Obecnie, otyłość to jedna z najczęściej występujących chorób przewlekłych o złożonej etiologii, powodującej rozwój zaburzeń metabolicznych i niemetabolicznych. Patologie indukują progresywne obniżenie parametrów jakości życia, a w perspektywie długofalowej korelują z istotnym wzrostem wskaźników śmiertelności oraz redukcją prognozowanej długości życia. Niniejszy artykuł szczegółowo omawia etiologię i klasyfikację otyłości, a także patomechanizm rozwoju jej powikłań metabolicznych. Artykuł otwiera trzyczęściowy cykl publikacji na temat otyłości. W kolejnych artykułach zaprezentowane zostaną konsekwencje otyłości oraz rola metod farmakologicznych i niefarmakologicznych, a także innych nowoczesnych strategii leczenia.
W świetle sformułowanej w 1962 roku przez Jamesa Neela hipotezy oszczędnego genotypu (Thrifty Gene Hypothesis), wysoka efektywność akumulacji tkanki tłuszczowej stanowiła kluczowy mechanizm adaptacyjny, warunkujący przetrwanie gatunku w toku filogenezy. Paleolityczny tryb życia, oparty na koczownictwie i intensywnym wydatkowaniu energetycznym, przebiegał w warunkach chronicznego niedoboru oraz nieprzewidywalności zasobów pokarmowych. W tak rygorystycznym środowisku wykształcenie szlaków metabolicznych pozwalających na priorytetowe deponowanie nadwyżek energetycznych w postaci tkanki tłuszczowej stało się imperatywem biologicznym. Jednocześnie dobór naturalny marginalizował mechanizmy sprzyjające szybkiej redukcji tych zasobów, gdyż w realiach cyklicznego głodu nadmierna mobilizacja rezerw energetycznych drastycznie obniżała szanse na przeżycie. Ta utrwalona ewolucyjnie asymetria metaboliczna – faworyzująca gromadzenie energii nad jej utratę – pełniła rolę strategicznej polisy ubezpieczeniowej. Współcześnie jednak, w dobie powszechnej hipodynamii oraz nieograniczonego dostępu do wysokoprzetworzonej żywności o dużej gęstości energetycznej, te niegdyś protekcyjne mechanizmy wchodzą w konflikt z nowoczesnym środowiskiem (zjawisko niedopasowania ewolucyjnego), stając się jedną z głównych przyczyn globalnej epidemii otyłości.
Czym jest otyłość?
Zgodnie z definicją WHO otyłość to zaburzenie systemu regulacji masy ciała, objawiające się nadmiernym i nieprawidłowym nagromadzenie tkanki tłuszczowej w organizmie człowieka, wywołującym pogorszenie stanu zdrowia.
Kiedy nadwaga staje się otyłością?
Nadwaga stanowi system ostrzegawczy organizmu. Masa ciała jest wyższa niż norma, co zaczyna wpływać na funkcjonowanie organizmu, ale zazwyczaj nie wywołuje jeszcze ciężkich zaburzeń metabolicznych. Otyłość jest chorobą przewlekłą, klasyfikowaną w ICD-10 (ang. International Classification of Diseases) pod kodem E66.
BMI, obwód talii i skład ciała – jak ocenia się otyłość?
Standardem w ocenie stanu odżywienia populacji jest wskaźnik masy ciała (BMI, ang. body mass index), opisującym stosunek masy ciała [kg] do wzrostu [cm]. Zgodnie z tym parametrem wyróżnia się następującą klasyfikację:
- BMI < 18,5 kg/m2 – rozpoznaje się niedowagę.
- BMI wynoszącym 18,5 – 24,9 kg/m2 – określa się prawidłową wagę.
- BMI wynoszącym 25-29,9 kg/m2 – rozpoznaje się nadwagę.
- BMI wynoszącym >30 – rozpoznaje się otyłość.
– I stopnia 30- 34,9 kg/m2
– II stopnia 35-39,9 kg/m2
– III stopnia >40 kg/m2
Powyższy podział nie dotyczy sportowców ze względu na wysoką masę mięśniową. W skriningu otyłości dopuszcza się również pomiar obwodu talii (u Europejczyków rasy białej, otyłość > 80 cm u kobiet; >94 cm u mężczyzn) oraz wskaźnik talia/biodro (stosunek obwodu talii do obwodu bioder, WHR otyłość >0,8 u kobiet, a u mężczyzn >1,0). Warto także przeprowadzić analizę składu ciała metodą impedancji bioelektrycznej (BIA, ang. bioelectrical impedance). Pomiar pozwala na przybliżoną ocenę zawartości tkanki mięśniowej, tłuszczowej, całkowitej ilości wody w organizmie, BMI oraz wieku biologicznego. Metoda umożliwia określenie odsetka tkanki tłuszczowej w organizmie (nadwaga 30-34,9% u kobiet, 20-24,9% u mężczyzn; otyłość >35% u kobiet, >25% u mężczyzn). W badaniach naukowych wykorzystuje się natomiast metody obrazowania DXA, TK i MR.
