Exp Neurobiol. 2015 Mar; 24 (1): 90-4. doi: 10.5607 / nl.2015.24.1.90. Epub 2015 Jan 21.
- 1Departement Kerngeneeskunde, Seoul Nasionale Universiteit Bundang Hospitaal, Seoel Nasionale Universiteit Kollege vir Geneeskunde, Seongnam 463-707, Korea.
- 2Departement Kerngeneeskunde, Seoul Nasionale Universiteit Bundang Hospitaal, Seoel Nasionale Universiteit Kollege vir Geneeskunde, Seongnam 463-707, Korea. ; Departement Transdissiplinêre Studies, Nagraadse Skool vir Konvergensiewetenskap en Tegnologie, Seoel Nasionale Universiteit, Seoel 151-742, Korea. ; Gevorderde Institute of Convergence Technology, Suwon 443-270, Korea.
Abstract
Die dopaminerge stelsel is betrokke by die regulering van voedselinname, wat noodsaaklik is vir die instandhouding van liggaamsgewig. Ons het die verband ondersoek tussen die verhouding tussen streeksdopamien (DA) D2 / 3-reseptore en liggaamsmassa-indeks (BMI) by 25-nie-vetsugtige gesonde manlike pasiënte met [11C] raclopride en positron-emissie tomografie. Geeneen van [11C] raklopried bindingspotensiaal (BP) waardes (maatreëls van DA D2 / 3 reseptor beskikbaarheid) in striatale subregio's (dorsale kudaat, dorsale putamen en ventrale striatum) in die linker en regter hemisfere was aansienlik gekorreleer met BWI. Daar was egter 'n positiewe korrelasie tussen die regs-links-asimmetrie-indeks van [11C] racloprid BP in die dorsale putamen en BMI (r = 0.43, p <0.05), wat daarop dui dat groter BMI gekoppel is aan hoër reseptor beskikbaarheid in die regter dorsale putamen relatief aan die linkerkant by nie-vetsugtige individue. Die huidige resultate, tesame met vorige bevindings, kan ook dui op neurochemiese meganismes wat onderliggend is aan die regulering van voedselinname by nie-vetsugtige individue.
INLEIDING
Voedselinname is stewig verwant aan individuele liggaamsdele (dws maer versus vetsugtig) en is veronderstel om gereguleer te word deur gevoel van honger om die natuurlike toestand van homeostase te handhaaf. Die hipotalamus is gedink as 'n kern brein struktuur vir die beheer van die voedselverbruik [1]. Wanneer voldoende voedsel egter beskikbaar is, word eetgedrag hoofsaaklik veroorsaak deur die beloningswaarde van kos soos smaak of kwaliteit [2], en abnormale eetgedrag blyk meer verwant te wees met die gemeenskaplike beloningstoets wat deur dopamien (DA) gemoduleer word [3].
Gewigstoename is een van die gevolge van tekort in dopaminerge modulasie, soos blyk uit 'n vereniging van depressiewe simptome en liggaamsmassa-indeks (BMI)4] en toename in liggaamsgewig na diep brein stimulasie [5] en dopaminerge medisyne [6] by pasiënte met die siekte van Parkinson. Verminderde beskikbaarheid van striatale DA D2 / 3-reseptore is getoon by vetsugtige vakke, wat omgekeerd gekorreleer is met BMI [7]. Hierdie data dui op die betrokkenheid van dopaminerge tekort in patologiese eetgedrag en vetsug.
Anatomiese, funksionele en metaboliese asimmetrie tussen die hemisfere in die gesonde brein is wyd aanvaar [8,9]. Meer onlangs was daar groeiende belange in die neurochemiese asimmetrie en sy assosiasies met neuropsigiatriese toestande soos stres [10] en kognitiewe agteruitgang [11] is aangemeld. Alhoewel sommige studies 'n verband tussen dopaminerge funksie en BWI voorgestel het in patologiese eetgedrag en vetsug [12,13], hoe die dopaminerge sisteem verband hou met die individuele verskil van BWI by nie-vetsugtige vakke, is grootliks onbekend. Daarbenewens het min studie probeer om 'n moontlike verband tussen dopaminerge asimmetrie en BMI te toets.
Hierdie studie het ten doel om die verhouding van DA D2 / 3-reseptor beskikbaarheid in striatale subregio's en sy asimmetrie met BMI in nie-vetsugtige vakke te bepaal deur gebruik te maak van [11C] raclopride, 'n DA D2 / 3 reseptor radioligand, en positron-emissie tomografie (PET).
MATERIAAL EN METODES
onderwerpe
Nie-vetsugtige gesonde mans is deur advertensies gewerf. Ons het individue uitgesluit met 'n geskiedenis van neurologiese of psigiatriese versteurings soos epilepsie, hoofbesering en depressie. BWI, bereken as gewig (kg) / hoogte2 (m2), is tydens die werwingsprosedures verkry, en vetsugtige individue, gedefinieer as BMI> 30 kg / m2, is uitgesluit. Vyf-en-twintig nie-vetsugtige gesonde manlike vakke (gemiddelde (± SD) ouderdom 23.3 ± 2.9 y [18-29 y]; gemiddelde BMI 22.0 ± 2.5 [17.6-28.0]; gemiddelde liggaamsgewig 67.5 ± 8.5 kg [54.0-85.0 kg ]) aan die studie deelgeneem nadat hulle skriftelike ingeligte toestemming gegee het (Tabel 1). Alle vakke was regshandig. Vyf vakke was rokers, wat gevra is om nie hul rookgewoontes voor die skandering te verander nie.
