin kontrollja ……. ……………. ……….… . 07 Paradigmaváltás az elhízás kutatásában . …………. …………….
Előzetes megjegyzések A nyugati nemzetek lakói túlzott élelmiszer-ellátottságukkal egyre inkább megmutatják az elhízás problémáját. Az elhízás, mint a glükóz intolerancia egyik lehetséges előfordulása, folyamatosan növekszik Németországban. ≥ 30 BMI mellett a felnőtt férfiak körülbelül 21% -a és a felnőtt nők csaknem 20% -a elhízott. Ha a testtömeg-indexet tekintve ≥ 25 a túlsúly, a férfiak fele és a nők 1/3-a túlsúlyos [1]. A gyermekkori és serdülőkori félelmetes tendencia képet ad a növekvő költségterhek és az ellátási szűk keresztmetszetek dimenzióiról az egészségügyi rendszerben. A genetikai hajlam mellett a súlygyarapodás és az elhízás is jelentős kockázati tényező a zavart glükóz homeosztázis kialakulásában.A testtömeg egy kilogrammjának növekedése a cukorbetegség prevalenciájának 9% -os növekedésével jár. A metabolikus szindróma számos kutatócsoport számára világszerte számos kiindulópontot kínál e betegség komplex patomechanizmusainak felismerésére. Egy ideje a cukorbetegség etiológiája teljesen új perspektívát vett fel: az agy és az energia- és glükóz-anyagcsere áll a középpontban.
Energia homeosztázis Minden étkezés mennyisége és táplálkozási összetétele eltér. Egyrészt olyan külső hatások, mint pl B. társadalmi és érzelmi tényezők, az idő- és költségtényező, másrészt az éhség vagy a jóllakottság mértéke. A rendkívül ingadozó energiafogyasztás ellenére a testnek hosszú távon sikerül egyensúlyban tartania az energiafelvételt és a kibocsátást. Az egyik egy energia homeosztázisról beszél. Ennek a homeosztázisnak a megzavarása alapozza meg a súlygyarapodást és a kapcsolódó másodlagos betegségeket (metabolikus szindróma). A klasszikus diabetológia eddig az elhízás, mint a 2. típusú diabetes mellitus kockázati tényezőjének kialakulásának két elméletén alapult:
a glükosztatikus elmélet a liposztatikus elmélet.
Ezek a jóllakottsági mechanizmusok tájékoztatják a testet energiatartalékairól. A glikogénkészletek mérése információt nyújt a rövid távú energiatárolásról. A zsírraktárak töltöttségi szintje (zsigeri vagy szubkután elosztási mintázat) információt nyújt a hosszú távú energiaraktárról. Ez a bemenet lehetővé teszi az agy számára, hogy anyagcsere-állapotát az energia- és vércukor-egyensúlyhoz igazítsa. A hipotalamusz szolgál központi kapcsolási pontként.
A glükosztatikus elmélet A glükosztatikus elméletet JEAN MAYER már az 1950-es években felállította [2]. Leírja a vércukorszint-szabályozási ciklust. A hipotalamusz regisztrálja a vér glükózkoncentrációját. Az érzékelők hipotalamusz neuronok, a glükóz érzékelők. Ezek többek között a májban is kimutatható. Itt meghatározzák a máj belsejéből a portális vénán keresztül eljutó vér glükózkoncentrációját, és regisztrálják a táplálékfelvételtől függő koncentrációingadozásokat. Ezeknek a perifériás glükózérzékelőknek az információja a vagus idegen keresztül kerül a központi idegrendszerbe. Endokrinológiai változások, mint pl Ezen elmélet szerint az inzulin, a glukagon és a kortizol felelősek elsősorban a szűk határok között definiált glükózkoncentráció fenntartásáért. Ezt úgy érhetjük el, hogy az éhség és a jóllakottság érzésének módosításával szabályozzuk az étkezés mennyiségét. A magas glükózkoncentráció hozzájárul a jóllakottsághoz, az alacsony az éhség kialakulásához. A vércukorszint-szabályozás másik mechanizmusa a máj glükóztermelése vagy a szövetekben történő glükózfelvétel, mint pl B. a vázizmok.