Typy otyłości
Do najpowszechniej opisywanych w literaturze typów otyłości zaliczają się: gynoidalny (powszechnie znany jako typ gruszka, udowo-pośladkowy) i androidalny (powszechnie znany jako typ jabłko, brzuszny, trzewny, wisceralny). Zostały wydzielone ze względu na odmienne rozmieszczenie tkanki tłuszczowej. Typ otyłości można sprawdzić wykonując pomiar obwodu talii. Obwód talii > 0,8 u kobiet i > 0,94 u mężczyzn jest definiowany jako androidalny, związany z większym ryzykiem pojawienia się chorób metabolicznych (wystąpienia cukrzycy t.II, nadciśnienia tętniczego, choroby wieńcowej, powikłań związanych z ciążą, zabiegami chirurgicznymi). Adipocyty (komórki tłuszczowe) trzewne wykazują wysoką aktywność metaboliczną. Mobilizacja depozytów tkanki podskórnej okolicy brzusznej i tkanki tłuszczowej na skutek lipolizy prowadzi do uwalniania wolnych kwasów tłuszczowych (FFA). Istnieje hipoteza uwzględniająca znaczenie krążenia wrotnego. Uważa się, że FFA oraz cytokiny prozapalne trafiają do żyły wrotnej, a następnie do wątroby. Zwiększa to ryzyko rozwoju insulinooporności i hipertriacyloglicerolemii (zwiększony poziom triacylogliceroli we krwi). W otyłości gynoidalnej, FA uwolnione z depozytów trafiają do krążenia ogólnego, dzięki czemu negatywny wpływ na funkcjonowanie wątroby jest mniejszy.
Otyłość można podzielić na pierwotną i wtórną. Stanowiąca ≈90% przypadków otyłość pierwotna wynika z nadmiernego spożywania pokarmu, podczas gdy wtórna może być wynikiem: niektórych endokrynopatii; genetycznie uwarunkowanych zaburzeń genetycznych, uszkodzenia podwzgórza lub zastosowanego leczenia.
Dodatkowo, w oparciu o różnorodność odpowiedzi adipocytów na bodźce lipogenetyczne wyróżnia się otyłość hipertroficzną (zmianie ulega tylko objętość komórki tłuszczowej), hiperplastyczną (zmianie ulega ilość komórek tłuszczowych) oraz mieszaną hipertroficzno-hiperplastyczną.
Dlaczego otyłość została uznana za chorobę przewlekłą?
Według WHO choroby przewlekłe to schorzenia, charakteryzujące się długim czasem trwania, powolnym rozwojem oraz często nieuleczalnym przebiegiem. W oparciu o powyższą definicję otyłość jest uważana za chorobę przewlekłą o złożonej etiologii, w przypadku której nie obserwuje się samoistnego ustępowania, a w przypadku redukcji zwiększone ryzyko nawrotów.
Najczęstsze przyczyny otyłości
Ośrodki głodu i sytości
Ośrodki kontrolujące apetyt, wydatkowanie energii oraz wielkości masy ciała ulokowane są w podwzgórzu. Obejmują ośrodek sytości oraz ośrodek pobudzający łaknienie, które są ze sobą wzajemnie skorelowane. Pobudzenie jednego wywołuje natychmiastową inhibicję drugiego. W obrębie ośrodka głodu wyróżniamy grupę specyficznych neuronów pobudzających łaknienie tzw. oreksygenne (wytwarzające neuroprzekaźniki: NPY-neuropeptyd Y, AgRP-białko agouti). W obrębie ośrodka sytości zlokalizowane są neurony zwiększające uczucie sytości i hamujące przyjmowanie pożywienia tzw. anoreksygenne (wytwarzające neuroprzekaźniki: α MSH- α-melanotropowy, CART- transkrypt regulowany kokainą i amfetaminą). Reakcje obwodowe są wyzwalane poprzez przekaźniki wtórne oreksogenne: hormon koncentrujący melaninę MSH, oreksyny A i B oraz anoreksogenne: tyroksynę i glikokortykosteroidy. Istotne są również serotonina i dopamina. Istnieje wiele złożonych pętli regulacyjnych. Jedna z nich obejmuje następujący szlak aktywacyjny: w obecności braku pokarmu żołądek wydziela grelinę, która wpływa na ośrodek oreksogenny. Po zjedzeniu posiłku dochodzi do sekrecji m.in. cholecystokininy i peptydu YY, powodujących uczucie sytości. Powyższa pętla stanowi element sygnalizacji krótkoterminowej. Do długoterminowych regulatorów poziomu tkanki tłuszczowej należą leptyna i insulina. Leptyna jest hormonem peptydowym wytwarzanym przez tkankę tłuszczową. W dobrze funkcjonującym organizmie, po spożyciu nadmiernej ilości pokarmu, układ leptynowy powoduje zwiększenie wydatkowania energii (chęć aktywności fizycznej) oraz zmniejszenie apetytu. W przypadku zwiększonej utraty tkanki tłuszczowej dochodzi do pobudzania ośrodka głodu, w celu wyrównania strat. Ten mechanizm sprzyja utrzymaniu stabilnej masy ciała. Insulina również pobudza ośrodek sytości. U osób otyłych rozwija się oporność na leptynę i insulinę, co staje się bezpośrednią przyczyną dalszego przybierania na wadze i problemów ze schudnięciem.
