Funzioni dell'ipotalamo. L'ipotalamo regola l'appetito, la temperatura corporea e il sonno
Sistema nutrizione- questo è un insieme di strutture esecutive e apparati regolatori che garantiscono la costanza dei parametri di concentrazione dei nutrienti nell'ambiente interno del corpo. Le strutture esecutive di questo sistema sono:
1 Un deposito di nutrienti (glicogeno, lipidi delle cellule adipose) e un apparato regolatore ne assicurano la mobilitazione nell'ambiente interno del corpo.
2 Sistema di formazione del comportamento alimentare; cercare e mangiare cibo.
3 Il sistema digestivo fornisce l'idrolisi dei nutrienti che vengono assorbiti nell'ambiente interno del corpo (Fig. 13.35).
I parametri regolati sono la concentrazione di nutrienti (glucosio, grassi, aminoacidi) nell'ambiente interno del corpo.
RISO. 13.35.
Fame e sazietà
Ruolo dell'ipotalamo
L'ipotalamo riceve segnali dai recettori dello stomaco e del duodeno (sul loro riempimento), registra la concentrazione di aminoacidi, glucosio e acidi grassi che gli affluiscono con il sangue, e i centri della fame e della sazietà contengono recettori per neurotrasmettitori e ormoni stimolanti ( neuropeptide Y, ormone che concentra la melanina, galanina, glutammato, cortisolo, grelina - un ormone della fame, formato nello stomaco) o sopprimono il comportamento alimentare (colecistochinina, insulina, ormone stimolante i melanociti, corticoliberina, leptina, prodotti dalle cellule adipose e penetrano nello barriera ematoencefalica).
Centri ipotalamici e loro ruolo nella regolazione dei processi nutrizionali
Il nucleo laterale dell'ipotalamo funziona come un centro della fame. La sua stimolazione provoca negli animali da esperimento un desiderio incontrollabile di mangiare (iperfagia). La distruzione dei nuclei porta al rifiuto del cibo.
Il nucleo ventromediale dell'ipotalamo è il centro di saturazione. Quando il nucleo viene stimolato elettricamente, gli animali rifiutano il cibo (afagia). La distruzione dei nuclei dà luogo alla gola e gli animali sviluppano l'obesità.
Anche i nuclei paraventricolare, dorsomediale e arcuato dell'ipotalamo sono coinvolti nella regolazione del comportamento alimentare, anche attraverso ormoni che influenzano il bilancio energetico e il metabolismo (tiroxina, glucocorticoidi, insulina).
I nuclei arcuati dell'ipotalamo contengono due popolazioni di neuroni. Il primo è costituito da due tipi di neuroni: neuroni NPY, che producono il neuropeptide Y e i suoi recettori - R; Neuroni AGRP: sintetizzano la proteina mediata dalla melanina. Una seconda popolazione di neuroni, la pro-opiomelanocortina (POMC), produce la trascrizione mediata da cocaina e anfetamine (CART).
La prima popolazione di neuroni aumenta l'assunzione di cibo, aumenta il peso corporeo e riduce il dispendio energetico. La seconda, al contrario, riduce il consumo di cibo e riduce il peso corporeo, aumenta il dispendio energetico ed è attivata dalla leptina (Fig. 13.36). Sotto l'influenza della leptina, i neuroni POMC vengono attivati, producendo il peptide CART. Il sistema POMC-CART attivato sintetizza α-MSH (ormone stimolante i melanociti), che agisce sui recettori della melanocortina (recettori MCR-3 e MCR-4), situati nei nuclei paraventricolari e regolando il comportamento alimentare e il bilancio energetico. Allo stesso tempo, la leptina inibisce i neuroni NPY-AGRP, riduce la quantità di peptidi mediati dalla melanina Y1, riduce l'attivazione dei recettori Y1R e porta ad una diminuzione dell'appetito, ad un aumento della termogenesi e del metabolismo periferico. La grelina è un ormone delle ghiandole gastriche che stimola i neuroni AGRP, che sintetizzano le proteine mediate dal melanoma, e i neuroni NPY, che producono
RISO. 13.36. L'influenza dei nuclei arcuati dell'ipotalamo sul comportamento alimentare. 1 - POMC (neuroni pro-opiomelanocortina), che secernono a-MSH (ormone stimolante gli a-melanociti) e CART (trascrizioni mediate da anfetamine di cocaina-1), riducendo l'alimentazione e aumentando significativamente il dispendio energetico; 2 - AGRP (neuroni che producono la proteina mediata dalla melanina) e NPY (neuroni che sintetizzano il neuropeptide Y1R). che aumenta significativamente l’assunzione di cibo e riduce il dispendio energetico. La leptina è un ormone degli adipociti. che riduce il cibo. La grelina è un ormone intestinale delle cellule parietali gastriche che stimola il cibo. Segno V - attivazione, segno - inibizione
RISO. 13.37. L'effetto della leptina sull'accumulo di grasso nel corpo. Frecce continue e segno "+" - attivazione, freccia e segno tratteggiati - inibizione
Neuropeptide Y. Le sostanze sintetizzate vengono portate nei nuclei paraventricolari (centro della fame), stimolano l'aumento dell'appetito e il consumo di grassi, che porta all'obesità.
