Лептин - главный гормон и регулятор энергетического обмена, часть 1.

 

Лептин - главный регулятор энергетического обмена: режим изобилия. 
Лептин (от λεπτός — тонкий) — ключевой гормон, регулирующий энергетический обмен. Сам гормон вырабатывается жировой тканью и действует на мозг. Именно поэтому лептин – самый важный регулятор всего энергетического баланса. Которое включает не только вес, но и поведение и настроение. Никакое существо не может жить или выполнять сложные действия без энергии. 

Лептин - главный гормон и регулятор энергетического обмена

Обращаю ваше внимание: речь идет не только о пище, но и о мотивации, настроении и поведении, половой активности и др. Энергетический статус – это общий знаменатель действий организма. Разумеется, он сформировался на основе пищевых гормонов, потому что это очень древняя система организма, да и без пищи никуда. 

Режим дефицита и режим изобилия.

Главная угроза для любого организма - это голод  и недостаток пищи. Очень часто наступают длительные голодные сезоны, которые необходимо переждать. В этих случаях организм переходит в режим дефицита, чтобы замедлить расходование энергии и пережить трудные времена. Известно, что многие животные могут и вовсе впадать в спячку. 

Режим дефицита - это приспособление к голодным временам. Организм в режиме дефицита старается всеми способами замедлить расходование калорий. Это и прекращение сжиросжигания, замедление физической активности, снижение мотивации и работоспособности, подавление половой и репродуктивной функции. Это выключение щитовидной железы и яичников. Режим дефицита - это активизация пищевого поведения на поиск высококалорийной пищи, отключение насыщения и максимальный набор жира. В режиме дефицита организм падок к любой халяве. 

Когда организм переходит в режим дефицита, его девизом становится «выжить любой ценой». Для этого он замедляет обмен веществ и расход энергии и становится падким на любые источники халявной быстрой энергии. Человек сопротивляется расходованию энергии на всех уровнях: от замедления обмена веществ до лени и прокрастинации. Он в прямом смысле не может встать с дивана, потому что его организм кричит: не двигайся, береги каждую калорию, нужно выжить, не улыбайся, не радуйся, жди подвоха — ведь ты не живешь, а выживаешь. 

Не нужно воспринимать режим дефицита как нечто плохое: это древняя приспособительная реакция, которая помогает нам выжить. Проблемы начинаются, когда эта реакция неправильно работает или активируется неправильными сигналами. Это как с температурой тела: вы ведь знаете, что при болезни температуру тела повышает сам организм, чтобы лучше бороться с инфекцией? Не знали? Тогда читайте: Гипертермия: какую температуру сбивать и нужно ли это делать? 

Как работает эта система в норме? 

В норме - режим изобилия. Я хочу, чтобы вы запомнили: в экспериментах вес не зависел от потребляемой пищи, а только от качественной работы лептина и его рецепторов. Причем эти изменения не являеются быстрыми: переход из режима в режим занимает от трех дней. Полное переключение назад в режим изобилия занимает до трех недель. Уловили суть? В дефицит можно провалиться за 2-3 дня, а чтобы выйти – до 3 недель! Если вы в дефиците уже давно, то на восстановление может уйти от 4 до 6 недель. 

В норме содержание лептина в общей циркуляции крови подчиняется суточному ритму с ночным подъемом, а его секреция носит импульсный характер. Утром уровень лептина низкий и мы хотим есть, а вечером высокий – мы не хотим. Биоритмы и сон играют важную роль в выделении лептина. Обратите внимание, что часть этих эффектов не прямая, а опосредуется через мозг.  

Рычаг переключения режима - в гипоталамусе

В норме лептин выделяется жировыми клетками и дает мозгу сигнал, сколько есть в наличии энергии. И мозг принимает решение, как он ее будет тратить. Лептин-чувствительные нейроны в дорсомедиальном гипоталамусе — ключевые регуляторы массы тела и расхода энергии. 

