PATOFISIOLOGI GANGGUAN FUNGSI KOGNITIF PADA OBESITAS

Obesitas pada masa kanak-kanak berhubungan dengan penurunan fungsi eksekutif, atensi/ perhatian, rotasi mental, matematika dan kemampuan membaca. Dari beberapa penelitian anak dengan IMT lebih tinggi memiliki kognitif global yang lebih rendah daripada rekan mereka yang lebih kurus. Baik umur dan IMT keduanya berkontribusi secara independen terhadap pengurangan volume otak pada anak-anak dan dewasa. Hal ini terlebih untuk orang dewasa tua yang memiliki kemampuan kognitif yang lebih rendah jika pria/ wanita tersebut memiliki berat badan berlebih maupun obesitas pada usia pertengahan. IMT yang rendah dan lingkar pinggang serta massa bebas lemak yang lebih tinggi berhubungan dengan penurunan kognitif yang lebih lambat. Berat berlebih/ obesitas pada anak berhubungan dengan resiko dimensia yang lebih tinggi pada dewasa tua. Selanjutnya, IMT yang tinggi pada anak berhubungan dengan abnormalitas dari neuron dan myelin. Karenanya masa anak adalah periode kritis dimana status berat badan berlebih/ obesitas dapat digunakan untuk memprediksi fungsi kognitif seseorang dan kesehatan otaknya di masa mendatang (Smith 2010)

            Sejumlah faktor dapat memediasi efek obesitas pada tingkah laku kognitif dan motorik. Contohnya, obesitas mungkin menyerang struktur otak, disregulasi leptin dan insulin, stress oksidatif, fungsi serebrovaskuler, barier pembuluh darah orak dan inflamasi. Beberapa penelitian juga menyarankan perubahan terkait obesitas dalam metabolism berinterksi dengan umur untuk mengganggu fungsi otak (Doya 2000). Mengenai struktur otak, individu yang obesitas memiliki ketebalan korteks yang lebih tipis pada bagian frontal superiror kiri dan korteks orbitofrontal kanan media.Volume dari ventral diensefalon dan batang otak juga berkurang pada orang obesitas.Juga terdapat hubungan negatif antara cedera neuronal dan densitas grat matter di hipokampus dan serebelum pada individu yang kelebihan berat badan dan obesitas. Hal ini menunjukkan bahwa korteks medial orbitofrontal, hipokampus, dan serebelum terlibat dalam pemberlajaran berdasarkan hadiah (reward-based learning), memori, kontrol motorik serta belajar; perubahan structural dalam region tersebut mungkin berhubungan dengan defisit kognitif dan domain motorik. Diet tinggi lemak akan meningkatkan stress oksidatif dan sinyal inflamasi pada otak. Diet yang menginduksi obesitas menunjukkan adanya jenis oksigen reaktif dalam otak yang berhubungan baik dengan berat badan maupun adipositt. Pada anak-anak, interaksi dari asam lemak tersaturasi mengganggu baik hubungannya maupun item memori. Terjadinya obesitas selama masa anak-anak dapat menginduksi perubahan epignetik permanen dalam otak. Hal ini berhubungan dengan inflamasi dan rusaknya astrosit pada obesitas (Gambar 2). Trigleserida mengurangi pasase dari Insulin-Like Growth Factors (IGFs) ke dalam otak melalui cairan serebrospinal, mengganggu potensiasi hipokampus jangka panjang dan gangguan transportasi leptin yang melewati barier pembuluh darah otak. Paparan dini terhadap diet tinggi lemak akan mengganggu memori spasial jangkan panjang, tetapi tidak mengganggu memori jangka pendek, hal ini menunjukkan adanya gangguan selektif konsolidasi yang berkontribusi dengan meningkatkan ekspresi sitokin proinflamasi dalam hipokampus. Selanjutnya, konsumsi makanan barat diduga mendegradasi barier pembuluh darah yang secara konsekuen merusak hipokampus dan menyebabkan dimensia. ( Wang 2016).

Leptin adalah sitokin dan hormone yang membantu meregulasi nafsu makan dan energy ekspenditur. Leptin dapat melewati barier pembuluh darah otak dan berikatan dengan neuron GABAergik presinaps untuk menghasilkan efeknya Produksi leptin meningkat pada orang dengan obesitas. Reseptor leptin tersebar luas di otak (contohnya : melewati korteks dan hipokampus), leptin dapat memodulasi proses memori.Untuk neuron hipokampal, leptin memainkan suatu peran dalam potensiasi jangka panjang dan depresi serta hal ini penting untuk plastisitas sinaps. Dibandingkan dengan mereka yang memiliki kadar leptin rendah.

