Hiểu biết toàn diện cơ chế bệnh sinh của béo phì

Béo phì có thể định nghĩa là sự dư thừa chất béo trong cơ thể. Đại diện cho hàm lượng chất béo là chỉ số khối cơ thể (BMI), tính theo công thức:

Trên lâm sàng, một người có BMI trong khoảng 25 đến 29.9 kg/m2 được gọi là thừa cân, và một người có BMI trên 30 kg/m2 được gọi là béo phì. BMI không phản ánh chính xác lượng mỡ và and và cũng không tính đến thực tế rằng một số cá nhân có BMI cao là do khối lượng cơ lớn. Cách tốt nhất để xác định béo phì là đo phần trăm tổng lượng chất béo trong cơ thể. Béo phì thường được định nghĩa là lượng chết béo trên 25% ở nam và trên 35% ở nữ. Mặc dù phần trăm tổng lượng mỡ trong cơ thể có thể được xác định bằng rất nhiều phương pháp, như là đo độ dày của nếp gấp da, điện trở sinh học hoặc cân dưới nước, những phương pháp này hiếm khi được sử dụng trên lâm sàng, lĩnh vực mà BMI được sử dụng phổ biến để xác định béo phì.

Nguy cơ béo phì ảnh hưởng đến nhiều bệnh lý khác nhau như xơ gan, tăng huyết áp, bệnh lý tim mạch, đột quỵ, và bệnh thận xuất hiện liên quan nhiều tới béo tạng (béo bụng) hơn là tăng dự trữ mỡ dưới da, hoặc dự trữ chất béo phần thấp cơ thể như là hông. Vì vậy, nhiêù bác sĩ lâm sàng coi chu vi vòng eo như gợi ý về béo bụng. Tại Mỹ chu vi vòng eo trên 102 centimeters ở nam và 88 centimeters ở nữ hoặc tỷ lệ eo/hông lớn hơn 0.9 ở nam và 0.85 ở nữ thường được xác định là béo bụng trên người lớn.

Mức độ phổ biến của béo phì ở cả trẻ em và người lớn tại Mỹ cũng như các nước công nghiệp hóa tăng lên nhanh chóng, lên tới hơn 30% trong thập kỷ vừa qua. Xấp xỉ 65% người lớn ở Mỹ bị thừa cân, và khoảng 33% bị béo phì.

Béo phì là kết quả của việc quá dư thừa năng lượng hấp thụ vào so với mức tiêu thụ

Khi một lượng lớn năng lượng (dưới dạng thức ăn) vào cơ thể vượt quá số tiêu thụ, cân nặng sẽ tăng lên, và hầu hết năng lượng dư thừa dự trữ dưới dạng chất béo. Do đó, quá thừa mỡ (béo phì) gây ra do việc năng lượng đầu vào quá thừa so với đầu ra. Cứ mỗi 9.3 calories năng lượng dư thừa vào trong cơ thể là xấp xỉ 1 gam chất béo được dự trữ.

Chất béo được dự trữ chủ yếu tại tế bào mỡ trong các mô dưới da và khoang màng bụng, mặc dù gan và các mô khác thường chứa một lượng đáng kể lipids ở những người béo phì.

Trước đây người ta cho rằng số lượng tế bào mỡ chỉ có thể gia tăng ở thời kỳ sơ sinh và trẻ em và sự hấp thu quá dư thừa năng lượng trong thời kỳ này sẽ dẫn tới béo phì quá sản, liên quan đến việc tăng số lượng tế bào mỡ nhưng làm thay đổi rất ít kích thước loại tế bào này. Ngược lại, bệnh béo phì ở người lớn phát triển là do tế bào mỡ tăng kích thước, hậu quả dẫn đến bệnh béo phì quá cỡ. Mặc dù vậy, các nghiên cứu chỉ ra rằng tế bào mỡ mới có thể biệt hóa từ nguyên bào sợi - như là các tiền tế bào mỡ tại bất cứ giai đoạn nào trong cuộc đời và sự tiến triển bệnh béo phì ở người lớn đi kèm với sự gia tăng cả số lượng và kích thước tế bào mỡ. Một người bị béo phì nghiêm trọng có thể có số lượng tế bào mỡ gấp bốn lần, mang số lượng lipid gấp hai lần một người gầy.

Khi một người trở nên béo phì và cân nặng trở lại ổn định, năng lượng vào một lần nữa sẽ cân bằng với năng lượng ra. Để giảm cân, năng lượng vào phải ít hơn năng lượng tiêu thụ.

