Rola hormonów w rozwoju otyłości
Aby móc skutecznie zapobiegać i leczyć otyłość należy dokładnie poznać jej przyczyny. Mimo rosnącej wiedzy na temat potencjalnych czynników mających wpływ na rozwój tej choroby, jej występowanie zwiększa się, a leczenie często okazuje się być niewystarczająco skuteczne. Etiologia otyłości jest wieloczynnikowa, a jednym z czynników wpływających na masę ciała jest stan hormonalny organizmu. Sygnały informacyjne pochodzące z obwodu ciała można podzielić na te składające się z sygnałów krótkoterminowych, które generowane są w czasie posiłku i pochodzą głównie z przewodu pokarmowego, oraz na te obejmujące długotrwałe sygnały dostarczane przez hormony, które decydują o energetycznych zasobach organizmu.
Za co odpowiada mózg, czyli neurohormonalna regulacja łaknienia
Do integracji sygnałów, które regulują łaknienie dochodzi w jądrze łukowatym podwzgórza. Grupy neuronów znajdujące się tam odpowiedzialne są za przetworzenie wysyłanych impulsów na odpowiedzi nerwowe, a następnie na odpowiedzi behawioralne polegające na zapoczątkowaniu nowego posiłku, gdy pojawia się głód lub przerwaniu dalszego jedzenia, gdy pojawia się sytość. W jądrze łukowatym znajdują się dwa przeciwstawnie działające układy, które regulują pobór energii. Pierwszym z nich jest układ oreksygeniczny obejmujący grupę neuronów AgRP/NPY, które wykazują ekspresję substancji stymulujących łaknienia, do których można zaliczyć białko agouti (AgRP – agouti-related peptide) i neuropeptyd Y (NPY – neuropeptide Y). Substancje te wpływają na zmniejszenie wydatkowania energii w warunkach głodu i działają stymulująco na przyjmowanie posiłków. Drugim z układów jest układ anoreksygeniczny składający się z neuronów POMC/CART, które wykazują ekspresję substancji działających w sposób hamujący na łaknienie. Zaliczamy do nich proopiomelanokortynę (POMC – proopiomelanocortin), hormon α-melanotropowy (α-MSH – α-melanocyte-stimulating hormone) oraz CART (CART – cocaine and amfetamine regulated transcript). Czynniki te zwiększają wydatkowanie energii w czasie jej nadmiaru i wpływają hamująco na apetyt. Wygenerowany sygnał w jądrze łukowatym podwzgórza (oreksygenny lub anoreksygenny) przekazywany jest do innych części podwzgórza – między innymi do jądra przykomorowego zwanego „ośrodkiem sytości” oraz do bocznego podwzgórza nazywanego „ośrodkiem głodu”. Jądro przykomorowe posiada receptory melanokortyny typu 4 (MC4R – melanocortin receptor 4) i następuje w nim modyfikacja i integracja sygnałów decydująca o wydatkowaniu lub zwiększeniu poboru energii. Boczne podwzgórze wydziela substancje pobudzające łaknienie, takie jak hormon melanocytotropowy (MCH – melanin-concentrating hormone) oraz oreksyny A i B.
Rola hormonów tkanki tłuszczowej
Otyłość związana jest przede wszystkim ze zwiększoną ilością aktywnej metabolicznie tkanki tłuszczowej. Tkanka ta jest miejscem, w którym zachodzi magazynowanie, różnicowanie i dojrzewanie adypocytów, czyli komórek tłuszczowych. Wyróżniamy szereg mechanizmów regulujących działanie tkanki tłuszczowej, w których istotną rolę odgrywają czynniki genetyczne oraz działanie regulatorowe hormonów endokrynnych i parakrynnych. Zaburzenia tych regulacji mogą być przyczyną otyłości. Tkanka tłuszczowa jest zatem narządem endokrynnym wydzielający hormony i wpływającym na działanie poszczególnych związków. Do tej pory odkryto szereg ważnych substancji wydzielanych przed tkankę tłuszczową, a kolejne są nadal systematycznie odkrywane. Do głównych substancji wydzielanych przez tkankę tłuszczową możemy zaliczyć między innymi leptynę, rezystynę, adyponektynę, adypsynę, angiotensynogen, białko agouti, TNF-α, interleukina 6 (IL-6).