A liposztatikus elmélet A liposztatikus elmélet is az 1950-es évekből származik. GORDON C. KENNEDY leírja a zsírkontroll ciklust [3]. A keringő anyagcseretermékek és hormonok jelzik a hipotalamusznak, hogy mennyi a zsírraktár, és ezáltal információt nyújtanak a test hosszú távú energiaállapotáról és az aktuális anyagcsere-helyzetről. Itt is a hipotalamusz a központi kapcsolási pont annak érdekében, hogy a test zsírlerakódása állandó töltöttségi szinten maradjon. Az úgynevezett liposztázist a táplálékbevitel beállításával lehet szabályozni.
1. ábra: Az energia- és glükóz-anyagcsere központi szabályozásának elve (módosítva [4] -ből)
A test egyensúlyban tartja az energiafelvételt és az energiát. Az egyik egy energia homeosztázisról beszél.
Ennek a homeosztázisnak a megszakadása súlygyarapodáshoz és a kapcsolódó másodlagos betegségekhez (metabolikus szindróma) vezet.
A glikogénraktárak információt nyújtanak a rövid távú energiatárolásról.
Az agy a táplálékfelvétel szabályozásával szabályozza a testtömeget.
A magas glükózkoncentráció hozzájárul a jóllakottsághoz, az alacsony az éhség kialakulásához.
a dorsomedialis hipotalamusz mag (DMH), az íves mag (ARC) és a paraventrikuláris mag (PVN),
az integráció folyamata. Ez azt jelenti, hogy specifikus idegsejtek populációi ellensúlyozzák a periféria számos humorális és idegi jelét. Ezek információt nyújtanak a test saját energiatárolóinak töltöttségi állapotáról, és információkat adnak az élelmiszer-bevitelről [9,10]. Erre válaszul az impulzusokat visszaküldik a perifériára az éhség és a jóllakottság érzésének szabályozása, az energiafogyasztás és a vércukorszint szabályozása érdekében. A táplálékfelvételt szabályozó neuronrendszerek és neuropeptidek egy részéről már az elhízás okai és diagnosztikája modul foglalkozott. Korábbi vizsgálatok szerint a hipotalamusz íves magja két domináns neuronpopulációnak a székhelye:
a proopiomelanokortint termelő idegsejtek (POMC neuronok), az agoutival kapcsolatos fehérje és a neuropeptid Y termelő hormonok (AgRP/NPY neuronok) 7
2. ábra: Az energia- és glükóz-anyagcsere szabályozásának elve a hipotalamuszban (módosítva [4] -ből)
A 2. ábra bemutatja ezen hormon- és tápanyag-érzékeny neuronpopulációk elvét az energia- és glükóz-anyagcsere központi szabályozásában. A POMC idegsejtjeinek stimulálása után, többek között a rendszer az alfa-MSH felszabadításával reagál a leptinre [11]. Ez a rendkívül erős POMC-metabolit csökkent táplálékfelvételhez és megnövekedett energiatermeléshez vezet (katabolikus kapcsolási utak). Ez hosszú távon fogyást eredményez. Ezzel szemben az AgRP és az NPY stimulálja a táplálékfelvételt és csökkenti az energiafogyasztást (anabolikus kapcsolási utak). Ezen neurotranszmitterek expresszióját leptinhiány vagy koplalás stimulálja [12]. Súlygyarapodás következik be. A leptinfelesleg azonban nem szükségszerűen vezet az étvágy csökkenéséhez. Az egyik leptinrezisztenciáról beszél. Elhízott, megnövekedett leptinszintű embereknél található meg [13], és akkor volt hasznos, amikor az emberek még mindig a zsírlerakódásoktól függtek az ételhiány idején. A gyanú szerint a leptin nem védi a testet a túlzott táplálékfelvételtől. Ellenkezőleg: Leptin feladata az élelmiszerhiány megelőzése. 8.