Giảm hoạt động thể lực và bất thường trong điều chỉnh ăn uống gây ra béo phì

Nguyên nhân gây ra béo phì rất phức tạp. Mặc dù gen đóng vai trò quan trọng trong thiết lập các cơ chế sinh lý mạnh mẽ để kiểm soát ăn uống và chuyển hóa năng lượng, các yếu tố lối sống và môi trường có thể đóng vai trò chủ yếu ở nhiều bệnh nhân béo phì. Tỷ lệ béo phì gia tăng nhanh chóng trong 20 đến 30 năm qua nhấn mạnh tầm quan trọng của các yếu tố lối sống và môi trường bởi vì những thay đổi về gen không thể xảy ra nhanh như vậy. Tuy vậy, yếu tố di truyền có thể khiến nhiều người chịu ảnh hưởng của môi trường làm tăng tỷ lệ béo phì ở những quốc gia công nghiệp phát triển nhất.

Lối sống tĩnh tại là nguyên nhan củ yếu gây ra béo phì. Hoạt động và luyện tập thể lực thường xuyên giúp tăng khối cơ và giảm khối lượng mỡ, trong khi lười hoạt động liên quan đến giảm khối cơ và tăng lượng mỡ. Ví dụ, các nghiên cứu đã chỉ ra mối liên quan gần gũi giữa ít hoạt động, chẳng hạn ngồi trước màn hình quá nhiều (xem ti vi), và béo phì.

Khoảng 25 đến 30% năng lượng được sử dụng mỗi ngày ở người bình thường cho hoạt động cơ, còn đối với người lao động, hoạt động này chiếm tới 60 đến 70%. Ở những người béo phì, tăng hoạt động thể lực là tăng năng lượng tiêu thụ nhiều hơn hấp thu vào, kết quả là giảm cân. Ngay cả một lần tập tiêu tốn sức cũng làm tăng tiêu hao năng lượng cơ bản trong vòng vài giờ sau khi dừng lại. Bởi vì hoạt động cơ bắp cho đến nay là cách tiêu hao năng lượng quan trọng nhất của cơ thể, Tăng hoạt động thể lực là một phương pháp hiệu quả để giảm dự trữ chất béo.

Hành vi dinh dưỡng bất thường gây ra béo phì. Mặc dù các cơ chế sinh lý mạnh mẽ điều chỉnh việc ăn uống, các yếu tố môi trường và tâm lý có thể gây ra hành vi dinh dưỡng bất thường, tăng năng lượng đầu vào, và béo phì.

Tầm quan trọng của các yếu tố môi trường là điều rõ ràng từ sự gia tăng nhanh chóng tỷ lệ béo phì ở hầu hết các nước công nghiệp phát triển, trong đó trùng hợp với sự phong phú của các loại thực phẩm cao năng (đặc biệt là các loại thực phẩm giàu chất béo) và lối sống tĩnh tại.

Yếu tố tâm lý có thể góp phần vào béo phì ở một số bệnh nhân. Ví dụ, mọi người thường tăng cân trong hoặc sau khi ở trạng thái stress, cha mẹ qua đời, bệnh hiểm nghèo, hoặc trầm cảm. Có lẽ ăn uống là một biện pháp để giảm thiểu stress.

Dinh dưỡng quá mức cho trẻ có thể dẫn đến béo phì. Yếu tố góp phần vào béo phì là quan điểm đang thịnh hành rằng thói quen ăn uống lành mạnh đòi hỏi ba bữa mỗi ngày và mỗi bữa đều phải ăn no. Nhiều trẻ bị ép buộc theo thói quen này bởi các bậc phụ huynh quá quan tâm, và các em tiếp tục làm như vậy trong suốt cuộc đời.

Tỷ lệ tổng hợp tế bào mỡ mới đặc biệt nhanh trong năm đầu tiên của cuộc đời, tỷ lệ dự trữ chất béo lớn hơn, số lượng tế bào mỡ cao hơn. Số lượng tế bào mỡ ở một đứa trẻ béo phì gấp ba lần đứa trẻ bình thường. Do đó, nó gợi ý rằng cho trẻ ăn quá nhiều - đặc biệt là trong giai đoạn sơ sinh, và mức độ ít hơn trong những năm sau của thờ thơ ấu - có thể dẫn đến béo phì.

Bất thường thần kinh gây ra béo phì. Tổn thương nhân bụng giữa của vùng hạ đồi làm cho động vật thực nghiệm ăn quá mức và dẫn tới béo phì. Bệnh thường phát triển ở người có u tuyến yên và xâm lấn vào vùng hạ đồi, chứng tỏ rằng bệnh béo phì trên người, có thể từ nguyên nhân tổn thương hạ đồi thị.