Se semplifichiamo il diagramma dell'effetto della leptina sui centri ipotalamici della fame e della sazietà, la sua azione fa parte del circuito di feedback, che segnala la quantità di depositi di tessuto adiposo nel corpo e quindi partecipa alla regolazione dell'assunzione di cibo, mostrato in Fig. 13.37.
Altri centri nervosi. L'appetito è controllato non solo dall'ipotalamo, ma anche da strutture ad esso strettamente associate (ad esempio l'amigdala e le parti frontali della corteccia cerebrale). Pertanto, la distruzione bilaterale dell’amigdala compromette la capacità di scegliere il cibo in base alla sua qualità.
La regolazione della quantità di cibo che entra nel corpo può essere a breve e lungo termine.
Regolazione a breve termineè la sensazione di sazietà quando si mangia. I segnali provenienti dai recettori del cavo orale durante la masticazione, la salivazione, la deglutizione, la sensazione del gusto del cibo inibiscono riflessivamente il centro della fame. Un effetto simile si sviluppa quando lo stomaco e il duodeno si riempiono di cibo, allungando le loro pareti. Il cibo in essi contenuto stimola la secrezione di insulina da parte del pancreas e delle cellule I del duodeno. colecistochinina, che sopprimono anche il centro della fame.
Regolazione a lungo termine sostenere il livello trofico delle cellule e dei tessuti. Una diminuzione della concentrazione di glucosio, aminoacidi o acidi grassi nel sangue ne aumenta automaticamente il consumo. Questi fatti hanno portato alla creazione di teorie sulla sazietà glucostatiche, aminoacidostatiche e lipostatiche. Ad esempio, un aumento della concentrazione di glucosio nel plasma sanguigno stimola l'attività dei neuroni nei nuclei ventromediale (centro di sazietà) e paraventricolare dell'ipotalamo e allo stesso tempo riduce la frequenza delle scariche dei neuroni sensibili al glucosio durante la fame centro.
Violazioni della regolazione centrale. La regolazione dell'appetito è un meccanismo complesso e multicomponente, uno dei collegamenti più importanti dei quali sono i centri di sazietà e i centri della fame situati nell'ipotalamo. La localizzazione del centro di saturazione nei nuclei ventromediali dell'ipotalamo è generalmente accettata, poiché la distruzione di queste formazioni o dei percorsi adiacenti negli animali e nell'uomo porta all'iperfagia. La distruzione dei nuclei ventrolaterali dell'ipotalamo provoca l'anoressia, che consente di localizzare il centro della fame. La stimolazione elettrica dei nuclei ventrolaterali dell'ipotalamo porta all'iperfagia. Questo meccanismo di regolazione dell’appetito è spesso chiamato “appestat”.
L’appetito varia notevolmente da individuo a individuo, il che può essere genetico.
I pazienti obesi sono più propensi dei controlli a mangiare tra colazione, pranzo e cena e amano molto i dolci. Inoltre, gli individui obesi mangiano velocemente, fanno bocconi più grandi e consumano più cibo per unità di tempo. Si può presumere che nell'obesità l'iperfagia sia causata da reazioni ritardate e indebolite del centro della sazietà, che normalmente inibisce il centro della fame.
È possibile che il difetto ereditario che causa la disfunzione dei centri della sazietà e della fame sia associato ad un'alterata sintesi dei neurotrasmettitori (monoammine e peptidi), che possono essere coinvolti nei processi di controllo dell'assunzione di cibo. Pertanto, le iniezioni di norepinefrina in varie parti dell’ipotalamo aumentano o diminuiscono l’assunzione di cibo e una diminuzione della serotonina aumenta l’appetito. Peptidi come colecistochinina, bombesina, ormone di rilascio della tireotropina, calcitonina, sostanza P, polipeptide pancreatico, somatostatina [Klimov P.K., 1983; Polak JM, Bloom SR, 1981; Johnston, 1981], nella maggior parte dei casi, riducono l'assunzione di cibo. L'effetto della colecistochinina è particolarmente pronunciato, come è stato dimostrato negli esperimenti sugli animali; il contenuto di questo peptide è ridotto nel cervello dei topi con obesità genetica (linea ob/ob); il contenuto di polipeptide pancreatico è ridotto nei pazienti obesi.
