Elhízás: kórélettan és beavatkozás

Yi Zhang

Ju Liu

Jianliang Yao

Gang Ji

3 Xijing gasztrointesztinális kórház, a Negyedik Katonai Orvostudományi Egyetem, Hszian, Shaanxi 710032, Kína; E-mail: nc.ude.ummf@gnagij (G.J.); moc.liamg@nahzgnoyein (Y.N.)

Hosszú Qian

4 Pekingi Egyetem Orvosbiológiai Mérnöki Tanszék, Peking 100871, Kína; E-mail: ten.haey@8002gnolnaiq

Jing Wang

Guansheng Zhang

Jie Tian

Yongzhan Nie

3 Xijing gasztrointesztinális kórház, a Negyedik Katonai Orvostudományi Egyetem, Hszian, Shaanxi 710032, Kína; E-mail: nc.ude.ummf@gnagij (G.J.); moc.liamg@nahzgnoyein (Y.N.)

Yi Edi. Zhang

5 Malcom Randall Veterans Affairs Medical Center, Gainesville, FL 32608, USA

Mark S. Gold

Yijun Liu

4 Pekingi Egyetem Orvosbiológiai Mérnöki Tanszék, Peking 100871, Kína; E-mail: ten.haey@8002gnolnaiq

6 Délnyugati Egyetem Pszichológiai Tanszék, Chongqing 400715, Kína

Absztrakt

Az elhízás a 21. század egyik legnagyobb egészségügyi veszélyét hordozza magában. Elősegíti a társbetegségeket, mint például a szívbetegség, a 2-es típusú cukorbetegség, az obstruktív alvási apnoe, a rák bizonyos típusai és az osteoarthritis. A túlzott energiafogyasztás, a fizikai inaktivitás és a genetikai érzékenység az elhízás legfőbb okai, míg egyes esetekben génmutációk, endokrin rendellenességek, gyógyszeres kezelés vagy pszichiátriai betegségek lehetnek a kiváltó okok. Az elhízás kialakulása és fenntartása központi patofiziológiai mechanizmusokat foglalhat magában, például az agyi áramkör szabályozásának károsodását és a neuroendokrin hormon diszfunkcióját. A fogyókúra és a testmozgás kínálja az elhízás kezelésének alappilléreit, és az elhízás elleni gyógyszereket együttesen is lehet fogyasztani az étvágy vagy a zsír felszívódásának csökkentése érdekében. Bariatriás műtétek végezhetők nyíltan elhízott betegeknél a gyomor térfogatának és a tápanyagok felszívódásának csökkentése, valamint a gyorsabb jóllakottság kiváltása érdekében. Ez az áttekintés összefoglalja az elhízás patofiziológiai tanulmányainak irodalmát, és az elhízás kezelésére vonatkozó terápiás stratégiákat tárgyalja.

1. Bemutatkozás

Az elhízás súlyos globális járvány, és jelentős egészségügyi veszélyt jelent az emberekre. Az elhízás gyakorisága nemcsak a felnőtteknél, hanem a gyermekek és serdülők körében is növekszik [1]. Az elhízás az ateroszklerotikus cerebrovaszkuláris betegség, a koszorúér-betegség, a vastagbélrák, a hiperlipidémia, a magas vérnyomás, az epehólyag-betegség és a diabetes mellitus fokozott kockázatával jár együtt, valamint magasabb halálozási rátával [2]. Figyelemre méltó terhet ró a társadalmi egészségügyi kiadásokra [3]. Az elhízás oka sok, és az etiológiája nem ismert. Az elhízás legalább részben a kalóriatartalmú ételek túlfogyasztásának és a fizikai inaktivitásnak tudható be [1,2,4]. Más tényezők, például személyiségjegyek, depresszió, gyógyszerek mellékhatásai, ételfüggőség vagy genetikai hajlam is hozzájárulhatnak.