Гипоталамус  — небольшая область в промежуточном мозге, включающая в себя большое число групп клеток (свыше 30 ядер), которые регулируют нейроэндокринную деятельность мозга и гомеостаз организма. Гипоталамус связан нервными путями практически со всеми отделами центральной нервной системы, включая кору, гиппокамп, миндалину, мозжечок, ствол мозга и спинной мозг. Вместе с гипофизом гипоталамус образует гипоталамо-гипофизарную систему, в которой гипоталамус управляет выделением гормонов гипофиза и является центральным связующим звеном между нервной и эндокринной системами. Он выделяет гормоны и нейропептиды и регулирует такие функции, как ощущение голода и жажды, терморегуляция организма, половое поведение, сон и бодрствование (циркадные ритмы). Исследования последних лет показывают, что гипоталамус играет важную роль и в регуляции высших функций, таких как память и эмоциональное состояние, и тем самым участвует в формировании различных аспектов поведения.

Отрицательный энергетический баланс организма, вызванный ограничением потребления пищи или голоданием, ведет к уменьшению концентрации лептина, тогда как положительный, вызванный перееданием, повышает его уровень. Глюкокортикоиды, инсулин, эстрогены, ФНО- α , интерлейкин-1 (ИЛ-1) стимулируют синтез и секрецию лептина адипоцитами. Высокие уровни адренокортикотропного гормона, андрогенов, агонистов β-адренорецепторов, гормона роста и применение тиазолидиндионов тормозят выделение этого медиатора. 
  

Описана модель регуляции энергетического баланса организма посредством лептина с вовлечением гипоталамических анаболического (нейропептид Y) и катаболического (α-меланоцитостимулирующий гормон и кортикотропин-рилизинг гормон) путей. Лептин служит «липостатом», который, действуя через свои рецепторы, информирует мозг о состоянии энергетических запасов в жировой ткани и изменяет эфферентное звено энергетического гомеостаза.

При отрицательном энергетическом балансе возрастает уровень нейропептида Y в аркуатном и паравентрикулярном ядрах гипоталамуса. Секреция нейропептида Y вызывает гиперфагию и гиперинсулинемию. Отмечается параллельная активация гипоталамус-гипофиз-надпочечниковой системы с увеличением выброса в кровь кортикостероидов. Гиперинсулинемия стимулирует накопление жировой ткани, а повышенный уровень кортизола сдерживает утилизацию глюкозы. Комбинация гиперинсулинемии и гиперкортизолемии увеличивает продукцию адипоцитами лептина, повышенный уровень которого вызывает рост уровней монорибонуклеиновой кислоты кортикотропин-рилизинг гормона и проопиомеланокортина/α-меланоцитостимулирующего гормона/меланокортина в аркуатных ядрах гипоталамуса. Это в свою очередь ведет к уменьшению потребления пищи и снижению массы тела .

Если энергии избыток, то мозг дает команду сжечь излишки жира. Именно поэтому при нормальной работе гормона можно переедать и не набирать вес. А если мозг решает, что энергии мало, то мозг перестраивает обмен веществ таким образом, чтобы экономить энергию и получать как можно больше энергии из окружающей среды самым легким способом (режим дефицита). Итак, разберемся как работает лептин в режиме изобилия (когда мозг знает, что энергии у него достаточно).

Масса тела, обмен веществ, пищевое поведение 

1. Масса тела. Стимулирует сохраниение или уменьшение (при избытке) массы тела. Способствует снжению массы белого жира. Вызывает повышение скорости липолиза (расщепления жира) и уменьшение содержания триглицеридов в белой жировой ткани. Лептин также вызывает потерю веса, независимую от потребляемой пищи, через запуск термогенеза. 

2. Регуляция аппетита. Подавляет аппетит в головном мозге. Улучшает насыщение, предотвращает переедание. Считается, что он действует на гипоталамус, блокируя синтез и высвобождение нейропептида Y, вызывающего чувство голода. Взаимодействие лептина со специфическими рецепторами, расположенными в гипоталамической области, активирует выработку нервных импульсов, направленных в участки головного мозга, ответственные за регуляцию аппетита. 

4. Обмен веществ. Подавляет выделение инсулина. Нормализует и улучшает работу щитовидной железы. 

5. Усиливает расщепление жира клетками бурой жировой ткани (превращает жир в тепло). 