A differenza dei peptidi sopra menzionati, l'azione delle cosiddette endorfine dipende dal luogo della loro somministrazione. Iniettata nel ventricolo laterale del cervello, la β-endorfina riduce l’assunzione di cibo e, quando iniettata nell’ipotalamo ventrale, aumenta l’appetito. La morfina, come l'eroina, riduce l'assorbimento del cibo e il peso corporeo negli animali. Sulla base di questi dati si presume l’esistenza di un sistema di “ricompensa alimentare” nel cervello, contenente recettori per gli oppioidi, con i quali interagisce la morfina.
Il blocco dei recettori degli oppioidi nel centro della sazietà richiede maggiori quantità di stimolanti endogeni e viene consumato più cibo per raggiungere la sazietà.
Il danno all'ipotalamo può causare obesità non solo a causa dell'aumento dell'appetito. Quando vengono stimolati i nuclei ventromediali, il contenuto di insulina nel sangue diminuisce sullo sfondo di iperglucagonemia e iperglicemia. Quando i nuclei ventromediali sono danneggiati, secondo A.K Shimkus et al. (1983), al contrario, si notano iperinsulinemia, iperfagia, iperglicemia e obesità. Iperinsulinemia e iperglicemia sono state osservate anche in animali non ancora nutriti, cioè non erano associate a iperfagia, ma erano causate da disturbi ipotalamici. La comparsa precoce dell'iperinsulinemia è stata notata anche da altri autori. È responsabile della maggior parte dei disturbi metabolici nell'obesità e può essere causato da cambiamenti nel rapporto tra il sistema nervoso centrale e il pancreas (Fig. 13).
Riso. 13. Schema di regolazione del bilancio energetico nel corpo. Spiegazione nel testo.
Ormoni cerebrointestinali. Molte delle monoammine e dei peptidi sopra elencati appartengono ai cosiddetti ormoni cerebrointestinali, poiché sono individuati non solo nel sistema nervoso centrale, ma anche nell'intestino. A seconda del luogo di sintesi, possono essere neuro- o enterormoni e partecipare alla formazione di un sistema di regolamentazione coordinato APUD (Amine Precursor Uptake and Decarboxylation) - la base della connessione neuroumorale tra il sistema nervoso centrale e il sistema endocrino. Il concetto del sistema APUD fu formulato per la prima volta da Pearse (1966) e ampliato negli anni '70. Gli ormoni cerebrointestinali attualmente comprendono la gastrina, la sostanza P, la somatostatina, il peptide intestinale vasoattivo, la neurotensina, la bombesina, l'encefalina, la colecistochinina [Klimov P.K., 1983; Polak J. M. Bloom S. R., 1981; Johnston, 1981]. Nel tratto gastrointestinale vengono sintetizzati in cellule specializzate e agiscono direttamente e vengono anche rilasciati nel sangue. Oltre agli ormoni cerebrointestinali, le cellule dello stomaco e dell'intestino sintetizzano una serie di altri composti, anch'essi correlati agli enterormoni, ma non identificati nel sistema nervoso centrale (peptide inibitorio gastrico, motilina, secretina, ecc.). Entrambi questi gruppi di enterormoni agiscono come un unico meccanismo integrato.
Uno studio mirato sul ruolo degli enterormoni nell’obesità è iniziato con l’evidenza di una diminuzione della termogenesi indotta dalla dieta (l’effetto dinamico specifico del cibo) negli animali quando la produzione di “enteropeptide” viene interrotta. È stato isolato e ha agito direttamente sul centro alimentare [Ugolev A. M., 1966, 1976, 1978]. Ad oggi sono stati accumulati molti dati sull'effetto diretto degli enterormoni non solo sullo stato funzionale del tratto gastrointestinale, ma anche sul contenuto di insulina, glucosio e una serie di ormoni e peptidi nel sangue e nel sistema nervoso centrale . Come accennato in precedenza, alcuni ormoni cerebrointestinali influenzano direttamente i centri della sazietà e della fame.
Tuttavia è possibile che gli enterormoni costituiscano la base dell’anello intermedio nella regolazione del consumo alimentare, il cosiddetto asse enteroinsulare. Il suo ruolo fisiologico potrebbe essere quello di determinare il valore energetico degli alimenti a livello del tratto gastrointestinale. L'asse enteroinsulare può essere il “calorimetro” altamente sensibile che regola la quantità di cibo [Brau, 1981]. Il cibo in entrata allunga meccanicamente lo stomaco e l'intestino, stimola la produzione di enterormoni, che a loro volta influenzano la secrezione degli enzimi digestivi e la peristalsi. Ad un certo livello di nutrienti ed enterormoni, l'ulteriore consumo di cibo viene inibito da un principio di feedback e, se necessario, viene attivata la termogenesi.
