Overweight, Allostatic Load and Neuroimaging

Abstract

Overweight and stress interact in complex ways. Excess weight promotes chronic low-grade inflammatory states that can mobilise the hypothalamic-pituitary-adrenal (HPA) axis. HPA axis activation resulting from frequent stress situations can modify energy uptake and expenditure. Separately, both conditions have been linked to changes in brain integrity and executive performance. The organism adapts to situations of caloric surplus through boosting immune, neuroendocrine and cardiometabolic systems to restore energy homeostasis. The allostatic load model establishes that the cumulative effects of adapting to challenging scenarios may result in adverse health situations in the future. There is sufficient evidence to consider that a state of overweight is inherently linked to a higher chronic physiological stress, or allostatic load. Our hypothesis was that, independently of the effects of visceral adiposity, the aggregated effects of the biological alterations related to overweight would be enough detrimental to brain structure and executive functioning. Lean-to-obese volunteers aged 21 to 40 years were recruited from primary health care centres belonging to the Consorci Sanitari de Terrassa. Subjects underwent a medical and neuropsychological examination, as well as a magnetic resonance imaging acquisition at the Hospital Clínic de Barcelona. The allostatic load index consisted of the sum of several biomarkers representing physiological stress. Overweight subjects had a greater allostatic load than healthy weight participants. The allostatic load escalation was negatively correlated with the morphology of cortical areas and tracts known to be ascribed to circuits involved in cognitive control, reward-processing and the integration of visceral-sensory signalling. Finally, the intensification in this index correlated with worse cognitive flexibility.

El sobrepès i l'estrès interactuen de formes complexes. L'excés de pes promou estats inflamatoris crònics de baix grau que poden mobilitzar l'eix hipotalàmic-pituitari-adrenal (HPA). L'activació de l'eix HPA resultant de situacions d'estrès freqüents pot modificar la captació i la despesa d'energia. Les dues condicions s'han vinculat per separat a canvis en la integritat cerebral i l'acompliment executiu. L'organisme s'adapta a situacions de superàvit calòric a través de impulsar sistemes immunes, neuroendocrins i cardiometabòlics per restaurar l'homeòstasi energètica. El model de càrrega alostàtica estableix que els efectes acumulatius de l'adaptació a escenaris desafiadors poden resultar en situacions adverses per a la salut en el futur. Hi ha evidència suficient per a considerar que un estat de sobrepès està inherentment vinculat a un major estrès fisiològic crònic, o càrrega alostàtica. La nostra hipòtesi va ser que, independentment dels efectes de l'adipositat visceral, els efectes agregats de les alteracions biològiques relacionades amb l'excés de pes resultarien suficientment perjudicials per a la estructura cerebral i el funcionament executiu. Es van reclutar voluntaris amb normopès i sobrepès amb edats compreses entre els 21 i els 40 anys de centres d'atenció primària de salut pertanyents al Consorci Sanitari de Terrassa. Els subjectes es van sotmetre a un examen mèdic i neuropsicològic, així com a l'adquisició d'imatges per ressonància magnètica a l'Hospital Clínic de Barcelona. L'índex de càrrega alostàtica va consistir en la suma de diversos biomarcadors representant estrès fisiològic. Els subjectes amb sobrepès van presentar major càrrega alostàtica que els participants de pes saludable. L'escalada de càrrega alostàtica es va correlacionar negativament amb la morfologia d'àrees corticals i tractes coneguts per estar adscrits a circuits implicats en el control cognitiu, el processament de recompenses i la integració de la senyalització visceral-sensorial. Finalment, la intensificació en l'esmentat índex va correlacionar amb una pitjor flexibilitat cognitiva.

El sobrepeso y el estrés interactúan de formas complejas. El exceso de peso promueve estados inflamatorios crónicos de bajo grado que pueden movilizar el eje hipotalámico- pituitario-adrenal (HPA). La activación del eje HPA resultante de situaciones de estrés frecuentes puede modificar la captación y el gasto de energía. Ambas condiciones se han vinculado por separado a cambios en la integridad cerebral y el desempeño ejecutivo. El organismo se adapta a situaciones de superávit calórico a través de varias modificaciones fisiológicas. Esto incluye impulsar sistemas inmunes, neuroendocrinos y cardiometabólicos para restaurar la homeostasis energética. El modelo de carga alostática establece que los efectos acumulativos de la adaptación a escenarios desafiantes pueden resultar en situaciones adversas para la salud en el futuro. Existe evidencia suficiente para considerar que un estado de sobrepeso está inherentemente vinculado a un mayor estrés fisiológico crónico, o carga alostática. Nuestra hipótesis fue que, independientemente de los efectos de la adiposidad visceral, los efectos agregados de las alteraciones biológicas relacionadas con el sobrepeso resultarían suficientemente perjudiciales para la estructura cerebral y el funcionamiento ejecutivo. Se reclutaron voluntarios con normopeso y sobrepeso con edades comprendidas entre los 21 y los 40 años de centros de atención primaria de salud pertenecientes al Consorci Sanitari de Terrassa. Los sujetos se sometieron a un examen médico y neuropsicológico, así como a la adquisición de imágenes por resonancia magnética en el Hospital Clínic de Barcelona. El índice de carga alostática consistió en la suma de varios biomarcadores que representan estrés fisiológico. Los sujetos con sobrepeso presentaron mayor carga alostática que los participantes de peso saludable. La escalada de carga alostática se correlacionó negativamente con la morfología de áreas corticales y tractos conocidos por estar adscritos a circuitos implicados en el control cognitivo, el procesamiento de recompensas y la integración de la señalización visceral-sensorial. Finalmente, la intensificación en dicho índice correlacionó con una peor flexibilidad cognitiva.