6. Стимулирует симпатическую нервную систему. Кроме того, действие лептина стимулирует симпатическую нервную систему и термогенез, путём разобщения процессов окисления (клеточного дыхания) и фосфорилирования (синтез молекул АТФ) в митохондриях белой жировой ткани. 

Влияние лептина на психику и поведение. 

1. Усиливает двигательную активность и выносливость. Один из возможных механизмов: повышение печеночного глюкогенолиза и захвата глюкозы скелетными мышцами. 

2. Улучшает настроение, обладает противодепрессивным эффектом. Уровень тревоги депрессии увеличивается, как правило, тогда, когда в организме понижено содержание лептина. 

3. Увеличивает стрессоустойчивость, уменьшает тревожность. По мнению ученых, причиной выявленной взаимосвязи служит способность лептина угнетать депрессивное поведение посредством стимуляции секреции мозгового нейротрофического фактора в гиппокампе, а также оказывать противотревожный эффект путем угнетения дофаминергических нейронов срединных структур головного мозга. Про дофамин и лептин мы будет писать отдельно. 

Прочее влияние лептина на здоровье. 

1. Разнообразное влияние на здоровье: укрепление костей, разжижение крови и др. Работа щитовидной железы, состояние печени и др. Будет писать потом подробнее.

2. Половая сфера. Усиливает либидо, регулирует месячные и репродуктивную функцию (способность беременеть). Лептин так же контролирует способность забеременеть у женщин. Если женщина устойчива к лептину, у неё будут большие проблемы, если она захочет забеременеть. Пример: синдром поликистозных яичников, анорексия, истощение, проблемы с беременностью при депрессиях. У мужчин влияет на уровень тестостерона. Кроме аппетита и метаболизма лептин также регулиру­ет уровень тестостерона. В журнале Archives of Andrology приводятся результаты обсле­дования 77 мужчин в возрасте от 20 до 60 лет. Целью экспе­римента было выяснение фак­торов, влияющих на подавле­ние функции выработки тестостерона. После тщатель­ного анализа выяснилось, что подавление тестостерона тес­но связано с индексом массы тела (ИМТ), окружностью та­лии, резистентностью к инсу­лину и высоким уровнем лептина

Участие лептина в ряде болезней

3. Связан с развитием метаболического синдрома: сахарный диабет, артериальная гипертензия и др. Изменения чувствительность к лептину предшествуют развитию инсулинорезистентности.Установлено, что связь между количеством лептина и заболеваниями сердечно-сосудистой системы существует вне зависимости от других факторов риска, таких как курение, наличия высокого уровня холестерина и высокого кровяного давления и обусловлена влиянием лептина на эластичность артерий. Кроме того, высокий уровень лептина создает высокую вероятность тромбоза: в результате особого взаимодействия между лептином и рецепторами к нему, расположенными на тромбоцитах, ответственных за свертываемость крови, стимулируется тромбообразование. 

Лептин и масса тела: все сложно. 

Нарушения лептина далеко не всегда связаны с избыточной массой тела. Наоборот, большинство исследований показывают, что может быть нарушение даже при нормальной и пониженной массе тела, т.е. в режим дефицита можно перейти и с нормальной массой тела. 

Кроме того, у многих людей может быть т.н. «невидимый живот» - это висцеральный жир, избыток которого с дефицитом мышечной массы дает нормальную массу тела. 

Так, исследователи установили, что среди заболеваний, спровоцированных низким содержанием лептина, есть такие серьезные, как нервная анорексия, функциональная гипоталамическая аменорея, при которой у женщин прекращаются менструации, даже несмотря на нормальный вес. Нарушение концентрации лептина влияют и на психическое здоровье, причем это тоже может быть при нормальном весе! 

Анализ корреляции уровня лептина и грилина с результатами психологического тестирования продемонстрировал наличие сильной обратной связи между концентрацией лептина и баллами, набранными обследуемыми по HAM-D, HAM-A и PSS (шкалы депрессии и тревожности). Эта корреляция не зависела от индекса массы тела (ИМТ). Таким образом, режим дефицита и изобилия – это универсальный рабочий инструмент настройки энергетического статуса вне зависимости от массы тела.