肥満と血液脳関門の関係
血液脳関門（BBB）は、血流を循環する可能性のある複数の化学物質から脳を保護するという重要な生理学的形成です。 BBBは、中枢神経系（CNS）の内外のほとんどの分子、細胞、およびタンパク質の交換と移動を妨げます。これは、脳を「涼しく」保ち、私たちが食べるものや遭遇する感染症の影響を受けないようにするのに役立ちます。
BBBは、内皮細胞が並ぶCNSの血管によって形成されます。これは、CNSの代謝および免疫調節の恒常性の維持を保証する複雑な構造です。健康な脳では、バリアが脳脊髄液（CSF）分子の大部分を末梢に循環させ、末梢分子の大部分がCSFに拡散するのを防ぎます。
ただし、健康な脳でも、BBBは完全に不浸透性ではありません。視床下部の弓状核には不完全なBBBがあり、循環ホルモンが脳のこの部分の調節システムに作用することを可能にします。いくつかの神経障害は、脳卒中、CNS感染症、神経変性疾患など、BBBの障害を特徴としています。
肥満とBBB
飽和脂肪と単糖が多い食品の過剰摂取は、BBBの完全性を低下させ、海馬などの脆弱な脳領域の深刻な損傷につながる可能性があることが示されています。さらに、肥満はBBBに病理学的変化を引き起こし、それが全体的な健康を悪化させ、神経炎症や認知機能低下などのCNSの追加の病理学的変化につながります。肥満はまた、BBBの完全性を変える神経血管単位の細胞型の数に変化を引き起こします。
しかし、ほとんどの太りすぎの人では、過剰な体重は深刻な病理学的プロセスを刺激しません。肥満は脳に損傷を与える正確な障害ではなく、BBBの完全性は過剰な体重によって損なわれません。ただし、肥満とBBBの間には顕著なリンクがあり、このリンクは脳が正常に機能する方法のために存在します。
摂食行動を調節する脳システム
肥満の発症に関与するシステムは複雑であり、まだ完全には理解されていません。しかし、エネルギーの恒常性の乱れが問題の原因であると考えられています。摂食行動は、代謝、自律神経、内分泌、および環境要因によって規制されています。 「エネルギーホメオスタシス」は、個人のさまざまな要素の影響を受けますが、エネルギーの摂取量と消費量のバランスをとることで重要な役割を果たします。
視床下部は、摂食量、体重、エネルギー、およびグルコース恒常性の調節因子として認識されている脳領域の1つです。末梢からの代謝信号を受信して処理し、皮質から報酬と感覚入力を受け取ります。次に、摂食行動と体重を調節する中枢神経系の部分に出力信号を送信します。
摂食ホルモンとレプチンの役割
視床下部は、1つの食欲刺激シグナル伝達経路と1つの食欲抑制経路を介して食欲の調節に関与しています。これらの経路は、特定のホルモンと神経ペプチドを含み、それらは血液またはCSFのいずれかに見られます。これらのホルモンが適切に機能するためには、特別な輸送システムを介して血管BBBを通過する必要があります。摂食行動を調節するホルモンの多くは、インスリン、レプチン、アディポネクチン、およびグレリンを含む肥満で混乱しています。
肥満の発症における重要なホルモンの1つはレプチンです。レプチンはエネルギーの恒常性と代謝の調節に関与しています。それは、食物摂取中に生成される満腹信号に応答します。レプチンは脂肪組織から分泌され、その分泌は体脂肪量と正の相関があります。その分泌物は、脂肪を減少させる試みで、食欲を抑制して熱発生を増加させるために脳に信号を送ります。体脂肪が増えると、血中レプチン濃度が上昇します。体重が減少する空腹時にレプチンの分泌が減少します。一般に、血中レプチン濃度は、痩せた人と比較して肥満の人の方が有意に高く、肥満の人が体重を減らすと、この上昇したレベルが低下することが示されています。血流中のレプチンのレベルが高いと、肥満の人は満腹感を感じるはずであると仮定するのは当然でしょう。ただし、これは当てはまりません。血液中のレプチンのレベルは、CSF中のレプチンのレベルを反映していません。 ＣＳＦに対する血清レプチンレベルの比率は、肥満の個体において４倍低かったことが示されている。
レプチン耐性
血液中のレプチン濃度とCSFの間のこの非線形相関は、レプチン作用に対するいわゆる中枢性抵抗が原因である可能性があります。レプチンの中枢性抵抗の理論は、肥満はレプチンの脳への制限されたアクセスによって引き起こされる可能性があることを示唆しています。これは肥満がレプチンの不十分な生産によって引き起こされるかもしれないという以前の提案と対照的です。
考慮すべき重要な要素は、BBBを介した血液循環から脳へのレプチンの輸送が、飽和しやすい特殊なトランスポータータンパク質を介して達成されることです。これは、トランスポーターのレベルが十分なレプチン分子を脳に輸送するほど高くないことを意味します。これは、古典的な「交通渋滞」の状況です。キューにある車の数に関係なく、一定量の車のみが道路のボトルネックを通過できます。その結果、脳は血中のレプチンの実際の濃度を「感じ」ません。 BBBを介したこの輸送の飽和のため、レプチンの循環レベルはレプチンのCSF濃度に常に対応するとは限りません。この輸送システムは、正常なレプチン濃度の痩せた個体でも同様に機能し、システムがすでに飽和すると、より高いレプチンレベルは生物学的影響を及ぼさないことが示唆されています。肥満の高レプチン血症の被験者の脳は、高レベルのレプチンにさえさらされていません。
BBBは肥満を引き起こすことができますか？
輸送システムが痩せた個人でも飽和しているという事実は、BBBのレプチン輸送システムが、より低い脂肪症と体重でのみ適切に機能するように進化したことを示しています。低レベルの血清レプチンは、脂肪の予備が摂食以外の機能、たとえば生殖や免疫系の強化などの機能にカロリーを消費するのに十分であることを脳に知らせます。しかし、体内の脂肪のレベルが一定のレベルを超えると、レプチンシグナル伝達が適切に機能せず、体重がさらに増加します。
参考文献
Ballabh P、Braun A、Nedergaard M.（2004）血液脳関門：概要：構造、規制、および臨床的影響。 Neurobiol Dis 16（1）：1-13。土井：10.1016 / j.nbd.2003.12.016
Rhea EM et al。 （2017）肥満における血液脳関門。 AAPS J。 19、921-930。 doi：10.1208 / s12248-017-0079-3。
Obermeier B、Daneman R、Ransohoff RM（2013）血液脳関門の発達、維持および崩壊。 自然医学 19（12）：1584-1596。土井：10.1038 / nm.3407
ブルゲラB et al。 （2000）肥満は、ラットの血液脳関門を通過するレプチン輸送の減少に関連しています。 糖尿病 49：1219-1223。 PMID：10909981
Hsu TM、Kanoski SE（2014）血液脳関門の破壊：西洋の食事消費と認知症のメカニズムのリンク。 老化神経科学のフロンティア 6:88。土井：10.3389 / fnagi.2014.00088
Banks W（2008）肥満の原因としての血液脳関門。 現在の製薬設計 14. 1606-14。 PMID：18673202
このゲスト記事は元々、受賞歴のある健康と科学のブログと脳をテーマにしたコミュニティ、BrainBlogger：肥満と血液脳関門：接続とは何ですか？に掲載されました。
