Od leptyny do greliny. Koniec z efektem jo-jo!

Kilka lat temu zespół hiszpańskich lekarzy zebrał grupę 105 dwudziesto- i trzydziestokilkuletnich ludzi z nadwagą. U wszystkich tych osób zastosowano ośmiotygodniową dietę o ograniczonej kaloryczności. Na początku wyglądało na to, że jest ona skuteczna. Członkowie grupy stracili przeciętnie około 5 proc. masy ciała, co oznaczało, że każda osoba ważąca około 76 kg schudła ponad 4 kg. Pierwotnie eksperyment przebiegał więc pomyślnie.

Cztery miesiące później naukowcy ponownie zgromadzili uczestników badania, aby sprawdzić, czy utrzymali wagę. Byli skonsternowani, kiedy odkryli, że dużej liczbie osób na powrót przybyły wszystkie stracone kilogramy. Kiedy lekarze przeprowadzili dalsze badania, pojawił się ważny trop wskazujący na to, dlaczego tak wielu uczestników doznało owego efektu jo-jo. Nie chodziło o to, że badana grupa nie przestrzegała diety.

Ściśle mówiąc, właściwie nie miało to wiele wspólnego ze spożywanym pokarmem. Organizmy uczestników nie rozpoznawały już właściwości pożywienia. Ich hormonalne termostaty tłuszczowe działały na pełnych obrotach, lecz funkcjonowały nieprawidłowo, nie wysyłały bowiem do mózgu prawidłowych informacji na temat pokarmu.

U osób, które powróciły do swojej wagi, hiszpański zespół odkrył podwyższony poziom hormonu o nazwie leptyna i obniżony poziom innego hormonu o nazwie grelina. Na tej podstawie naukowcy wywnioskowali, że te powiązane z apetytem związki mogą odgrywać istotną rolę w odzyskiwaniu kilogramów po diecie.

Nowo odkryte hormony

Oba hormony, odkryte w latach 90. ubiegłego wieku, to czynniki regulujące apetyt i poziom tłuszczu. Leptyna - wytwarzana w zgromadzonych komórkach tłuszczowych (tkance tłuszczowej) - jest właściwie hormonem białkowym krążącym po krwiobiegu w celu sygnalizowania mózgowi poziomu paliwa w organizmie i informowania go, czy dostarcza ono odpowiedniej ilości energii.

Kiedy kończymy posiłek, leptyna jest uwalniana z zapasów tłuszczu do krwiobiegu. Ostatecznie dociera do mózgu, aby dostarczyć mu wiadomość o tym, że jesteśmy najedzeni, a organizm ma teraz pewną ilość dostępnej energii.

W rezultacie leptynę można by nazwać regulatorem tłuszczu. Hormon ten stale informuje mózg, czy odczuwamy głód i jaka ilość tłuszczu znajduje się obecnie w naszym organizmie, podobnie jak wskaźniki na desce rozdzielczej w samochodzie pokazują, ile benzyny pozostało w baku.

Jak to ujmuje Robert H. Lustig, profesor pediatrii na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Francisco i specjalista w dziedzinie otyłości, leptyna to nie hormon tłuszczowy, lecz "głodowy", który jest wytwarzany, aby informować mózg, że potrzebujemy więcej jedzenia.

Kiedy poziom leptyny wzrasta, apetyt słabnie i czujemy się najedzeni.

Zwiększa się również tempo przemiany materii. Mózg uznaje, że ilość pokarmu i tłuszczu jest wystarczająca do normalnego funkcjonowania organizmu. To z kolei przywraca poziom leptyny do normy. Wówczas jedzenie traci swój urok i nie smakuje tak dobrze, co pomaga sygnalizować, że zjedliśmy już wystarczająco dużo.

Przemiany te normują również przemianę materii w organizmie, co pozwala spożywać normalne ilości pokarmu i umożliwia zachodzenie złożonych energochłonnych procesów, takich jak dojrzewanie płciowe i ciąża.

Kiedy przechodzimy na dietę i tracimy tłuszcz, organizm naturalnie wytwarza mniej krążącej po krwioobiegu leptyny. W konsekwencji kiedy jej poziom spada poniżej pewnej wartości, mózg uznaje, że głodujemy, i podejmuje szereg inicjatyw w celu przywrócenia homeostazy (równowagi) energetycznej. Do najbardziej podstawowych z tych działań należy stymulacja nerwu błędnego biegnącego od mózgu do jamy brzusznej i kierującego magazynowaniem energii, który spowoduje zwiększenie apetytu.