Mặc dù tổn thương hạ đồi là nguyên nhân thần kinh chủ yếu được phát hiện ở người béo phì, có thể thấy rằng tổ chức chức năng của vùng hạ đồi cũng như các trung tâm dinh dưỡng khác ở bệnh nhân béo phì có sự khác biệt so với người bình thường. Hơn nữa, các chất dẫn truyền thần kinh hoặc cơ chế nhận cảm bất thường có thể tồn tại trong con đường thần kinh của vùng hạ đồi kiểm soát việc dinh dưỡng. Để hỗ trợ giả thuyết này, một bệnh nhân béo phì đã giảm về mức cân nặng bình thường do thực hiện chế độ dinh dưỡng nghiêm ngặt thường có cảm giác đói dữ dội hơn những người không béo phì. Hiện tượng này chứng tổ rằng “điểm đặt” của hệ thống kiểm soát dinh dưỡng ở người béo phì đặt dự trữ dinh dưỡng ở mức cao hơn những người bình thường.

Nghiên cứu trên động vật thực nghiệm chứng tỏ rằng khi thức ăn bị hạn chế với những con béo phì, sự thay đổi số lượng các chất dẫn truyền thần kinh xảy ra ở vùng hạ đồi nhằm tăng cảm giác đói và chống lại sự giảm cân. Một số thay đổi bao gồm tăng tổng hợp chất dẫn truyền thần kinh orexigenic như là NPY và giảm tổng hợp chất anorexigenic như là leptin và α-MSH. Nghiên cứu trên người cũng xác nhận chế độ ăn kiêng góp phần gia tăng mức độ của hormone kích thích cảm giác đói (ví dụ ghrelin) và giảm hormones làm hạn chế cảm giác này (ví dụ leptin). Những thay đổi này của hormone tiếp tục ít nhất một năm sau giảm cân, có thể giải thích phần nào lý do đa số mọi người rất khó theo đuổi được một chế độ ăn kiêng đơn thuần.

Yếu tố di truyền gây ra béo phì. Béo phì cũng có mang tính chất gia đình. Mặc dầu vậy, rất khó xác định vai trò chính xác của gen trong việc dẫn đến béo phì bởi vì các thành viên trong gia đình thường cùng nhau chia sẻ thói quen ăn uống và sinh hoạt. Những bằng chứng hiện nay cho thấy khoảng từ 20 đến 25% béo phì là do nhân tố di truyền.

Gen có thể gây ra béo phì bởi các bất thường của (1) một hoặc nhiều cách điều chỉnh việc ăn uống (2) tiêu thụ năng lượng và dự trữ chất béo. Ba trong số các đơn gen gây ra béo phì là (1) đột biến MCR-4, dạng đơn gen được biết đến phổ biến nhất cho tới nay gây bệnh béo phì; (2) thiếu hụt leptin bẩm sinh bởi đột biến leptin gene, dạng này rất hiếm; và (3) đột biến leptin receptor, cũng rất hiếm. Tất cả những dạng đơn gen gây béo phì chỉ chiếm một số phần trăm rất nhỏ. Có lẽ nhiều gen đã tương tác với các yếu tố môi trường ảnh hưởng đến số lượng và phân bố mỡ trong cơ thể.

Điều trị béo phì

Điều trị béo phì phụ thuộc vào việc giảm năng lượng đầu vào thấp hơn năng lượng tiêu thụ và tạo một can bằng năng lượng âm bền vững cho đến khi đạt được sự giảm cân mong muốn - nói cách khác, cả giảm năng lượng vào và tăng năng lượng ra. Guideline mới đây của Viện sức khỏe quốc gia (NIH) giảm lượng caloric đầu vào khoảng 500 kilocalories mỗi ngày cho thừa cân và béo phì mức độ vừa (BMI > 25 nhưng < 35 kg/m2) để giảm được xấp xỉ 1 pound mỗi tuần. Giảm 500 đến 1000 kilocalories được khuyến cáo cho người có BMI trên 35 kg/m2. Thông thường, với sợ giảm hấp thu năng lượng, nếu có thể đạt được và duy trì, có thể giảm được từ 1 đến 2 pounds mỗi tuần, hoặc 10% cân nặng sau 6 tháng. Với đa số mọi người muốn nỗ lực giảm cân, tăng cường hoạt động thể lực là một phần không thể thiếu để việc giảm cân kéo dài thành công.