Znaczenie i rola leptyny
Leptyna jest polipeptydem kodowanym przez gen ob (obese) znajdujący się na chromosomie 7. Nazywana „hormonem sytości” wywiera hamujący wpływ na pobór pokarmu, reguluje wydatkowanie energii poprzez działanie na metabolizm lipidów stymulując lipolizę i hamując lipogenezę oraz warunkuje wrażliwość tkanek na insulinę. Wydzielana jest głównie przez komórki białej tkanki tłuszczowej, w mniejszym stopniu przez inne narządy. Hormon ten przenika przez barierę krew-mózg do ośrodków regulujących sytość i apetyt znajdujących się w podwzgórzu i innych strukturach mózgu. Przyczynia się do wywołania uczucia sytości i zmniejszenia apetytu oraz powstania zachowań zmniejszających pobór żywności między innymi poprzez pobudzenie wydzielania α-melanotropiny i kortykoliberyny, i hamowanie wydzielania neuropeptydu Y. Obserwuje się dodatnią korelację pomiędzy zwiększonym stężeniem leptyny a zawartością tkanki tłuszczowej, co promuje oporność tkanek na leptynę i przyczynia się do braku skuteczności tego hormonu w ograniczaniu apetytu i pobudzenia ośrodka sytości i może być jednym z czynników indukujących powstanie otyłości. Mimo podwyższonego stężenia tego hormonu u osób otyłych zauważyć można, że nie są one wrażliwe na endogennie wyprodukowaną leptynę, w związku z tym nie przyczynia się ona do zmniejszenia spożycia pokarmów przez te osoby. Ponadto zauważono także, istotną korelację pomiędzy stężeniem leptyny, a stężeniem insuliny i stopniem insulinooporności.
Adiponektyna i rezystyna
Jedną z substancji stymulujących wrażliwość na insulinę jest adiponektyna. Jej niedobór obserwowany w przypadku otyłości objawiać się może zmniejszeniem utleniania kwasów tłuszczowych, nasileniem glukoneogenezy i wystąpieniem insulinooporności. Odwrotną zależność obserwuje się w przypadku rezystyny, której zwiększone stężenie również wiąże się z nadmiarem tkanki tłuszczowej. Ze względu na prozapalny charakter tego peptydu sugeruje się, iż może odgrywać ona istotną rolę w przypadku występowania insulinooporności, zwiększać ryzyko cukrzycy typu 2 i wystąpienia zespołu metabolicznego.
Hormony trzustki i kory nadnerczy
Insulina produkowana przez komórki β trzustki jest czynnikiem mającym kluczowe znaczenie dla utrzymania homeostazy glukozy. Poziom tego hormonu wzrasta po posiłku, kiedy podnosi się poziom glukozy we krwi. Stężenia insuliny we krwi mogą różnić się w przypadku występowania otyłości brzusznej i trzewnej i są ujemnie skorelowane z wrażliwością tkanek na ten hormon. Obserwuje się również wyższe poziomy insuliny w przypadku osób otyłych niż u osób szczupłych, co również promować może powstawanie nadmiernej masy ciała. Istotną rolę w tym przypadku odgrywać może fakt, iż insulina jest ważnym czynnikiem aktywującym lipogenezę w komórkach tłuszczowych i hamującym lipolizę. Ponadto insulina powodując hipoglikemię przyczynia się do zwiększenia poboru pożywienia. U osób otyłych występuje także przyspieszona degradacja kortyzolu kompensowana w późniejszym czasie przez jego zwiększoną produkcję. Hormon ten ma wpływ na gromadzenie tkanki tłuszczowej i jej mobilizację. Hamuje antylipolityczne działanie insuliny, a zjawisko to jest głównie nasilone w trzewnej tkance tłuszczowej. Ponadto kortyzol działa promująco na uwalnianie lipidów w odpowiedzi na katecholaminy. Zwiększone stężenie kortyzolu może być jednym z czynników promujących powstawanie insulinooporności i nietolerancję glukozy, a także zwiększenie apetytu.