Ez a cikk széles körű áttekintést nyújt az elhízásról szóló szakirodalomról, több szempontból is, beleértve az epidemiológiai vizsgálatokat, az élelmiszer-függőséget, az endokrin és a neuro-képalkotó vizsgálatokat az evéssel és az elhízással kapcsolatos agyi áramkörökről. Bemutatja az elhízás táplálékfüggőségének jelenleg vitatható fogalmát, és reméli, hogy további vitákat és kutatási erőfeszítéseket fognak generálni ennek az elképzelésnek a megerősítésére. Az áttekintés részletes frissítést kínál számos, az étvágy- és függőségszabályozásban szerepet játszó kritikus idegi áramkörrel kapcsolatos legfrissebb idegépalkotó vizsgálatokról is. Ez a frissítés segít az olvasóknak jobban megérteni az étkezési magatartás és az elhízás központi idegrendszeri szabályozását, valamint a függőség és az elhízás átfedő neuropatofiziológiai alapjait. Végül, de nem utolsósorban, a cikk vége összefoglalja az elhízás kezelésének releváns terápiás megközelítéseit, és izgalmas új kezelési stratégiákat mutat be.

2. Epidemiológiai vizsgálatok

Az elhízás elterjedése az elmúlt 30 évben a legtöbb nyugati országban az egekbe szökött [5]. Az Egyesült Államokban és az Egyesült Királyságban az 1980-as évek óta jelentős növekedés tapasztalható, míg számos más európai ország kisebb növekedésről számolt be [3]. A WHO becslése szerint világszerte körülbelül 1,5 milliárd 20 év feletti felnőtt volt túlsúlyos, 2008-ban 200 millió férfi és 300 millió nő elhízott [6]. A WHO azt is előrevetíti, hogy 2015-ig körülbelül 2,3 milliárd felnőtt lesz túlsúlyos és több mint 700 millió elhízott [6]. A gyermekek statisztikája riasztóan emelkedő tendenciát mutat. 2003-ban a gyermekek és serdülők 17,1% -a volt túlsúlyos, a felnőttek 32,2% -a elhízott csak az Egyesült Államokban [2,7]. Becslések szerint az amerikaiak 86,3% -a lehet túlsúlyos vagy elhízott 2030-ig [8]. Világszerte közel 43 millió öt év alatti gyermek volt túlsúlyos 2010-ben [9]. Az elhízás jelensége a fejlődő országokban is felhívja a figyelmet [6]. A kínai kormány nyilvánosságra hozta, hogy az összes elhízott népesség meghaladta a 90 milliót, a túlsúly pedig több mint 200 milliót 2008-ban. Ez a szám a következő 10 évben több mint 200 millió elhízottra és 650 millió túlsúlyra növekedhet [3].

Az elhízás társbetegségeket okoz és súlyosbít, rontja az életminőséget és növeli a halál kockázatát. Például az Egyesült Államokban évente több mint 111 000 haláleset összefügg az elhízással [10]. Epidemiológiai vizsgálatok azt mutatják, hogy az elhízás hozzájárul a vastagbél, az emlő (posztmenopauzás nőknél), az endometrium, a vese (vesesejt), a nyelőcső (adenocarcinoma), a gyomor cardia, a hasnyálmirigy, az epehólyag és a máj rákos megbetegedéseinek gyakoribb előfordulásához és/vagy halálához, és esetleg más típusok. Az Egyesült Államokban az összes rákos megbetegedések 15–20% -a túlsúlyhoz és elhízáshoz kapcsolódik [11]. Adams és mtsai. [12] 10 év utánkövetéssel több mint 500 000 amerikai férfit és nőt számláló kohorszban vizsgálta a halál kockázatát. A soha nem dohányzó betegek körében kiderült, hogy a halálozás kockázata a túlsúlyosaknál 20–40% -kal, az elhízottaknál pedig kétszer-háromszorosára nő a normál testsúlyú alanyokhoz képest [12].