Gli enterormoni influenzano il consumo di cibo non solo direttamente attraverso il centro alimentare, ma anche attraverso la concentrazione nel sangue (e nel sistema nervoso centrale?) di insulina e glucosio. Il ruolo principale nella regolazione diretta del senso di sazietà è assegnato, come accennato in precedenza, alla colecistochinina, che, somministrata agli animali e all'uomo, riduce efficacemente il consumo di cibo. I restanti enterormoni hanno effetti multidirezionali sul contenuto di insulina e glucosio, ma l'effetto risultante può essere considerato una stimolazione della secrezione di insulina. Il peptide inibitorio gastrico ha un effetto insulinotropico particolarmente pronunciato [Brown J. et al., 1981]. Poiché l'assunzione di glucosio dal cibo aumenta significativamente la produzione di questo peptide con conseguente stimolazione della secrezione di insulina, è stato proposto un nuovo nome per l'enteroormone: polipeptide insulinotropico glucosio-dipendente. L’iperinsulinemia stimola il trasporto del glucosio nelle cellule e la lipogenesi nel tessuto adiposo e nel fegato. Normalmente questa fase è transitoria, viene sostituita da una diminuzione dei livelli di insulina e da un aumento della lipolisi sotto l'influenza dei corrispondenti ormoni controinsulari. Il cambio di fase può essere regolato, apparentemente, a livello dell'asse enteroinsulare secondo il principio del feedback. Tuttavia, il ruolo principale spetta molto probabilmente ai meccanismi regolatori centrali (ipotalamo e altre parti del sistema nervoso centrale), che garantiscono l'interazione armoniosa di tutti i collegamenti. Questa interazione è assicurata dagli ormoni cerebrointestinali (vedi Fig. 13).
Svolgono anche un ruolo importante nella regolamentazione insulina E glucosio, i cambiamenti nella loro concentrazione nel sangue e nel sistema nervoso centrale influenzano direttamente i centri ipotalamici. Recettori per l'insulina e il glucosio sono stati identificati in varie parti del sistema nervoso centrale [Shimkus A.K et al., 1983]. Il contenuto di insulina nel sistema nervoso centrale è 10 volte superiore a quello del plasma, il che suggerisce la sintesi di questo ormone nel cervello stesso. L'importanza dei recettori nei nuclei ventromediali dell'ipotalamo è confermata dallo sviluppo di obesità e iperinsulinemia quando è isolato dalle vie circostanti. Dall'ipotalamo sono stati isolati fattori che influenzano il metabolismo dei carboidrati: inibiscono la secrezione di insulina e stimolano il rilascio di glucagone; Forse l'ipotalamo effettua la regolazione parapituitaria della secrezione di insulina.
Pertanto, in risposta agli stimoli alimentari, i segnali vengono ricevuti direttamente dall'ipotalamo (reazione rapida) e indirettamente attraverso l'asse enteroinsulare e gli ormoni cerebrointestinali (reazione correttiva lenta), stimolando la produzione di insulina e attivando la lipogenesi dai nutrienti circolanti nel sangue. Quando viene raggiunto un certo livello di insulina, carboidrati e prodotti del metabolismo dei grassi (glucosio, FFA, corpi chetonici, ecc.), l'ipotalamo sopprime l'iperinsulinemia (vedi Fig. 13). Un difetto ereditario di regolazione può consistere in una diminuzione della sensibilità dei recettori dei nuclei ventromediale e ventrolaterale dell'ipotalamo ai prodotti metabolici e agli ormoni.
Sembra importante iniziare questa sezione con le parole che abbiamo detto nel 1961: “...nel processo di evoluzione, l'appetito si forma non come reazione all'esaurimento già avvenuto delle risorse alimentari, ma come un meccanismo che impedisce a lungo tale esaurimento... Le teorie che collegano la fame e l'appetito con l'esaurimento delle riserve, nonostante la sua accattivante semplicità, devono essere respinte. L'appetito non segue l'esaurimento delle sostanze alimentari, ma lo precede e non lo consente... Numerosi gli stimoli che formano lo stato. della fame e dell'appetito sono, in una certa misura, segnali di plasticità e di controllo non standard dei processi nutrizionali" (Ugolev, Kassil, 1961. P. 364).
Come notato sopra, la regolazione dell'appetito negli organismi superiori, compreso l'uomo, è associata all'attività di un centro alimentare organizzato in modo complesso situato a molti livelli del sistema nervoso centrale. Il centro alimentare è un concetto non molto specifico di un sistema di strutture localizzate nel cervello e che fornisce vari aspetti della regolazione dell'attività alimentare. Nell'avvio dell'attività alimentare, nella sua inibizione e nella regolazione del comportamento motivato dal cibo, un ruolo importante è svolto dalla regione laterale e dai nuclei ventromediali dell'ipotalamo. Ciò è dimostrato dal fatto che la distruzione di alcune sue aree porta a gravi disturbi nutrizionali negli animali da esperimento.