A leptinhez hasonlóan az inzulin is átjut a vér-agy gáton. Az agyban található inzulinreceptorokhoz kötődve serkenti a jóllakottságot közvetítő POMC neurotranszmitter termelését. Az éhséget közvetítő AgRP neurotranszmitter termelését az inzulin csökkenti [14]. A táplálkozásfüggő visszacsatolási mechanizmusok összetettségének szemléltetéséhez hasznos az érintett jelzőmolekulák rövid áttekintése. A különféle célneuron populációkra gyakorolt hatásuk alapján ezeket jóllakottságot közvetítő (anorektikus vagy anorexigén) és éhséget közvetítő (orektikus vagy orexigén) hírvivő anyagokra osztjuk (1. táblázat).
1. táblázat: A táplálékfelvételt befolyásoló neuropeptidek (módosítva [7] alapján).
Neuropeptid Y (NPY) Melanin koncentráló hormon (MCH) Agouti rokon peptid (AgRP) Galanin Orexin A és B Béta-endorfin Opiode norepinefrin (Alpha2-receptor) Gamma-amino-vajsav (GABA) Ghrelin Cannabinoidok Glükokortikoidok
Melanocita stimulációs hormon (Alfa-MSH) Kortikotropin felszabadító faktor (CRF) Kokain és amfetamin által szabályozott transzkriptum (CART) Glükagon, mint peptid-1 (GLP-1) Tirotropin felszabadító hormon (TRH) Kolecisztokinin (CCK) Neurotenzin Enterosztatin Amylin Szerotonin Doprenamin H (Alfa1 receptor, Beta1 receptor) peptid PYY 36
A központi idegrendszer ezeken a jeleken keresztül kap információt az energiaraktárak töltöttségi állapotáról, valamint a bevitt élelmiszer minőségéről és mennyiségéről. A táplálékfelvételre reagálva a gyomor-bél traktus maga termel hormonokat és parakrin faktorokat (beleértve a CCK-t, GLP-1-t, ghrelin-t), amelyek elsősorban a vagus idegen keresztül közvetítik hatásukat. A legújabb kutatások azonban azt sugallják, hogy ezek a hormonok némelyike az agyban szintetizálódik. A glükagonhoz hasonló peptid-1-et nemcsak az ileumban és a vastagbélben lévő hámsejtek szintetizálják, hanem a magányos traktusban is. Ez a neuronpopuláció a hipotalamuszba és az amygdalába vetül. Megszűnik az étkezés.
A POMC neuronok anorexiásak.
Az AgRP/NPY neuronoknak orexigén hatása van.
Messenger anyagokon keresztül a központi idegrendszer jeleket kap a zsírlerakódások töltöttségi állapotáról, valamint az elfogyasztott ételek minőségéről és mennyiségéről.
A Leptin feladata a táplálkozási hiányok megelőzése.
Az elhízott, fokozott leptinszinttel rendelkező embereknél leptin-rezisztencia van.
A periférián termelődő hormonok és a parakrin faktorok szintézise részben magában az agyban is zajlik (pl. GLP-1).
Az előző hipotézisekben közös az a feltételezés, hogy az agy a megfelelő energiaellátást automatikusan megkapja a zsírtartalékok vagy a vércukorszint állandó szinten tartásával. A gliko- és liposztatikus elmélet szerint ez egy passzív folyamat. Ezenkívül mindkét elmélet az elhízás okát a zárt szabályozási rendszer hibájában keresi, amelyben a hipotalamusz területei és neuronpopulációi képviselik a legmagasabb zsír-, glükóz- és ezáltal az energia homeosztázis szintjét. Az elhízás és a cukorbetegség etiológiájával kapcsolatos sok kérdés továbbra is nyitott. Ez az oka annak, hogy egyes kutatócsoportok teljesen új elméletet állítottak fel a szervezet energiaellátásáról: Az agy a legfőbb szabályozó hatóság. „Önző módon” először aktív energiabeszerzéssel szabályozza saját ATP követelményét. A vércukor- és zsírszabályozó hurkok alárendelt szerepet játszanak. 10.