3. Fogyasztás és ételfüggőség

3.1. Zabálás

A rendezetlen táplálkozás és az egészségtelen súlykontroll gyakorlatok elterjedtek a serdülők körében, ami veszélyeztetheti őket az étkezési rendellenességek kialakulásában. Az étkezési rendellenességek krónikus lefolyással, magas visszaesési gyakorisággal, valamint számos orvosi és pszichológiai társbetegséggel társulnak. Ezért az étkezési rendellenességek korai azonosításának és megelőzésének szükségessége fontos kérdéssé válik, amely nagyobb figyelmet igényel az alapellátási szolgáltatások részéről [18,19].

3.2. Élelmiszer-függőség

A BED jellemzően az addiktív viselkedésnél tapasztalt jellemzőkkel rendelkezik (például csökkent kontroll és az anyagok folyamatos használata a negatív következmények ellenére). A problémás táplálkozás függőségi koncepcióinak alátámasztására bizonyítékok gyűlnek össze [24]. Az állatmodellek összefüggést javasolnak a mértéktelen evés és a függőséghez hasonló ételfogyasztás között. A nagyon ízletes vagy feldolgozott összetevőkben (pl. Cukor és zsír) gazdag ételeket tartalmazó patkányok a mértéktelen fogyasztás viselkedési mutatóit mutatják be, például rövid időn belül megemelt mennyiségű ételt fogyasztanak, és erősen feldolgozott ételeket keresnek, negatív következményektől függetlenül (pl. Elektromos láb). sokkok) [25,26]. A viselkedési változásokon túl a patkányok a kábítószer-függőségben szerepet játszó idegi változásokat is mutatnak, például csökkent dopamin D2 receptorok rendelkezésre állása [26]. Ezek az adatok arra utalnak, hogy a BED az ételfüggőség egyik megnyilvánulása lehet [24].

Az, hogy az elhízás egyes elhízott embereknél élelmiszer-függőséggel jár-e vagy sem, még mindig vitatható. A növekvő adatok azt az elképzelést támogatják, hogy a túlzott táplálékfogyasztás függőséget okozhat [27]. Bizonyos függőséget okozó magatartásformák, például a táplálékfogyasztás csökkentésének sikertelen kísérletei vagy a negatív esés ellenére történő folyamatos táplálkozás zavart étkezési szokásokban nyilvánul meg [27]. Úgy tűnik, hogy az agy néhány hasonló divatban reagál a nagyon ízletes ételekre is, mint az addiktív szerekre [28]. A jelenlegi hipotézis szerint bizonyos ételek vagy az ételekhez hozzáadott összetevők kiválthatják az addiktív folyamatot a fogékony emberekben [29]. Az addiktív folyamatot többé-kevésbé krónikusan visszatérő problémának tekintik, olyan tényezőktől függően, amelyek megnövelik az étkezés vagy az étellel kapcsolatos anyagok iránti vágyat, és fokozzák az öröm, az érzelem és a motiváció állapotát [30,31,32,33,34].

3.3. Prader-Willi-szindróma (PWS)

4. Hormonok és bélpeptidek

Számos perifériás hormon vesz részt az étvágy és az étel bevitelének, az étel jutalmának vagy a függőségnek a központi idegrendszer (CNS) ellenőrzésében. Ízletes ételek és gyógyszerek egyaránt képesek aktiválni a mezolimbikus dopamin (DA) jutalmazási rendszerét, amely nélkülözhetetlen az emberek és állatok függőség-szabályozásához [43,54,55,56,57,58]. Éhség és jóllakottság jelei a zsírszövetből (leptin), a hasnyálmirigyből (inzulin) és a gyomor-bél traktusból (kolecisztokinin (CCK), glükagonszerű peptid-l (GLP-1), YY3-36 peptid (PYY3-36) és ghrelin) részt vesznek az energiaállapotról szóló információk továbbításában a neurális hormonális bél-agy tengelyen keresztül, elsősorban a hipotalamust (HPAL) és az agytörzset célozva meg [58], és közvetlenül vagy közvetve kölcsönhatásba léphetnek a középagy DA útjaival az etetés hatására [59,60, 61].