Neurohormonalna regulacja głodu i sytości jest więc niezwykle złożonym procesem. Wielopoziomowy charakter tych mechanizmów sprawia, że istnieje wiele potencjalnych czynników, które mogą warunkować rozwój otyłości.
Czynniki genetyczne
Szacuje się, że około 600 genów może wpływać na niekontrolowane gromadzenie tkanki tłuszczowej. Zmiany obserwuje się już we wczesnym dzieciństwie. Otyłość może wiązać się z mutacją w pojedynczym genie (monogenowa). W efekcie dochodzi do braku syntezy białek, hormonów, receptorów lub wytwarzania ich niefunkcjonalnych wersji. Do tego typu zalicza się mutację genu leptyny, receptora leptyny, receptora melanokortyny typu 4 (MC4R), proopiomelanokortyny (POMC) czy prokonwertazy 1 (PCSK1). Otyłość zespołowa wynika natomiast z kumulacji rzadkich zespołów chorobowych. Do najczęstszych należą: zespół Pradera i Williego oraz zespół Bardeta i Biedla. Towarzyszyć im może obecność wad rozwojowych, zaburzeń hormonalnych oraz niepełnosprawność intelektualna.
Czynniki środowiskowe i behawioralne
Środowisko w istotny sposób kształtuje codzienne nawyki, te zaś bezpośrednio przekładają się na jakość zdrowia i życia. Współczesność charakteryzuje się powszechną dostępnością wysoko przetworzonej żywności o dużej gęstości energetycznej i niskiej zawartości błonnika. Postępująca urbanizacja oraz rozwój infrastruktury transportowej skutecznie ograniczają spontaniczną aktywność fizyczną, a problem ten potęgują długie godziny pracy, przewlekły stres oraz system zmianowy. Dodatkowo przenoszenie głównych posiłków na pory wieczorne pozostaje w głębokiej sprzeczności z naturalnym zegarem biologicznym, zaburzając m.in. dobowy rytm wydzielania insuliny. Wszystkie te czynniki tworzą środowisko silnie obciążone, w którym utrzymanie homeostazy metabolicznej staje się poważnym wyzwaniem.
Czynniki psychogenne
Czynniki emocjonalne (np. niska samoocena, obniżenie nastroju) mogą prowadzić do nadmiernego spożywania pokarmów, które stymulują neuroprzekaźniki układu nagrody w mózgu. Powoduje to chwilową poprawę nastroju oraz redukcję napięcia emocjonalnego. Wyróżnia się także zaburzenia odżywiania związane z przejadaniem się, takie jak: zaburzenia z napadami objadania się (zespół kompulsywnego jedzenia, BED, ang. binge eating disorder) oraz zespół jedzenia nocnego (nocne objadanie się, NES, ang. night eating syndrome), które niekontrolowane i nieleczone mogą prowadzić do dodatniego bilansu energetycznego. Ostatnim czynnikiem psychogennym jest uzależnienie od jedzenia. Do jego rozpoznania stosuje się takie same kryteria diagnostyczne jak w przypadku innych substancji uzależniających (alkohol, narkotyki).
Czynniki hormonalne
Nadmierny apetyt często towarzyszy chorobom przebiegającym z zaburzeniami wydzielania hormonalnego. Obserwuje się go m.in. u pacjentów z zespołem Cushinga, pierwotną lub wtórną niedoczynnością tarczycy, rzekomą niedoczynnością przytarczyc, niedoborem hormonu wzrostu, a także z hipogonadyzmem.
Czynniki chorobowe
Guzy, zapalenia, urazy oraz operacje podwzgórza mogą wpłynąć na funkcjonowanie ośrodków głodu i sytości i rozwój hiperfagii (otyłość podwzgórzowa).
