Учените съобщават, че затлъстяването може да разруши нашата защитна кръвно-мозъчна бариера и да причини проблеми с ученето и паметта (Yamamoto, Guo, Hernandez, & Stranahan, 2019) .

инсулиновата

Хората със затлъстяване и диабет имат по-високи нива на когнитивен спад с напредването на възрастта и повечето от свързаните с това структурни промени се намират в хипокампуса, център за учене и памет. Мазнините са източник на възпаление и има доказателства, че намаляването на хроничното възпаление в мозъка помага да се предотврати загубата на памет, свързана със затлъстяването.

„Знаем, че затлъстяването и инсулиновата резистентност разрушават кръвно-мозъчната бариера при модели на хора и животни, но как точно остава загадката“, казва д-р Алексис М. Странахан, невролог в катедрата по неврология и регенеративна медицина във факултета. на медицина в Джорджия в университета Августа и автор на изследването.

Какво беше известно?

В мозъка аденозинът е невротрансмитер, който ни помага да спим и да регулира кръвното ни налягане; В организма той също е компонент на клетъчното гориво аденозин трифосфат или АТФ. Аденозинът също така активира рецепторите Adora1a и Adora2a върху ендотелните клетки, които обикновено поддържат здравословни взаимоотношения между мозъчната дейност и притока на кръв.

Проблемите възникват при хронично активиране, особено в мозъка, което се случва със затлъстяването, казва Странахан. Те знаеха, че хроничното активиране на рецептора Adora2a в ендотелните клетки, които граничат с тази важна бариера в нашия мозък, може да позволи на различни агенти от кръвта да влязат в мозъка и да повлияят на функцията на невроните.

Концепцията, че затлъстяването може да повлияе на кръвно-мозъчната бариера, е била открита за първи път при хора преди десетина години, когато шведски изследователи са установили, че хората със затлъстяване имат по-високи нива на голямото антитяло имуноглобулин G в цереброспиналната течност, когато е трябвало да бъде в мозъка им кръв. Това беше важна констатация, която предполага, че затлъстяването и диабетът могат да позволят на нещата да преминат от кръвта към мозъка, което не трябва, казва Странахан. Проучванията върху животни потвърждават, че това се случва, но отново малко проучвания са разгледали защо, казва Странахан.

Кръвоносните съдове напускат тялото и стават изключително малки и крехки, докато се потапят в мозъка. Докато кръвоносните съдове, снабдяващи области като нашите ръце и сърце, са предназначени да бъдат по-порести, за да могат да споделят много глюкоза, кислород и имунни клетки и други неща, от които се нуждае тялото, съдовата система в мозъка се предполага, че е много повече ограничаващ., позволявайки на малко неща да се случват сравнително.

Авторът посочва, че мозъкът е тежък консуматор, поглъщайки между 70 и 80 процента от кислорода и глюкозата ни, но също така е по-крехък от другите тъкани, много чувствителен дори към нашите собствени имунни клетки.

Нова перспектива

Този изследователски екип показа, че когато блокират Adora2a в модел на затлъстяване, предизвикан от диета, тази важна бариерна функция се запазва.

В модел, който имитира това, което се случва с някои от нас, млади мишки, хранени с диета с високо съдържание на мазнини, наддават на тегло в рамките на две седмици и на 16 седмици нивата на глюкоза и инсулин на гладно се увеличават, което показва, че диабетът е.

Във васкулатурата на хипокампуса изследователите установяват, че затлъстяването първо увеличава пропускливостта на кръвно-мозъчната бариера за малки молекули като флуорофор, флуоресцеин натрий или NaF1. Индуцираната от диетата инсулинова резистентност увеличава тази пропускливост, така че по-голяма молекула, Evans Blue, която има висок афинитет към серумния албумин, най-разпространеният протеин в кръвта, също може да премине.