Az agy csak nagyon korlátozottan képes tárolni az energiát. Az agy elsősorban a glükóztól függ, mint ATP szubsztráttól; Az agy csak közepes és hosszú távon képes zsírsavakkal kielégíteni energiaigényét (pl. Koplalás). Az agyat a perifériától a vér-agy gát izolálja. A központi glükózigény csak inzulinfüggő (GLUT1) transzporter segítségével teljesíthető.
Óriási energiaigényének teljesítése érdekében az agynak versenyeznie kell más szervekkel a rendelkezésre álló energiaforrásokért. Ennek bizonyítéka már megtalálható MARIE KRIEGER 1921. évi tanulmányaiban. A 11. sz
Egy jénai patológus megvizsgálta az elhunyt, éhen halt és lesoványodott emberek agyát. Míg a belső szervek, például a máj, a vesék és a lép tömegük akár 40% -át is elveszítették, az agy tömege csak 2% -kal csökkent. E munka alapján igazolható volt az agy „egoizmusa”. Ezeket a megállapításokat azonban több évtizedre elfelejtették. Hiányos helyzetekben az agy ellátása a legfontosabb és minden más szerv rovására megy.
Megjegyzés: Az agy speciális helyzetét megkülönböztetjük a. keresztül:
perifériára való elhatárolása
magas energiafogyasztása
alacsony energiatárolási kapacitása
integrációs szervként való működése
3. ábra: Az önző agyelmélet modellje (módosítva [18] -ból)
Szilárd nyilak = stimuláció. Szaggatott nyilak = gátlás. Sárga = kontrolláló neuronpopulációk
Állatkísérletek azt mutatják, hogy az érintetlen agyhúzás hatékonyan véd a súlygyarapodás ellen. Mindaddig, amíg az agy ki tudja elégíteni a glükóz iránti éhségét, nincs szükség arra, hogy a test növelje az élelmiszer-bevitelét. Más szavakkal, az élelmiszerellátástól függetlenül az elhízás nem fordulhat elő normális körülmények között. De miért van ennyi túlsúlyos ember? Az önző agyelmélet szerint ennek oka a jelfeldolgozás megzavarása az agyféltekék szintjén.
Elhízás az elosztási kudarc miatt Az önző agy elmélet szerint a súlygyarapodás oka nem a vércukor- és zsírszabályozásban rejlik, amint azt fent leírtuk. A hiba inkább az agyféltekék magasabb szintű eseteiben lokalizálódik. Az amygdala, a hippocampus vagy a hipotalamusz idegsejtjeinek károsodása a jelátvitel megzavarásához vezethet. Az elhízás egy ilyen meghibásodás következménye. Az agy vezérlőközpontjaiban fellépő zavarnak különféle okai vannak [19]:
mechanikai hibák (trauma, daganatok) génhibák (pl. a leptin receptorok hiánya vagy az agyi neurotróf faktor (BDNF) receptorok hiánya) festés programozása (poszttraumás stressz, étkezési rendellenességek) krónikus stressz antidepresszánsok, gyógyszerek, alkohol, édesítőszerek stb.
Az agy energiaszintjének fenntartása a legfontosabb.
A központi irányító központok az agyféltekék.
Az energiát aktívan igénylik az agyhúzó mechanizmusok: "Energia igény szerint".
Az elhízás oka a központi irányító központok zavara. Kiosztási hiba lép fel. Az ebből eredő hiperglikémia 2-es típusú cukorbetegséget okoz.
Az inzulinkezelés státusza a 2-es típusú diabetes mellitusban kérdéses. Az inzulin azt is megakadályozza, hogy az agy felszívja a sürgősen szükséges glükózt.