Hormony przewodu pokarmowego
Wzrost masy ciała może następować również przy udziale greliny. Grelina jest peptydem w większości uwalnianym przez komórki okładzinowe żołądka i przyczynia się do zwiększenia apetytu poprzez wpływ na ośrodek głodu znajdujący się w podwzgórzu. Peptyd ten zwiększa stężenie oreksygenicznych czynników, takich jak NPY oraz białka AgRP. Te z kolei działając przez swoje receptory umiejscowione między innymi w ośrodkowym układzie nerwowym, przysadce czy tkance tłuszczowej i przewodzie pokarmowym przyczyniają się do chęci pobierania pokarmu, a nawet powstawania dobrego samopoczucia i przyjemności wynikającej ze spożywanej żywności. Grelina stanowi podstawowy i wyjątkowo silny inicjator pokarmu. Podawanie gryzoniom tego hormonu obwodowo i centralnie przyczyniło się do zwiększenia poczucia głodu i przyrostu masy ciała oraz do pobudzenia wydzielania soku żołądkowego i zwiększenia motoryki żołądka. Badania te potwierdzono na ludziach, u których również zauważono zwiększoną tendencję do poboru pokarmu. Z kolei cholecystokinina (CCK – cholecystokinin) to enzym, które pełni istotną rolę w trawieniu pokarmów poprzez pobudzenie wydzielania i skurczu pęcherzyka żółciowego. Glukagonopodobny peptyd 1 (GLP-1 - glucagon-like peptide 1) w przeciwieństwie do cholecystokininy hamuje wydzielanie enzymów przewodu pokarmowego, zwiększa sekrecję insuliny i glukagonu, co opóźnia opróżnianie żołądka. Poprzez bezpośredni wpływ na boczną część podwzgórza, czyli ośrodek głodu może przyczynić się do zmniejszenia przyjmowanego pokarmu i redukcji masy ciała. Wydzielanie obu czynników wzmaga się pod wpływem przyjmowania posiłków tłuszczowych lub węglowodanowo-tłuszczowych proporcjonalnie do ilości spożytych kalorii.
Piśmiennictwo
Zhang Y., Liu J., Yao J. i wsp.: Obesity: Pathophysiology and Intervention. Nutrients, 2014; 6 (11): 5153-5183.
Hill J. O., Wyatt H. R., Peters J. C.: Energy Balance and Obesity. Circulation, 2012; 126:126-132.
Demissie M., Milewicz A: Zaburzenia hormonalne w otyłości. Diabetologia Praktyczna, 2003; 4 (3): 207–209. 2003, strony 43: 207–209.
Fried S. K., Ricci M. R., Russell C. D.: i wsp. Regulation of leptin production in humans. J. Nutr., 2000; 130: 3127–3131.
Maffeis C., Manfredi R., Trombetta M.: i wsp. Insulin sensitivity is correlated with subcutaneous but not visceral body fat in overweight and obese prepubertal children. J. Clin. Endocrinol. Metab, 2008; 93, 2122-2128.
Engeli S., Bohnke J., Feldpausch M.: i wsp. Activation of the peripheral endocannabinoid system in human obesity. Obesity, 2005; 54: 2838-2843.
Kędzia A., Przybyszewska W.: Grelina – nowy hormon zaangażowany w regulację wzrastania i homeostazę metaboliczną ustroju. Endokrynol Pediatr, 2007; 3(20): 53–60.
Cummings D. E., Purnell J. Q., Frayo RS, i wsp.: Preprandial Rise in Plasma Ghrelin Levels Suggests a Role in Meal Initiation in Humans . Diabetes, 2001; 50: 1714-1719.