È attualmente accettato che, in ogni circostanza, l'ipotalamo sia uno dei principali anelli coinvolti nella formazione della motivazione alimentare. Allo stesso tempo, gli stati di fame e sazietà sono influenzati dai cosiddetti peptidi centrali e periferici, fattori endogeni, prodotti metabolici, ecc. Inoltre, è stato dimostrato che il comportamento alimentare può essere determinato dallo stato strutturale e funzionale di tutte le parti del cervello, compreso il globo pallido, il nucleo rosso, il tegmento del mesencefalo, la substantia nigra, i lobi temporali e frontali, il talamo, l'ippocampo , neocorteccia e molti altri. Un'ampia letteratura riguardante questo problema, così come le caratteristiche morfofunzionali del centro alimentare, è presentata nelle principali riviste: Zambrzhitsky, 1989; Cassil, 1990.
Secondo le visioni moderne, il centro ipotalamico alimentare è costituito da diverse parti specializzate, i cosiddetti centri della fame e della sazietà, che a loro volta sono sotto l'influenza correttiva di una serie di formazioni centrali. I segnali vengono inviati direttamente a questi centri attraverso elementi chimicamente sensibili, nonché attraverso vari recettori periferici, portando all'attivazione, all'inibizione o alla modifica dell'attività alimentare.
Tuttavia, i centri ipotalamici sono solo una parte delle strutture associate alla regolazione del comportamento alimentare. Esistono molte prove che anche altre strutture sottocorticali, in particolare il pallido, il sistema striopallidale e altre, prendono parte alla regolazione dell'appetito. Il sistema limbico svolge un ruolo significativo nell'organizzazione delle reazioni alimentari. Infine, la corteccia cerebrale gioca un ruolo enorme nella formazione del comportamento alimentare.
Allo stato attuale è difficile immaginare un quadro completo e ancor meno esaustivo della regolazione dell'attività nutrizionale. Tuttavia, è stato stabilito che i recettori periferici e centrali, nonché i segnali ormonali specifici e non specifici, sono di grande importanza nella regolazione dell'appetito.
Consumo di cibo, sua lavorazione e assorbimento nel canale digestivo, deposizione e consumo: tutti questi processi si trasformano in vari flussi di informazioni, che alla fine determinano l'aumento o la diminuzione (fino alla cessazione) dell'attività alimentare. Diversi ricercatori hanno tentato di collegare la regolazione dell'appetito con determinati tipi di metabolismo. È così che si sono formate diverse teorie sulla regolazione dell'appetito, che vengono brevemente descritte di seguito. (Un ampio riassunto della letteratura è presentato nelle revisioni: Ugolev, 1978; Kassil, 1990.)
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La distruzione del nucleo ventrolaterale dell'ipotalamo porta ad una diminuzione del peso corporeo dell'animale da esperimento e lo mantiene a un livello basso. Gli animali sviluppano apatia nei confronti del cibo, sebbene non sviluppino un'anoressia completa. La regione ventrolaterale dell'ipotalamo è quindi chiamata “centro della fame” (“centro del cibo”). Il “centro della fame” ha numerose connessioni con il sistema dopaminergico, mentre il “centro della sazietà” ha numerose connessioni con il sistema noradrenergico. Il nucleo ventromediale dell'ipotalamo ha un effetto inibitorio sulla sua parte ventrolaterale.
Il fattore biologico che controlla la quantità di cibo assorbito è l'appetito, che dipende da molte ragioni (vista, olfatto, gusto, volume del cibo, temperatura, fattori sociali, culturali e di altro tipo, stato psicologico, ecc.) che controllano il "centro della fame". ” e il “centro della fame” dell’ipotalamo. Tra le tante teorie che spiegano l'attività dei centri ipotalamici, la teoria glucostatica di J. Meyer è la più diffusa: un aumento dell'assorbimento del glucosio porta ad una diminuzione dell'appetito e, al contrario, una diminuzione dell'assorbimento del glucosio stimola l'appetito. L'esperimento ha dimostrato che la regione ventromediale dell'ipotalamo è sensibile al glucosio e all'insulina, mentre la regione ventrolaterale ha una sensibilità selettiva al glucosio.
I glucorecettori dell'ipotalamo, rispondendo ai cambiamenti dei livelli di glucosio arterovenoso, forniscono informazioni sull'inizio o sulla fine di un pasto attraverso segnali appropriati. Tuttavia, studi recenti mostrano che, apparentemente, il “centro della sazietà” e il “centro del cibo” dell’ipotalamo sono assenti in quanto tali, e gli elementi nervosi che hanno un effetto stimolante o inibitorio sull’assunzione di cibo sono localizzati diffusamente e la loro funzione è controllata dal sistema limbico e dalla corteccia cerebrale. Indubbiamente, non solo l’innervazione dopaminergica e noradrenergica, ma anche quella endorfinergica e serotoninergica sono coinvolte nella regolazione dell’apporto e del dispendio energetico nel corpo. G. Cahill et al. hanno dimostrato che anche il contenuto di glicogeno nel fegato è un segnale di sazietà. L'infusione di 2-D-deossi-D-glucosio nel sistema portale epatico ha indotto desiderio di cibo.