Để giảm năng lượng đầu vào, chế độ dinh dưỡng được thiết kế với một số lượng lớn “bulk”, với thành phần chủ yếu là từ các chất cellulose phi dinh dưỡng. Các chất này lấp đầy dạ dày và do đó giảm đi phần nào cảm giác đói. Trong nghiên cứu trên động vật, phương pháp đơn giản này làm chúng ăn nhiều hơn, nhưng con người có thể tự đánh lừa bản thân vì lượng thức ăn mà chúng ta hấp thu đôi khi được kiểm soát bởi những thói quen như đói. Được nhấn mạnh tại phần sau trong mối liên hệ với sự thiếu ăn, rất quan trọng để ngăn chặn thiếu hụt vitamin trong suốt quá trình ăn kiêng.

Rất nhiều thuốc làm giảm cảm giác đói được sử dụng trong điều trị béo phì. Thuốc được sử dụng rộng rãi nhất là amphetamines (hoặc dẫn xuất của amphetamine), nó ức chế trung tâm dinh dưỡng ở não. Một loại thuốc điều trị béo phì kết hơp phentermine, một chất cường giao cảm làm giảm ăn uống và tăng tiêu thụ năng lượng, với topiramate, chất được sử dụng như một loại thuốc chống co giật. Sự nguy hiểm khi sử dụng thuốc mang tính cường giao cảm là chúng kích thích quá mức hệ giao cảm và gây ra tăng huyết áp. Một loại thuốc cường giao cảm được dùng phổ biến, sibutramine, đã bị loại khỏi thị trường Mỹ từ năm 2010 để điều trị béo phì vì các nghiên cứu lâm sàng đã chỉ ra nó tăng nguy cơ nhồi máu cơ tim và đột quỵ. Một loại thuốc khác được chấp nhận để điều trị béo phì là lorcaserin, nó hoạt hóa serotonin receptors ở trong não và thúc đẩy tăng biểu hiện của POMC. Mặc dù vậy, cân nặng thường chỉ giảm không quá 5 đến 10%.

Một nhóm thuốc khác hoạt động bằng cách thay đổi hấp thu lipid ở ruột. Ví dụ, orlistat, một chất ức chế lipase, giảm việc tiêu hóa chất béo của ruột non, làm cho một phần chất béo ăn vào được đào thải qua phân và do đó giảm số năng lượng hấp thu. Mặc dù vậy, mất chất béo qua phân có thể gây ra nhiều hậu quả cho đường tiêu hóa, chẳng hạn làm đào thải qua phân các vitamin tan trong dầu.

Sự giảm cân khá hiệu quả ở nhiều bệnh nhân béo phì tăng cường hoạt động thể lực. Tập luyện nhiều hơn, năng lượng tiêu thụ mỗi ngày nhiều hơn và béo phì nhanh chóng biến mất hơn. Do đó, tập luyện với cường độ cao là một phần khôn thể thiếu của điều trị. Guidelines gần đây cho điều trị béo phì khuyến cáo thay đổi lối sống bao gồm tăng hoạt động thể lực gắn với giảm lượng caloric ăn vào.

Đối với bệnh nhân béo phì có BMI lớn hơn 40, hoặc có BMI lớn hơn 35 kèm theo tăng huyết áp hoặc Đái tháo đường type II, những thứ có thể khiến bệnh nhân mắc thêm các bệnh lý nghiêm trọng, các phương pháp phẫu thuật khác nhau có thể được dùng để giảm lượng chất béo trong cơ thể hoặc giảm số lượng thức ăn nạp vào mỗi bữa.

Phẫu thuật tiêu hóa bypass liên quan đến tạo thành một túi nhỏ ở phần gần của dạ dày, sau đó nối với hỗng tràng là phần dài nhất của ruột non; túi này ngăn cách với phần còn lại của dạ dày bằng một dải. Phẫu thuật buộc dải dạ dày này liên quan đến việc tạo ra một vòng dây gần đầu trên dạ dày; phương pháp này hình thành nên một túi dạ dày nhỏ ở đầu trên dạ dày. Một phương pháp thứ ba đang được sử dụng khá rộng rãi hiện nay là cắt dạ dày dọc, tức là cắt bỏ một phần lớn dạ dày và sau đó nối những phần còn lại với nhau. Những phương pháp này giúp giảm trọng lượng đáng kể ở những bệnh nhân béo phì. Phương pháp bypass và cát dạ dày dọc thường dẫn đến sự thuyên giảm của bệnh đái tháo đường type II một cách nhanh chóng, một biến chứng nghiêm trọng của béo phì, thậm chí trước cả khi sự giảm trọng lượng xảy ra. Những phương pháp này là cách thức chủ yếu, mặc dù vậy, ảnh hưởng lâu dài của chúng đối với sức khỏe và tỷ lệ tử vong vẫn chưa được biết rõ.