Когато погледнаха с електронна микроскопия, те видяха променен пейзаж. Полученият диабет насърчава свиването на обикновено тесните връзки между ендотелните клетки и действителните дупки в тези клетки. Те също така видяха мускулни клетки, наречени перицити, които се обвиват от външната страна на микроскопичните кръвоносни съдове в мозъка, за да им дадат повече сила и да подпомогнат движението на кръвта, те започват да губят хватката си, така че кръвоносните съдове започват да губят тонуса си и те стават нефункционални и възпалено. Известно е, че перицитите изразяват по-високи нива на Adora2a, отколкото ендотелните клетки, отбелязва Странахан. Диетата с високо съдържание на мазнини също насърчава подуване на подутини на астроцитите, наречени крайни крака, които също са част от кръвно-мозъчната бариера. Астроцитите са мозъчни клетки, които обикновено подхранват невроните, но болестното състояние на затлъстяване също променя тяхната форма и подкрепа.

Ангиогенезата, естественият опит на организма да произвежда повече кръвоносни съдове (въпреки че те обикновено са нефункционални и течащи), се е появила в отговор на нарушен приток на кръв и кислород в хипокампуса на 12 седмици и при задълбочена проверка е установено, че кръвоносните съдове са възпалени.

Когато дадоха лекарство за временно блокиране на Adora2a, проблемите с пропускливостта на бариерата също бяха блокирани. Остава да се види дали това може да работи при хората и в дългосрочен план като начин за предотвратяване на когнитивния спад при затлъстелите хора, казва Странахан.

След това те разработиха мишка, която може селективно да премахне Adora2a от ендотелните клетки.

В тази трансгенна мишка те дезактивираха Adora2a в ендотелните клетки на 12 седмици и на 16 седмици, когато мишките трябваше да проявят когнитивно увреждане и кръвно-мозъчна бариера, през която кръвта изтече, но вместо това имаха нормални познавателни и бариерни функции. те не са имали възпаление.

Когато сравняват трансгенни мишки, които са били на диета с високо или ниско съдържание на мазнини, те откриват доказателства, че повишената пропускливост на кръвоносните съдове в мозъка инициира цикъла на възпаление и когнитивния спад.

Когнитивните тестове при мишки в проучването включват разпознаване на обекти и маневриране във воден лабиринт. Учените разгледаха други нормални функции, като прости двигателни функции, за да видят дали има други ефекти и поне в онези ранни моменти не са идентифицирали други.

Находки при хората

Въпреки че като цяло е трудно да се премине от мишки към хора, фактът, че този вид работа всъщност е започнал с открития от хора, вероятно означава, че избягването на инсулинова резистентност може потенциално да спре повишената пропускливост на кръвно-мозъчната бариера и спад в когнитивната функция, казва Страхан.

"Ако човек вече е напреднал до инсулинова резистентност, тези проучвания подчертават важността на контрола върху нивата на кръвната захар и предотвратяването на прогресията до инсулинова недостатъчност (диабет), което допълнително отваря кръвно-мозъчната бариера."

Учените съобщават, че относителната достъпност на кръвоносните съдове в мозъка също може да ги направи добър вариант за предотвратяване на ефектите от затлъстяването върху мозъка.

Той също така посочва реалността, че разнообразни лекарства, давани на пациенти със затлъстяване, могат да повлияят на мозъка им в по-висока степен, което може да бъде нещо, което пациентите и техните лекари трябва да имат предвид. Странахан отбелязва, че за лекарства, предназначени да действат върху мозъка, като тези за болестта на Алцхаймер, това би могло да бъде нещо добро, но все пак трябва да се има предвид. Някои често предписвани лекарства като преднизон, от друга страна, вече са наистина полезни за крачка и потенциално могат да бъдат лоши за мозъка, казва тя.

Следващите стъпки в неговата лаборатория включват установяване откъде се появява сигналът, който хронично активира Adora2a при дебели мишки. Тя подозира, че всъщност това е каскада, която включва ендотелните клетки да се стресират, увеличавайки техния метаболизъм, което означава, че те използват повече АТФ, което може да активира Adora2a и да породи порочен кръг, който в крайна сметка засяга кръвно-мозъчната бариера.