Inoltre, è stato dimostrato che uno degli ormoni del tratto gastrointestinale, la colecistochinina, partecipa alla regolazione dell'appetito. La colecistochinina, costituita da 39 o 33 residui di aminoacidi, viene secreta nella mucosa del digiuno e nella parte superiore dell'intestino tenue e migliora la funzione esocrina del pancreas, oltre ad aumentare la formazione e il flusso della bile dalla cistifellea all'intestino. intestino. Il suo peptide C-terminale, la colecistochinina-8, ha attività sia colecistocinetica che pancreasimitica. Utilizzando il metodo dei radiorecettori, è stato stabilito che nel sistema nervoso centrale di vari animali e esseri umani (materia grigia del cervello, ipotalamo, ecc.) Vengono rilevate sia la colecistochinina-33 che la colecistochinina-8, e quest'ultimo peptide è molte volte più attivo. Nella corteccia cerebrale e in altre parti del sistema nervoso centrale, la concentrazione di colecistochinina-8 è di circa 500 pmol/g, mentre le forme “grandi” di colecistochinina rappresentano solo 5 %
contenuto totale di colecistochinina. Ci sono indicazioni che la colecistochinina sia coinvolta nel controllo dell'appetito, provocando una sensazione di sazietà. Si presume che l'assunzione di cibo causi il rilascio di colecistochinina nel sangue; raggiungendo il sistema nervoso centrale, riduce la sensazione di appetito e quindi inibisce l'ulteriore assunzione di cibo. La colecistochinina ha questo effetto di riduzione dell'appetito non direttamente sul sistema nervoso centrale, ma attraverso le terminazioni afferenti del nervo vago situate nell'intestino. Nell'ipotalamo, la colecistochinina viene rilevata nei neuroni dopaminergici. Con l'obesità, il contenuto di colecistochinina nell'ipotalamo diminuisce, il che spiega l'insufficiente soppressione della sensazione di fame, la mancanza di senso di sazietà e, di conseguenza, l'eccessiva assunzione di cibo.
Pertanto, la sensazione di fame e la sensazione di sazietà sono causate dall'attività dei neuroni ipotalamici, che sono in un certo senso responsabili del riconoscimento di informazioni sulla qualità del cibo come odore, colore, gusto, ecc. L'attività di questi neuroni è modulato dall'attività di altri neuroni che rispondono a vari segnali enterocettivi, come la distensione dello stomaco, il rilascio di ormoni gastrointestinali, l'utilizzazione del glucosio, ecc.
È stato sopra affermato che la comparsa di un senso di sazietà è associata a un cambiamento nel livello di glucosio nel siero del sangue o al tasso di utilizzo del glucosio. Tuttavia, la somministrazione endovenosa di glucosio e la variazione della velocità del suo utilizzo ai livelli osservati quando si mangia cibo per via orale non provocano una sensazione di sazietà. Il segnale di sazietà al sistema nervoso centrale viene generato nello stomaco in presenza di cibo e nel duodeno e nel digiuno superiore in presenza di contenuto gastrico. Questi segnali entrano nel sistema nervoso centrale attraverso il nervo vago. Oltre al segnale nervoso è necessaria anche la partecipazione di un segnale umorale. Tra il gran numero di ormoni presenti nel tratto gastrointestinale, è probabile che molti di essi siano coinvolti nella regolazione dell’inizio e della fine dell’assunzione di cibo. È ormai accertato che la colecistochinina gioca un ruolo importante nel senso di sazietà. L'infusione endovenosa di colecistochinina in soggetti obesi e di peso normale ha ridotto significativamente la quantità di cibo necessaria per produrre una sensazione di sazietà.
Oltre a ciò, studi condotti con l’aumento artificiale del volume dello stomaco (pallone ad aria) e la contemporanea comparsa di un senso di sazietà hanno dimostrato che nelle persone “normali” esiste una relazione diretta tra le contrazioni dello stomaco e il sensazione di fame, mentre nei pazienti obesi tale correlazione era assente. Questi studi mostrano che le persone obese sono relativamente insensibili ai segnali interni di fame e sazietà e sono più sensibili delle persone “normali” ai segnali esterni associati all’assunzione di cibo.
La disfunzione della regione ipotalamica nell'uomo porta allo sviluppo dell'obesità. I craniofaringiomi che distruggono l'ipotalamo sono accompagnati da obesità. Processi traumatici e infiammatori in quest'area, metastasi di tumori maligni possono essere la causa dell'obesità ipotalamica nell'uomo.
