肥胖会对大脑产生什么影响？

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关键词：肥胖症，脑科学

近年来肥胖症逐渐增多，已经影响到不同类型人群的健康。肥胖症是由环境和遗传学之间复杂的相互作用造成的。全球肥胖的主要原因之一是从高脂肪饮食中摄入过多能量。

最近的研究表明，中年时期体重指数(BMI)增加不仅会增加糖尿病和心血管疾病等代谢疾病的风险，还会增加晚年痴呆和其他认知障碍的风险。据推测，肥胖症是一种慢性低度炎症，会出现氧化应激增加等现象。氧化应激的过度表达会损害细胞结构，导致血管完整性发生变化，出现大脑胰岛素抵抗和灰质体积减少等现象。

图1 肥胖导致的主要风险和常见慢性疾病的途径(图源zhuanlan.zhihu.com)

02肥胖是神经炎症吗?

在病理生理水平上，高脂肪饮食会对神经内分泌和神经元通路产生负面影响，诱发炎症会干扰受损的神经瘦素和胰岛素信号通路，导致中枢瘦素和胰岛素抵抗，从而导致食物摄入和能量消耗的失衡。

体内平衡系统可以调节下丘脑的能量平衡，它将神经、营养信号与来自小肠、胰腺、肝脏、脂肪组织和脑干的激素信号整合在一起。它们通过调节下丘脑和脑干回路来调节食物摄入，以维持动态能量平衡水平。这一体内平衡系统的功能障碍可能导致肥胖的发展，大脑奖赏系统的缺陷可能也与此有关。

大脑奖赏系统在饮食行为中起重要作用，在一个动物模型中，生长期间的高热量饮食(HFD)和高蔗糖使这些大鼠在成年后容易倾向于高热量饮食，并通过上调肝脏中的过氧化酶激活受体来增加能量摄入。瘦素和胃饥饿素等对中脑多巴胺系统产生刺激作用，增加对食物的奖励价值。也就是说，高热量饮食激活了大脑奖赏系统，胃饥饿素通过调节对食物的喜好来影响进食行为。

图2 胃饥饿素的作用(图源aboluowang.com)

03母体肥胖在控制成人饮食中的作用

大脑发育从胎儿期延续到婴儿期，因此在产前和产后发育期间摄入过多的能量会损害大脑功能，破坏正常大脑功能，特别是那些控制饮食行为的功能。

在实验动物中，肥胖是通过诱导结构和功能的改变从而导致体重改变，这是由胎儿的代谢障碍或大脑功能障碍引起的。在断奶期间，高热量饮食会增加神经炎症、产生氧化应激反应，并降低啮齿动物的记忆灵活性。从交配前到哺乳期，喂养小鼠高热量食物可能会使后代海马体的脂质过氧化增加，神经活动减少。肥胖可能会导致妊娠后的认知功能障碍，高热量饮食会影响海马体瘦素受体表达，从而导致肥胖(图3)。

​图3 母亲肥胖对大脑功能影响的机制

04肥胖在诱发脑部疾病中的作用

流行病学研究和啮齿类动物实验都发现，胰岛素抵抗会导致认知功能下降。此外，在过去的二十年中，更多的研究集中在观察高热量饮食认知效应的细胞机制上。主要的细胞机制包括胰岛素抵抗、发育障碍、膜功能缺陷、氧化应激、炎症以及血管化改变。

​图4 胰岛素抵抗(图源gylwyy.com)

在人类中，体重增加与大脑皮层的神经炎症密切相关。此外，慢性促炎状态可能会影响下丘脑黑皮质素神经元的线粒体功能，导致中枢葡萄糖感应和脑胰岛素抵抗等问题，降低胰岛素受体的结合能力(表1)。

表1 肥胖对啮齿动物大脑结构和功能的影响

​一项关于35442名精神疾病患者的研究如下，研究者通过功能性神经成像扫描对超重、肥胖与血液流动、大脑活动的关系进行了比较，并且为体重指数和灰质体积减少之间的关系提供了神经生物学证据。

成人肥胖与额叶前部、眶额叶、下丘脑、基底神经节、辅助运动区、外侧枕叶皮层、小脑等各区域的灰质区体积成反比，与年龄无关。胰岛素水平的升高，可能导致高糖代谢反应。外周胰岛素抵抗与患有肥胖、糖尿病患者的轻微认知缺陷有关(表2)。

表2 肥胖对人类大脑结构和功能的影响

05结论

在动物实验中，肥胖会对它们的早期发展产生影响，包括神经炎症和氧化应激反应，这可能会扰乱下丘脑的正常代谢。虽然这些变化可能是可逆的，但它们的分子机制仍不清楚，所以今后要继续研究这些机制是否也存在人类中，要重视肥胖给人类带来的危害作用。

图5 过量进食对大脑和认知功能影响的假想相互作用

原文链接：AL-Dalaeen, A., & AL-Domi, H. (2022). Does obesity put your brain at risk? Diabetes & Metabolic Syndrome: Clinical Research & Reviews, 16(3), 102444-102450.

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