W trakcie trwania diety często mamy zbyt mało krążącej po krwiobiegu leptyny. W jednym z prowadzonych na niewielką skalę badań z wykorzystaniem funkcjonalnego magnetycznego rezonansu jądrowego (ang. functional magnetic resonance imaging, fMRI) naukowcy dowiedli, że otyli ochotnicy, którzy stracili 10 proc. masy ciała, wykazali również zmiany w zakresie aktywności nerwów w obrębie całego mózgu w odpowiedzi na wizualne sygnały dotyczące żywności. Wskazuje to na stan niedoboru leptyny.

Leptyna reguluje również tempo rozkładu tłuszczu. Kiedy jej poziom wzrasta, przyspiesza również jego metabolizm. Kiedy jesteśmy na diecie i stężenie tego hormonu obniża się, to samo dzieje się z tempem przemian tłuszczowych.

Często to właśnie dlatego osoby odchudzające się docierają do etapu stagnacji w procesie utraty masy ciała.

W przekonaniu, że znajduje się w stanie głodu, organizm uruchamia rodzaj trybu awaryjnego i spowalnia wszystkie fizjologiczne procesy w celu maksymalnego wykorzystania pozostałej mu energii.

Oponent leptyny

Inny istotny dla regulacji tłuszczu hormon poza leptyną to czynnik o nazwie grelina. Ten żołądkowy peptyd stymuluje wydzielanie hormonu wzrostu i zwiększa ilość tłuszczu w organizmie. Stąd jego nazwa - "ghre" to indoeuropejski przedrostek będący odpowiednikiem słowa "wzrost". Japońscy odkrywcy hormonu wybrali ją prawdopodobnie z powodu roli greliny jako peptydu uwalniającego hormon wzrostu.

Wytwarzana głównie przez komórki nabłonka żołądka grelina jest odpowiednikiem leptyny. Poziom tego hormonu podnosi się przed posiłkami, a spada po jedzeniu. Grelina oddziałuje na receptor znajdujący się w przysadce mózgowej, która jest umiejscowiona u podstawy mózgu, niedaleko podwzgórza - i kontroluje wydzielanie hormonu wzrostu z jej przedniego płata w celu stymulacji wzrostu.

Poprzez bezpośrednie działanie na przysadkę mózgową grelina wpływa również na różne elementy układu nerwowego, biorące udział w kontroli apetytu, które znajdują się w obrębie podwzgórza. Hormon ten wydaje się centralnie zaangażowany w regulację energii w organizmie.

Faktycznie - im wyższy poziom greliny, tym większy głód odczuwamy. Jej stężenie osiąga szczytową wartość przed posiłkami, a po ich zjedzeniu obniża się.

Chociaż naukowcy wykorzystują hormon wzrostu od 25 lat, grelinę odkryto dopiero w późnych latach 90. ubiegłego wieku. W pewnym badaniu na zwierzętach wstrzyknięta szczurom gwałtownie pobudziła ich zachowania związane z poszukiwaniem pożywienia i spowodowała zwiększenie masy ciała. Pomimo przeprowadzania serii testów laboratoryjnych i wiedzy na temat głównej roli greliny w regulacji wzrostu, którą odgrywa poprzez stymulację wydzielania hormonu wzrostu, wciąż pojawia się szereg pytań bez odpowiedzi.

Dotyczą one precyzyjnego określenia jej udziału w kontroli apetytu. W pewnym przeprowadzonym na niewielką skalę badaniu klinicznym naukowcy zastosowali schemat grup naprzemiennych. Najpierw podali dziewięciu zdrowym ochotnikom grelinę we wlewach dożylnych i poprosili ich o wybór jedzenia z bufetu.

Następnie powtórzono ten eksperyment, lecz tym razem podano uczestnikom dożylny wlew soli fizjologicznej (słonej wody). Badania wykazało, że ochotnicy spożywali wyraźnie więcej pokarmu, gdy aplikowano im grelinę, a ponadto osiągnęli po niej wyższe notowania w testach apetytu.

Naukowcy zaobserwowali również, że przewlekle otyli ludzie mają o wiele wyższy poziom greliny w organizmie, niż ci o normalnej masie ciała. Ponadto stężenie tego hormonu wydaje się powiązane z rytmem okołodobowym, który jest zaburzony u osób otyłych. Chroniczny brak snu zwiększa produkcję greliny, a więc również stymuluje apetyt.

Właściwie wydaje się, że w regulacji apetytu istnieje subtelne, być może nawet konkurencyjne wzajemne oddziaływanie pomiędzy leptyną a greliną. Np. we wspomnianym powyżej eksperymencie na szczurach wstrzyknięcie greliny blokowało również wywoływane przez leptynę ograniczenie zachowań związanych z poszukiwaniem pożywienia.