I fattori genetici svolgono un ruolo nella patogenesi dell’obesità. Così, nelle linee pure di topi (“ob/ob” e “db/db”) e nei ratti “fa/fa Zucker”, viene rilevata un’ereditarietà autosomica recessiva, e nei topi gialli della specie “Avy”, un viene rilevato il tipo di ereditarietà autosomica dominante. Uno studio approfondito dell'attività funzionale del sistema ipotalamo-ipofisario in questi animali dimostra che nei topi ob/ob, in presenza di obesità, iperglicemia e insulino-resistenza, si rileva ipercortisolismo con aumento del contenuto di ACTH e b-endorfina nella ghiandola pituitaria, ipogonadismo ipogonadotropo e ipotiroidismo, nonché una diminuzione del contenuto di gonadoliberina, colecistochinina, serotonina, norepinefrina e dopamina nell'ipotalamo e in altre parti del sistema nervoso centrale. La somministrazione di naloxone, un antagonista degli ormoni oppioidi, a tali animali ha portato ad una diminuzione dell'iperfagia. L'uso di nalorfina in pazienti affetti da obesità costituzionale esogena ha contribuito ad una significativa riduzione del peso corporeo [Berestov L. A.]. Insieme a questo, M. Wallace et al. dubitano della possibilità del coinvolgimento delle endorfine nel controllo della nutrizione nei ratti “normali”. Gli studi di questi autori hanno dimostrato che le variazioni del livello di endorfine nel plasma sanguigno degli animali dopo surrenectomia sono il risultato di vari effetti farmacologici (desametasone, DOXA, ecc.). Animali con diversi livelli di endorfine nel plasma sanguigno hanno assunto la stessa quantità di cibo e la concentrazione di endorfine nel plasma sanguigno di questi animali non aveva una correlazione diretta con l'effetto del naloxone, che si manifesta nel ridurre (inibire) il cibo assunzione. Va tenuto presente che il livello di β-endorfina nel plasma sanguigno non riflette ancora l'attività funzionale del sistema endorfinergico, che comprende varie classi di ormoni oppioidi (vedi prima).
Nell'obesità viene rilevata la disfunzione della ghiandola pituitaria e delle ghiandole endocrine periferiche. Pertanto, relativamente spesso si verifica un cambiamento nella funzione delle gonadi, che nelle donne si manifesta sotto forma di disturbi del ciclo mestruale: allungamento, amenorrea o menorragia. Esiste una correlazione diretta tra il grado di obesità, le irregolarità mestruali e l'irsutismo. In caso di trattamento efficace e perdita di peso, i pazienti sperimentano il ripristino del ciclo mestruale. È stato accertato che le irregolarità mestruali nelle pazienti obese non sono associate ad insufficienza ovarica primaria, ma sono una conseguenza della funzione alterata del sistema ipotalamo-ipofisario. Nonostante il fatto che nella maggior parte dei pazienti la concentrazione iniziale di FSH e LH nel siero del sangue rientri nell'intervallo normale, uno studio dinamico rivela un aumento subnormale del livello di FSH nel sangue durante il periodo preovulatorio e la secrezione integrata di LH è ridotto. C'è anche una leggera carenza del corpo luteo, manifestata da una diminuzione del livello di progesterone nel sangue. La secrezione di FSH e LH in risposta alla somministrazione di GnRH rientra nei limiti normali e in alcuni pazienti si osserva un aumento più rapido del normale del livello di questi ormoni in risposta alla stimolazione.
Nei pazienti obesi, il livello di androgeni liberi nel siero del sangue aumenta a causa di una diminuzione della concentrazione della globulina legante gli ormoni sessuali, nonché di un aumento del deidroepiandrosterone, che può anche influenzare lo sviluppo dell'amenorrea. Una diminuzione del peso corporeo nei pazienti obesi è accompagnata da un aumento del livello della globulina legante gli ormoni sessuali, che riduce la frazione biologicamente attiva degli androgeni nel sangue e questo porta alla normalizzazione della funzione del sistema ipotalamo-ipofisi.
Va sottolineato che nelle donne obese, insieme all'iperandrogenismo, cambia il metabolismo periferico degli estrogeni: aumenta la conversione degli estrogeni in androstenedione.
Con una diminuzione del peso corporeo nei pazienti obesi, la conversione dell'androstenedione in estrone e dell'estradiolo in estriolo aumenta con una diminuzione della formazione di 2-idrossiestradiolo, e questo a sua volta porta ad un aumento del contenuto di estrogeni attivi, poiché l'estriolo ha attività biologica rispetto al 2-idrossiestradiolo. L’aumento degli estrogeni attivi totali può svolgere un ruolo nell’aumentata incidenza del cancro dell’endometrio osservato nell’obesità.