Gambar 2.2. Degradasi neuron sebagai akibat dari inflamasi pada obesitas

Tingkat sirkulasi dari insulin dan jalur sinyalnya adalah  hal yang diubah dalam obesitas; hal ini berinteraksi dengan proses inflamasi untuk memodulasi kognitif dan tingkah laku. Insulin memainkan sebuah peran dalam memodulasi plastisitas sinaptik hipokampal.Sebagai reseptor insulan yang tersebar luas di hipokampal dan struktur kortikal otak, sinyal insulin dapat berkontribusi dalam membentuk memori deklaratif. Konsenterasi insulin berbeda dengan adiposit dan disana terdpaat hubungan yang negatif  antara jumlah lemak fiseral dan sensitifitas insulin. Resistensi insulin dapat disebabkan dari konsumsi lemak yang tinggi maupun obesitas. Disfungsi sinyal insulin dapat menginduksi inflamasi dan promosi beta amyloid dan  patologinya yang berkontribusi dalam neurodegenerasi. Resistensi insulin dpaat memediasi gangguan kognitif dan  neurodegenerasi sebagai insulin dan IGFs dapat diregulasi secara neuronal, metabolism, dan plastisitas otak. Selama resistensi insulin , terdpaat kegagalan sel untuk memedulasi glukosa yang secara konsekuen akan meningkatkan kadar insulin. Hipotesis lain, resistensi insulin dapat menurunkan aktivitas dari sawar darah otak, sehingga lingkungan mikro untuk neuron menjadi tidak baik (gagal untuk pertukaran limbah, gagal transfer energi) yang menyebabkan penurunan fungsi neuron (gambar 3(Yates 2012)).

Gambar 2.3 Gangguan sawar darah otak yang menyebabkan penurunan fungsi neuron

Jaringan adipose memproduksi banyak substansi untuk metabolism (adipokinesis seperti BDNF) dan inflamasi (sitokin,seperti leptin). Banyaknya sitokin yang diproduksi jaringan adipose menyebabkan pelepasan interleukin 1 melewati barier pembuluh darah otak dan menyerang fungsi kognitif selama inflamasi neuron. Adiponetin terlibat di dalam regulasi kadar glukosa dan asam lemak. Mirip dengan leptin, ia mengeluarkan efeknya dalam otak untuk bertanya tentang penurunan berat badan. Hal ini berhubungan secara negatif dengan adiposity dan dapat melindungi sel hipokampal. Pengurangan kadar adiponektin hipokampal diamati dalam binatang yang mengalami penuaan, hal ini bergantuk dari intake diet tinggi lemak. Lalu adiponektin penting untuk mencegah neurodegenerasi. Neutropin seperti IGF-1 dan BDNF dapat memediasi efek obesitas pada tingkah laku dan kognitif. IGF-1 terutama diproduksi di hati dan berikatan dengan IGF-1 atau reseptor insulin untuk meningkatkan efeknya untuk menstimulasi sel pertumbuhan dan proliferasi serta mempromosikan bersihan beta amyloid  dalam otak. Individu dengan obesitas biasanya menunjukkan resistensi IGF-1, berdasarkan kapabilitas mereka untuk mencegah deposisisi beta amyloid dan neurodegenerasi.  Disamping BDNF dapat berikatan dengan banyak reseptor seperti reseptor  TrkB dan LNGF, untuk mendukung ketahanan neuronal dan stimulasi neurogenesis serta sinaptogenesis. Gangguan metabolik jantung baisanya berhubungan dengan rendahnya BDNF. BDNF mempromosikan diferensiasi neuronal dan survival, neurogenesis dan plastisitas otak dan hal-hal tersebut sangat penting untuk belajar dan daya ingat. Diet tinggi lemak mengurangi kadar BDNF di dalam hipokampus, dan sebagiannya melalui efek BDNF pada dendritik spinal (Wang 2016).

DAFTAR PUSTAKA

Mantzoros CS, Prasad AS, Beck FW, Grabowski S, Kaplan J, Adair C, et al. 1998. Zinc may regulate serum leptin concentrations in humans. J Am Coll Nutr;17:270-5.

Odgen, C.,Caroll, M. 2010. Prevalence of Obesity Among Children and Adolescents: United States, Trends 1963-1965 Through 2007-2008. NCHS Health E-Stat (serial online), [cited 2015 Okt.24]. Available from: URL: http://www.cdc.gov/nchs/data/hestat/obesity_child_07_08/obesity_child_07_08.html

Weiss, R., Dziura, J., Burgert T.S., Tamborlane, W.V., Taksali, S.E., Yeckel, C.W., Allen, K., Lopes, M., Savoye, M., Morrison, J., Sherwin, R.S., Caprio, S. 2004. Obesity and the Metabolic Syndrome in Children and Adolescents. N Engl J Med. 350:2362-2374

Wapnir,RA. 2000. Zinc defisiensi, malnutrition and the gastrointestinal tract. J Nutr 2000.130:1388-92.

Wang,C.,Chan, J. Obesity Reduces Cognitive and Motor  Functions across the Lifespan.Hindawi.1-13