Niewystarczająca ilość snu wpływa na poziom zarówno leptyny, jak i greliny we krwi, a także na nasilenie głodu i apetytu u mężczyzn.

Leptynooporność

Osoby z nadwagą, podobnie jak uczestnicy wspomnianego hiszpańskiego badania, którzy odzyskali stracone kilogramy, zmagają się z problemem określanym jako leptynooporność. Przypomina on insulinooporność w przebiegu cukrzycy typu 2, kiedy trzustka produkuje duże ilości insuliny, jednak organizm nie potrafisobie z nimi należycie poradzić. Leptynooporność pojawia się, kiedy mózg nie rozpoznaje już podwyższonego poziomu krążącego po krwiobiegu hormonu.

W takim przypadku mimo dużych ilości leptyny i zmagazynowanego tłuszczu według mózgu poziom tego hormonu jest niski. Z tego powodu sądzi on, że organizm głoduje, więc pobudza uczucie głodu bez względu na to, jak wielkie są pokłady tłuszczu. Jedzenie smakuje nawet lepiej niż zwykle, co oznacza jego spożywanie w większych ilościach.

Cała grupa uczestników hiszpańskiego badania, która odzyskała większość utraconych kilogramów, miała pewną wspólną charakterystyczną cechę fizjologiczną. Poziom krążącej po krwiobiegu leptyny pozostawał u tych osób wyższy niż u pozostałych. Co ciekawe, uczestnicy, którzy powrócili do poprzedniej wagi, nie mieli podwyższonego poziomu insuliny we krwi. Wskazuje to na fakt, że to raczej leptynooporność, a nie insulinooporność, najbardziej przyczynia się do przybierania na wadze, chociaż możliwy jest pewien związek pomiędzy tymi dwoma stanami.

Naukowcy z Harvard Medical School odkryli niedawno, że leptynooporność powodują zaburzenia retikulum endoplazmatycznego - białkotwórczej części komórek mózgowych, która wytwarza, syntezuje i wysyła proteiny do komórek. Według Umuta Ozcana, naukowca z Children’s Hospital Boston, kiedy dochodzi do nieprawidłowości w tym procesie (stan znany jako stres retikulum endoplazmatycznego) mózg staje się głuchy na sygnały leptyny, co skutkuje spowolnieniem wytwarzania białek.

We wcześniejszych badaniach Ozcan odkrył, że stres retikulum endoplazmatycznego był powiązany z cukrzycą typu 2 i insulinoopornością. W badaniach na zwierzętach u myszy, u których zastosowano dietę wysokotłuszczową, pojawiły się oznaki tego stanu w podwzgórzu - głównym regionie mózgu otrzymującym sygnały ze strony leptyny.

W jeszcze innym badaniu przeprowadzonym przez Ozcana i jego zespół zdrowym myszom zablokował dostęp do podwzgórza komponentów białkowych. Zawiodło wówczas funkcjonowanie retikulum endoplazmatycznego, zwierzęta zaczęły doznawać jego stresu i w czasie karmienia wysokotłuszczową żywnością rozwinęła się u nich ciężka leptynooporność i otyłość.

- Większość otyłych ludzi cierpi na leptynooporność. Leptyna udaje się do mózgu i puka do drzwi, ale osoba za nimi jest głucha - opisuje to zjawisko Ozcan.

Według Tamasa Horvatha, neurobiologa z Uniwersytetu Yale, który bada rolę leptyny w mózgu, retikulum endoplazmatyczne stanowi podstawowy plac budowy w komórce. Wzmożone wysyłanie sygnałów przez leptynę przypomina więc otrzymywanie architektonicznych instrukcji dotyczących nadmiernej zabudowy. Ostatecznie retikulum endoplazmatyczne staje się przytłoczone nadmiarem prac do natychmiastowego wykonania.

Leptyna odgrywa również istotną rolę w utrzymywaniu odpowiednich poziomów tłuszczu w kobiecym ciele, co może oznaczać, że kobiety są bardziej podatne na leptynooporność niż mężczyźni. W hiszpańskim badaniu wśród osób, które odzyskały stracone kilogramy, wysoki poziom leptyny miało więcej kobiet niż mężczyzn.

W świecie medycznym panuje przekonanie, że płeć żeńska potrzebuje odpowiedniego poziomu tego hormonu w celu utrzymania płodności. Leptyna odgrywa również decydującą rolę w inicjowaniu okresu dojrzewania płciowego u dziewcząt9, zaś jej nieprawidłowe stężenie może być związane z cukrzycą typu 1.