4.1. Leptin

4.2. Inzulin

A központi és a perifériás hormonális jelátviteli út kölcsönhatása összetett. Például a ghrelin stimulálja a dopaminerg jutalomutakat, míg a leptin és az inzulin gátolja ezeket az áramköröket. Ezenkívül a jelátviteli áramkörök mind a HPLA, mind az ARC-ben afferens perifériás szenzoros jeleket fogadnak, és kivetítik és továbbítják az információkat az agy más régióihoz, beleértve a középagy dopaminerg jutalomközpontját is [31].

4.3. Ghrelin

A főként a gyomor által kiválasztott ghrelin egy orexigén peptid, amely a ghrelin receptorokat tartalmazó hipotalamusz neuronokra hat, hogy központi metabolikus hatásokat fejtsen ki [76]. A Ghrelin mind a perifériás, mind a központi mechanizmusok révén növeli az emberek táplálékfelvételét, beleértve a gyomor, a HPAL és a hypophysis kölcsönhatását [77,78]. Úgy tűnik, hogy a Ghrelin a táplálkozás kezdeményezője, a táplálék bevitele előtt a szérum csúcsszintje, majd ezt követően csökkentett szint [79]. A Ghrelin krónikusan befolyásolhatja az energiaegyensúlyt, tekintve, hogy a hosszan tartó ghrelin adagolás növeli az adipozitást [77,80]. A szérum ghrelin szintje alacsonyabb az elhízottaknál a normál testsúlyú egyénekhez viszonyítva, és jellemzően növekszik az elhízás csökkenésével, ami negatív korrelációt mutat a magas BMI-vel [81,82]. A Ghrelin aktiválja az agyi régiókat, amelyek fontosak az élelmiszerjelekre adott hedonikus és ösztönző válaszokhoz [83]. Ez magában foglalja a dopamin neuronok aktiválódását a VTA-ban és a dopaminforgalom növekedését a ventralis striatum NAc-jében [84]. A mezolimbikus dopaminerg úton a jutalom feldolgozására gyakorolt hatás szerves részét képezheti a ghrelin orexigén hatásának [83], amelyet alátámasztanak annak bizonyítékai, hogy a ghrelin receptorok blokkolása a VTA-ban csökkenti a táplálékfelvételt [84].

4.4. Peptid YY (PYY)

Az elhízással kapcsolatos agyi áramkörök. Az áramkörök tartalmazzák a motiváció-hajtást (pl. OFC), a jutalom-szalicitást (pl. VTA és NAc), a gátló kontrollt (pl. DLPFC, ACC és VMPFC) és a tanulási memóriát (pl. AMY, HIPP és Putamen). . A szürke pontozott vonalak az agyi áramkörök közötti funkcionális kölcsönhatásokat képviselik. Ebben a modellben az erősítőnek (azaz élelmiszereknek) vagy az erősítőnek kondicionált jeleknek való kitettség során úgy tűnik, hogy a jutalom elhízással kapcsolatos alacsonyabb észlelése (a tanulási-memória áramkör által feldolgozva) elősegíti a jutalom-szalicitás és motiváció-hajtó áramkörök, miközben csökken a gátló-vezérlő áramkör aktivitása. Az elhízott emberek általános eredménye a képességek csökkenése vagy képtelenség gátolni az ételek keresésére és fogyasztására való törekvést.

Rövidítések: OFC: orbitális frontális kéreg; VTA: ventrális tegmentális terület; NAc: nucleus accumbens; DLPFC: háti oldalsó prefrontális kéreg; ACC: elülső cingulate gyrus; VMPFC: ventromediális prefrontális kéreg; AMY: amygdala; HIPP: hippocampus.

