La conexión entre la obesidad y la barrera hematoencefálica

La barrera hematoencefálica (BHE) es una importante formación fisiológica encargada de proteger al cerebro de múltiples sustancias químicas que podrían circular en nuestro torrente sanguíneo. La BBB obstruye el intercambio y el movimiento de la mayoría de las moléculas, células y proteínas dentro y fuera del sistema nervioso central (SNC). Esto ayuda a mantener el cerebro "fresco" y no se ve afectado por lo que comemos y el tipo de infecciones que encontramos.

La BBB está formada por los vasos sanguíneos del SNC que están revestidos por células endoteliales. Es una estructura compleja que asegura el mantenimiento de la homeostasis metabólica e inmunorreguladora en el SNC. En un cerebro sano, la barrera evita que la mayoría de las moléculas del líquido cefalorraquídeo (LCR) circulen en la periferia y que la mayoría de las moléculas periféricas se difundan en el LCR.

Sin embargo, incluso en cerebros sanos, la BBB no es completamente impermeable. El núcleo arqueado del hipotálamo tiene una BHE incompleta, lo que permite que las hormonas circulantes actúen sobre los sistemas reguladores de esta parte del cerebro. Varios trastornos neurológicos se caracterizan por una BHE comprometida, que incluyen accidente cerebrovascular, infecciones del SNC y enfermedades neurodegenerativas.

Obesidad y BBB

Se ha demostrado que el consumo excesivo de alimentos con alto contenido de grasas saturadas y azúcares simples degrada la integridad de la BHE y podría provocar daños graves en regiones cerebrales vulnerables como el hipocampo. Además, la obesidad causa cambios patológicos en la BHE que pueden empeorar la salud general y provocar cambios patológicos adicionales en el SNC, como neuroinflamación y deterioro cognitivo. La obesidad también causa cambios en el número de tipos de células en una unidad neurovascular que altera la integridad de la BBB.

Sin embargo, en la mayoría de las personas con sobrepeso, el exceso de peso corporal no estimula procesos patológicos graves. La obesidad no es exactamente un trastorno que dañe el cerebro y la integridad de la BHE no se ve comprometida por el exceso de peso corporal. Sin embargo, existe un vínculo notable entre la obesidad y la BBB, y este vínculo existe debido a cómo funciona normalmente el cerebro.

Sistemas cerebrales que regulan la conducta alimentaria

Los sistemas involucrados en el desarrollo de la obesidad son complejos y aún no se comprenden completamente. Sin embargo, se cree que una homeostasis energética alterada podría ser la raíz del problema. La conducta alimentaria está regulada por factores metabólicos, autónomos, endocrinos y ambientales. Aunque está influenciada por numerosos elementos en cada individuo, la “homeostasis energética” juega un papel importante al crear un equilibrio entre la ingesta y el gasto de energía.

El hipotálamo es una de las áreas del cerebro que se ha reconocido como un regulador de la ingesta de alimentos, el peso corporal, la energía y la homeostasis de la glucosa. Recibe y procesa la señal metabólica de la periferia y la recompensa y las entradas sensoriales de la corteza. A su vez, envía señales de salida a las partes del sistema nervioso central que regulan la conducta alimentaria y el peso corporal.

Hormonas alimentarias y el papel de la leptina

El hipotálamo participa en la regulación del apetito a través de una vía de señalización que estimula el apetito y una vía de supresión del apetito. Estas vías involucran hormonas y neuropéptidos específicos, que se pueden encontrar en la sangre o en el LCR. Para que estas hormonas funcionen correctamente, tienen que atravesar la BHE vascular a través de sistemas de transporte especializados. Muchas de las hormonas que regulan la conducta alimentaria se alteran en la obesidad, incluidas la insulina, leptina, adiponectina y grelina.

Una de las hormonas clave en el desarrollo de la obesidad es la leptina. La leptina participa en la homeostasis energética y la regulación del metabolismo. Responde a las señales de saciedad producidas durante el consumo de alimentos. La leptina es secretada por el tejido adiposo y su secreción se correlaciona positivamente con la cantidad de grasa corporal. Su secreción envía señales al cerebro para suprimir el apetito y aumentar la termogénesis, en un intento por disminuir la adiposidad. A medida que aumenta la grasa corporal, aumentan los niveles de leptina en sangre. Durante los períodos de ayuno cuando el peso corporal desciende, la secreción de leptina disminuye. En general, se ha demostrado que la concentración de leptina en sangre es significativamente mayor en las personas obesas en comparación con las personas más delgadas, y este nivel elevado disminuye cuando las personas obesas pierden peso. Sería lógico suponer que con un alto nivel de leptina en el torrente sanguíneo, las personas obesas deberían sentirse satisfechas. Sin embargo, éste no es el caso. Los niveles de leptina en sangre no reflejan los niveles de leptina en el LCR. Se ha demostrado que la relación entre los niveles de leptina en el LCR y el suero fue cuatro veces menor en los individuos obesos.

Resistencia a la leptina

Esta correlación no lineal entre la concentración de leptina en sangre y el LCR podría deberse a la denominada resistencia central a la acción de la leptina. La teoría de la resistencia central de la leptina sugiere que la obesidad podría deberse al acceso restringido de la leptina al cerebro. Esto contrasta con las sugerencias anteriores de que la obesidad podría deberse a una producción inadecuada de leptina.

Un factor importante a considerar es que el transporte de leptina desde la circulación sanguínea al cerebro a través de la BHE se logra a través de proteínas transportadoras especializadas que son propensas a la saturación. Esto significa que el nivel de transportadores no es lo suficientemente alto para transportar suficientes moléculas de leptina al cerebro. Ésta es una situación clásica de "atasco de tráfico": solo una cierta cantidad de automóviles puede atravesar el cuello de botella de la carretera, independientemente de cuántos automóviles haya en la cola. Como resultado, el cerebro no "siente" la concentración real de leptina en la sangre. Debido a la saturación de este transporte a través de la BHE, los niveles circulantes de leptina no siempre corresponden a la concentración de leptina en el LCR. Se ha sugerido que este sistema de transporte funciona de manera similar en individuos delgados con concentraciones normales de leptina y que los niveles más altos de leptina no tienen efectos biológicos una vez que el sistema ya está saturado. Los cerebros de sujetos hiperleptinémicos obesos ni siquiera están expuestos a los niveles elevados de leptina.

¿Puede el BBB causar obesidad?

El hecho de que el sistema de transporte también esté saturado en personas delgadas muestra que el sistema de transporte de leptina de la BBB ha evolucionado para funcionar correctamente solo con menor adiposidad y peso corporal. Los niveles bajos de leptina sérica informan al cerebro que las reservas adiposas son adecuadas para gastar calorías en funciones distintas de la alimentación, como la reproducción y el fortalecimiento del sistema inmunológico. Pero cuando el nivel de grasa en el cuerpo excede un cierto nivel, la señalización de leptina simplemente no funciona adecuadamente, lo que contribuye a un mayor aumento de peso.

Referencias

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Este artículo invitado apareció originalmente en el galardonado blog de ciencia y salud y en la comunidad temática del cerebro, BrainBlogger: Obesity and the Blood-Brain Barrier: What is the Connection ?.