Wadliwe sygnalizowanie poziomów leptyny powoduje również w organizmie chroniczny stan zapalny, który może ostatecznie doprowadzić do choroby układu krążenia i wielu innych problemów. Hormon ten może również odgrywać rolę w rozwoju czerniaka, czyli raka skóry, a ponadto uważa się go, wspólnie z otyłością, za najbardziej predyktywny wskaźnik insulinooporności u dzieci.

Niski poziom greliny

Podobnie jak w przypadku leptyny, u osób z dużą nadwagą, poziom greliny jest nieprawidłowy. W jednym z badań odkryto, że ilość krążącego we krwi hormonu była niższa u uczestników z utrzymującą się otyłością z dwóch kulturowo różnych populacji w porównaniu do jednostek o normalnej masie ciała.

Sugeruje to, że przy otyłości wydzielanie greliny jest hamowane, być może z powodu towarzyszących podwyższonych ponad normę poziomów insuliny i leptyny. Z tego powodu naukowcy wysnuli wniosek, że obniżone stężenie greliny może stanowić pewnego rodzaju fizjologiczną adaptację do stanu stałej nadmiernej podaży energii w organizmie spowodowanego przejadaniem się.

W czasie diety organizm wytwarza często więcej greliny niż normalnie, jak gdyby wyczuwał, że głoduje, i usiłował odzyskać stracone kilogramy. W jednym z badań osoby odchudzające się porównano również z ludźmi, którzy przeszli bariatryczną operację wszczepienia by-passa żołądkowego. Wyniki pokazały, że druga grupa pacjentów miała wyraźnie obniżony poziom greliny, co najprawdopodobniej przyczyniło się do późniejszej utraty masy ciała.

Jednakże osoby z utrzymującą się otyłością mogą mieć chroniczny niedobór greliny, skutkujący uczuciem ciągłego nienasycenia. W hiszpańskim badaniu u osób, które początkowo schudły, nie wykazano żadnych dowodów na zmiany poziomu tego hormonu.

Jednak u uczestników, którzy powrócili do poprzedniej wagi, jego stężenie było niższe niż u pozostałych. Co więcej, największe zmiany w zakresie poziomu greliny zaobserwowano u mężczyzn, co sugeruje, że w kontroli apetytu odgrywa ona u niech większą rolę niż u kobiet.

Suplementy diety z leptyną sprzedaje się w internecie jako cudowne pigułki na odchudzanie. Jednak sam hormon nie może być przyjmowany doustnie jako suplement, ponieważ jest białkiem i w związku z tym zostałby przez organizm rozłożony podobnie jak kawałek kurczaka.

Właściwie większość tzw. leptynowych preparatów składa się z mieszanki innych środków o znanych właściwościach pobudzających aktywność tarczycy czy produkcję leptyny lub wywołujących uczucie sytości, jak np. rozpuszczalny błonnik.

Ostatnio w ramach medycyny konwencjonalnej, w której wciąż panuje prymat pigułki, rozpatrywano regulację poziomu leptyny właśnie w kategoriach przyjmowania nowej tabletki (patrz ramka pt. "W poszukiwaniu sztucznego regulatora tłuszczu").

Jednakże najnowsze dowody wskazują, że zarówno leptyna, jak leptynooporność zależą od naszego trybu życia. Innymi słowy: od odżywiania, poziomu aktywności fizycznej, jakości snu i możliwości utrzymywania pod kontrolą codziennego stresu.

Jeszcze istotniejszy jest fakt, że leptynooporność jest wywoływana przez stan zapalny układu odpornościowego, który - ponownie - może być wynikiem niezdrowego trybu życia i chronicznego niedoboru kwasów tłuszczowych omega-3.

Podsumowując, wzajemne powiązanie między leptyną, greliną, insuliną i innymi obecnymi w organizmie hormonalnymi regulatorami jest wysoce złożone i wewnętrznie skorelowane.

Wynika z tego, że utrata masy ciała i przybieranie na wadze to procesy o wiele bardziej skomplikowane niż prosta kwestia liczenia spożywanych kalorii, szacowania przyswajanej energii lub zażywania spalającej tłuszcz pigułki na odchudzanie. Najlepszym podejściem jest jak zawsze to holistyczne, które opiera się na traktowaniu organizmu jak jednej powiązanej wewnętrznie całości i dostarczaniu mu najwyższej jakości paliwa i treningu oraz najlepszego możliwego wypoczynku.

W takich warunkach unormuje się nasz tłuszczowy regulator, co da organizmowi szansę na rozwiązanie problemu prawidłowej masy ciała w naturalny sposób.