6.1. Jutalom-Salacy áramkör

6.2. Motiváció-meghajtó áramkör

6.3. Tanulás-memória áramkör

6.4. Gátló-vezérlő áramkör

7. Terápiás beavatkozások

Az elhízás kezelésére számos orvosi és sebészeti stratégia áll rendelkezésre az étrend, a testmozgás és más viselkedésmódosítások tipikus kombinációja mellett. A súlycsökkentő gyógyszerek a zsír felszívódásának megakadályozásával vagy az étvágy elnyomásával léphetnek életbe. Bizonyos sebészeti súlycsökkentő eljárások, például a Roux-en-Y gyomor bypass (RYGB) megváltoztatják az agy-bél kölcsönhatást és közvetítik a fogyást. A székletmikrobiota transzplantációt (FMT), egy egészséges személy széklet-szuszpenziójának infúzióját egy másik ember gyomor-bél traktusába, sikeresen alkalmazták nemcsak a visszatérő Clostridium difficile fertőzés enyhítésére, hanem a GI-vel és a nem GI-vel kapcsolatos olyan betegségek, mint az elhízás.

7.1. Diétás és életmódbeli beavatkozások

7.2. Fogyás elleni gyógyszerek

A mai napig négy fogyókúrás gyógyszert hagyott jóvá az Egyesült Államok Élelmezési és Gyógyszerészeti Szövetsége (FDA): a Xenical, a Contrave, a Qsymia és a Lorcaserin [4]. Ezek a gyógyszerek két típusra oszthatók. A Xenical az egyetlen zsírfelszívódást gátló anyag. A Xenical lipáz inhibitorként működik, ami 30% -kal csökkenti a zsírok felszívódását az emberi étrendből. Egészségügyi szolgáltató által felügyelt kalória-korlátozással együtt alkalmazzák [182].

7.3. Bariatrikus sebészet

7.4. A széklet mikrobiota transzplantációja

8. Következtetések

Az elmúlt években nagy előrelépés történt az elhízás megértése terén az epidemiológia, az élelmiszer-függőség, a neurohormonális és endokrin szabályozás, a neuro képalkotás, a kóros neurokémiai kontroll és a terápiás beavatkozások szempontjából. A kalóriatartalmú ételek túlfogyasztása az elhízás egyik jelentős ok-okozati tényezője, amely provokálhatja az élelmiszer-függőség mechanizmusát. Az elhízás az agyi áramkörök és a neuroendokrin hormonok kóros túlfogyasztásával, fizikai inaktivitásával és más kóros fiziológiai állapotokkal kapcsolatos rendellenességeinek kombinációjából eredhet. Új terápiás stratégiák váltak elérhetővé az elhízás kezelésére, a diéta és/vagy a testmozgás szokásos protokolljától eltekintve. Ide tartoznak az elhízás elleni gyógyszerek, a különféle bariatrikus sebészeti eljárások és az FMT. A jelentős előrelépés ellenére az elhízás továbbra is sürgető közegészségügyi kihívást jelent, és sürgős és rendíthetetlen kutatási erőfeszítéseket indokol a krónikus betegség neuropatofiziológiai alapjainak megvilágítására.

Köszönetnyilvánítás

Ezt a munkát a Kínai Nemzeti Természettudományi Alapítvány támogatja a 81470816, 81271549, 61431013, 61131003, 81120108005, 31270812 támogatások alatt; a projekt a Nemzeti Kulcsfontosságú Alapkutatási és Fejlesztési Programhoz (973) a 2011CB707700 sz. támogatás alatt; és a Központi Egyetemek Alapvető Kutatási Alapjai.

Szerző közreműködései

Yijun Liu, Mark S. Gold és Yi Zhang (Xidian Egyetem) voltak felelősek a tanulmány koncepciójáért és tervezéséért. Gang Ji és Yongzhan Nie hozzájárultak a képalkotó adatok megszerzéséhez. Jianliang Yao, Jing Wang, Guansheng Zhang és Long Qian segített az adatok elemzésében és az eredmények értelmezésében. Yi Zhang és Ju Liu (Xidian Egyetem) elkészítették a kéziratot. Yi Edi. Zhang (VA) kritikusan átdolgozta a kéziratot a fontos szellemi tartalom számára. Minden szerző kritikusan áttekintette a tartalmat és jóváhagyta a végleges verziót közzétételre.

Összeférhetetlenség

A szerzők nem jelentenek összeférhetetlenséget.