Skutki stosowanego leczenia innych jednostek chorobowych
Skutki uboczne wielu powszechnie stosowanych leków obejmują pobudzenie apetytu. Do takich leków zaliczają się: glikokortykosteroidy, leki przeciwdepresyjne, insulinę, pochodne sulfynylomocznika, niektóre leki przeciwpadaczkowe, niektóre β- blokery i inne.
Rola tkanki tłuszczowej w organizmie
Tradycyjnie tkankę tłuszczową uznaje się przede wszystkim za magazyn energii. Jednak odkrycia z przełomu XX wieku dowiodły, że równie ważną rolą jest sekrecja substancji biologicznie czynnych (adipokin). Związki te wykazują szerokie spektrum działania i odpowiadają za regulację metabolizmu, gospodarki energetycznej oraz funkcjonowanie układu odpornościowego. Jednym z takich związków jest wspomniana wcześniej leptyna, która fizjologicznie kontroluje odczuwanie głodu i sytości, a także wpływa na układ immunologiczny. Z kolei adiponektyna to hormon poprawiający insulinowrażliwość oraz inhibitor czynnika transkrypcyjnego NFκB. Przeciwstawne działanie wykazuje rezystyna, która nasila insulinooporność oraz pobudza w wątrobie procesy glukoneogenezy i glikogenolizy. Kolejnym ważnym związkiem jest wisfatyna, która wiąże się z receptorem insulinowym w miejscu innym niż sama insulina, powodując obniżenie poziomu glukozy we krwi. W konsekwencji nadmierna ilość trzewnej tkanki tłuszczowej prowadzi do dysfunkcji hormonalnej, której negatywne skutki dotykają cały organizm.
Skutki dysfunkcji hormonalnej i inicjacja procesów zapalnych
Nagromadzone depozyty tkanki tłuszczowej ulegają niedokrwieniu i niedotlenieniu. Inicjuje to kaskadę reakcji, której skutkiem jest migracja i transformacja monocytów do makrofagów. Makrofagi i adipocyty zaczynają wydzielać cytokiny prozapalne (TNFα, IL- 6). Utrzymujący się stan zapalny indukuje zmiany w wydzielaniu adipokin. Dochodzi do zwiększonego uwalniania leptyny, rezystyny i wisfatyny oraz zmniejszonego wydzielania adiponektyny. Czynniki prozapalne obniżają wrażliwość tkanki tłuszczowej na insulinę, zaburzając tym samym proces lipogenezy i stymulując lipolizę. Aktywacja lipazy lipoproteinowej, prowadzi do zwiększenia ilości wolnych kwasów tłuszczowych (FFA) we krwi. Nadmiar FFA gromadzi się w wątrobie i mięśniach szkieletowych. Efektem tego jest upośledzenie czynności wątroby (zwiększona glukoneogeneza, zwiększona synteza triglicerydów, zmniejszenie syntezy frakcji HDL) oraz apoptoza komórek mięśni – miocytów. Następstwem insulinooporności jest kompensacyjna hiperinsulinemia. Przewlekły stan zapalny, dysfunkcja hormonalna i insulinooporność są kluczowe w rozwoju dalszych powikłań metabolicznych.
Podsumowanie
W pierwszej części naszego cyklu przyjrzeliśmy się otyłości od samych podstaw – od kryteriów jej klasyfikacji i metod pomiaru, po złożone, wieloczynnikowe podłoże stojące za jej rozwojem. Szczególną uwagę poświęciliśmy ukrytemu, komórkowemu obliczu tej choroby. Przeanalizowaliśmy patomechanizm powikłań metabolicznych, pokazując, jak nadmiar tkanki tłuszczowej inicjuje przewlekły stan zapalny oraz dysfunkcję hormonalną, co w konsekwencji prowadzi do rozwoju groźnej dla zdrowia insulinooporności.
Co przed nami? W kolejnych artykułach z serii… Zrozumienie mechanizmów rządzących otyłością to dopiero pierwszy krok do skutecznej walki z tą globalną epidemią. Już w kolejnych artykułach z tego cyklu przyjrzymy się bliżej powikłaniom otyłości oraz przedstawimy współczesne standardy leczenia. Śledź nasz cykl, aby dowiedzieć się więcej.
Literatura:
- Gajewski, P., Jaeschke, R., (2024). red. Interna Szczeklika 2024. Medycyna Praktyczna; 2024
- Ferrier, D. R., (2018). Biochemia (wyd. 1 polskie, red. nauk. D. Chlubek). Edra Urban & Partner.
- Brzozowski, T., (2019). Fizjologia człowieka. Konturek. Edra Urban & Partner.
- Maśliński, S., & Ryżewski, J. (2013). Patofizjologia. T.1; T. 2. Wydawnictwo lekarskie PZWL
- https://neuroexpert.org/encyklopedia/podwzgorze/