L'eccesso di cibo e il conseguente aumento del peso corporeo sono accompagnati da un aumento della concentrazione di T 3 nel siero del sangue, mentre il contenuto di T 4 rimane invariato [Donfort E. et al.]. Allo stesso tempo, la formazione e il tasso di clearance metabolica per T 3 aumentano, mentre indicatori simili per T 4 rimangono entro limiti normali. Ridurre il contenuto di carboidrati nella dieta porta ad una diminuzione della concentrazione di T 3 nel siero del sangue. È interessante notare che con l'aumento dell'assunzione di cibo, insieme all'aumento dei livelli di T3, aumenta la secrezione di norepinefrina. Questo aumento della formazione e del tasso di clearance metabolica della T3 durante l'eccesso di cibo è una sorta di processo di adattamento che consente, in una certa misura, di regolare il peso corporeo, aumentando il metabolismo basale. Nell’obesità è probabile che si sviluppi resistenza agli ormoni tiroidei. K. Boman et al. hanno riscontrato una diminuzione della concentrazione dei recettori per T 3 e T 4 nei nuclei solubilizzati delle cellule del sangue mononucleari di pazienti obesi rispetto a individui con peso corporeo normale. Anche dopo la perdita di peso, il numero di recettori in questi pazienti è rimasto ridotto.
Con l'obesità, la secrezione dell'ormone della crescita cambia; il suo livello iniziale diminuisce e la secrezione di GH diminuisce in risposta a varie stimolazioni (ipoglicemia insulinica, infusione di arginina, esercizio fisico). Il meccanismo attraverso il quale la secrezione dell’ormone della crescita è compromessa nell’obesità è sconosciuto. È possibile che questo disturbo sia una conseguenza della disintegrazione dell'innervazione noradrenergica (recettori adrenergici situati nel nucleo ventromediale dell'ipotalamo), dopaminergica (area dei nuclei arcuati) e serotoninergica (sistema limbico), che è nota per essere coinvolti nella regolazione della secrezione di GH. È possibile che i cambiamenti nella secrezione di GH durante l’obesità siano una conseguenza dell’aumento dei livelli di somatomedine. L'iperinsulinemia, costantemente osservata nell'obesità, aumenta la concentrazione delle somatomedine e queste ultime, attraverso un meccanismo di feedback, inibiscono la secrezione dell'ormone della crescita.
La secrezione di prolattina subisce alcuni cambiamenti. Il contenuto iniziale di prolattina nel siero sanguigno, di regola, non viene modificato. Tuttavia, la secrezione in risposta all’ormone di rilascio della tireotropina (a livello ipofisario) e all’ipoglicemia insulinica (a livello ipotalamico) è compromessa.
Gli studi hanno dimostrato che la diminuzione della secrezione di prolattina in risposta a vari stimolanti non è una conseguenza di una carenza assoluta di prolattina nell'ipofisi, ma il risultato di una violazione del controllo ipotalamico della secrezione e del rilascio di prolattina dall'ipofisi. Sulla base dei dati sulla secrezione di prolattina in risposta all'ipoglicemia insulinica, P. Kopelman et al hanno suggerito che esistono almeno due tipi di obesità: il tipo I è caratterizzato dall'assenza di secrezione di prolattina in risposta all'ipoglicemia insulinica, di solito si sviluppa nella prima infanzia. ed è accompagnato da un significativo aumento del peso corporeo; nell'obesità di tipo II, la secrezione di prolattina in risposta all'ipoglicemia insulinica non è compromessa e l'obesità si sviluppa nell'adolescenza o nell'età adulta.
Una ridotta tolleranza ai carboidrati si osserva nel 70-80% dei pazienti obesi e il diabete mellito viene rilevato in 1/4-1/5. Uno studio sul contenuto di insulina immunoreattiva (IRI) nel siero di pazienti obesi ha dimostrato che il livello iniziale di IRI nei pazienti era 2 volte superiore a quello osservato negli individui con peso corporeo normale. In risposta ad un carico di glucosio, i pazienti obesi hanno mostrato un ulteriore aumento della sua concentrazione, che entro la 2a e 3a ora dopo l'assunzione di glucosio era più di 3 volte e mezzo superiore al livello iniziale, mentre nei soggetti con peso corporeo normale l'aumento Iran
a questo punto è aumentato di 2 1/2-3 volte rispetto alla sua concentrazione iniziale nel siero del sangue.
Nei pazienti obesi si osserva un aumento del livello di colesterolo e trigliceridi, lipoproteine a densità molto bassa e una diminuzione della quantità di lipoproteine ad alta densità nel siero del sangue e il livello di trigliceridi è 3-4 volte superiore rispetto a il loro contenuto nel siero sanguigno di persone con peso corporeo normale.
Insieme a questo si verifica anche un aumento di 1 1/2-2 volte del contenuto di acido urico nel siero dei pazienti obesi.
Pertanto, l'obesità è accompagnata da disturbi di tutti i tipi di metabolismo e da cambiamenti nella funzione della maggior parte delle ghiandole endocrine.