PET scan
PET-skanderings is verkry in 'n Siemens ECAT EXACT 47 PET skandeerder (CTI / Siemens, Knoxville, TN, VSA) in 15 vakke of 'n GE Advance PET skandeerder (GE Medical Systems, Waukesha, WI, VSA) in 10 vakke. Prentvervaardigingsprotokolle was dieselfde vir die twee skandeerders en beelde is gerekonstrueer met behulp van parameters wat deur die vervaardiger van elke skandeerder aanbeveel is. Ons het die beelde van alle vakke as 'n poel ontleed. Na 'n 10-min-oordrag skandering, [11C] raklopride is in 'n 48-ml spuit (gemiddelde aktiwiteit 29.3 ± 16.8 mCi) gelewer en deur 'n rekenaar-aangedrewe pomp met 'n vaste tydskedule toegedien: by die tyd 0 is 'n bolus dosis 21 ml oor 1 min gegee en dan die infusiesnelheid is afgeneem tot 0.20 ml / min en is vir die oorblywende tyd gehandhaaf. Die bolus tot infusiesnelheidsverhouding (Kbol) was 105 min. Hierdie protokol is gekies op grond van die optimaliseringsprosedure wat deur Watanabe en kollegas ontwikkel is. Dit was bekend dat dit optimaal was om ewewigstoestand in ongeveer 30 min te vestig na inisiatief van die radioligand inspuiting [14].
Emissiedata is versamel in die driedimensionele modus vir 120 min as 30 opeenvolgende beeldrame van toenemende duur (3 × 20 s, 2 × 1 min, 2 × 2 min, 1 × 3 min en 22 × 5 min) is opgeneem . PET beelde verkry met behulp van die Siemens ECAT EXACT 47 PET skandeerder is gerekonstrueer met behulp van 'n Shepp-Logan filter (afsnyfrekwensie = 0.35 mm) en vertoon in 'n 128 × 128 matriks (pixel grootte = 2.1 × 2.1 mm met 'n skyf dikte van 3.4 mm). Beelde uit die GE Advance PET-skandeerder is in 'n 128 × 128-matriks (xpx 1.95 × 1.95 mm met 'n skyfdikte van 4.25 mm) gerekonstrueer met 'n Hanning-filter (afsnyfrekwensie = 4.5 mm).
Beeldontleding
Die rustende toestand DA D2 / 3 reseptor beskikbaarheid is beoordeel met behulp van PET beelde van 30-50 min na [11C] raclopride inspuiting, waartydens die binding van die radioligand ewewig bereik het. Vier PET-rame gedurende hierdie tydperk is hersien en opgesom vir inskrywing met individuele MR beelde en transformasie in gestandaardiseerde stereotaksiese ruimte deur middel van outomatiese funksie ooreenstem met die MNI sjabloon. [11C] Rakslopied bindingspotensiaal (BP) as 'n maatstaf van DA D2 / 3-reseptor beskikbaarheid is op 'n voxel-wyse wyse bereken om parametriese BP-beelde te genereer, met behulp van die serebellum as die verwysingsgebied, as (CVoxel-Ccb) / Ccb [15], waar CVoxel is die aktiwiteit in elke voxel en Ccb is die gemiddelde aktiwiteit in die serebellum. Streke van belange (ROIs) is handmatig geteken op koronale snye van hoë resolusie brein MR beeld (Colin brein) aan die linkerkant en regter striatale subregioene (dorsale putamen, dorsale caudaat en ventrale striatum). Die grense van ROI's is afgelei volgens 'n voorheen ontwikkelde metode [16]. Deur hierdie ROI's te gebruik, is BP-waardes in striatale subregio's onttrek uit individuele BP-beelde (Fig 1). Ook die asimmetrie-indeks van BP (AIBP) is bereken as (regs-links) / (regs + links) vir elke striatale substreek, sodat 'n positiewe waarde hoër AI aanduiBP regs na links. Die verhoudings van [11C] raclopride BP en AIBP Met BMI is getoets met behulp van die twee-sterre Pearson-korrelasie met SPSS 16.0 (Chicago, Illinois).
RESULTATE
[11C] Raclopried BP in een van die ses striatale subregio's het geen beduidende korrelasie met BMI gehad nie (r = -0.25, p = 0.23 in die linker dorsale putamen; r = -0.14, p = 0.52 in die regter dorsale putamen; r = -0.22 , p = 0.30 in die linker dorsale caudaat; r = -0.18, p = 0.40 in die regter dorsale caudaat; r = -0.18; p = 0.40 in die linker ventrale striatum; r = -0.19; p = 0.36 in die regter ventrale striatum). Daar was egter 'n beduidende positiewe korrelasie tussen die AIBP in die dorsale putamen en BMI (r = 0.43, p <0.05) (Fig 2), wat daarop dui dat groter BMI geassosieer word met hoër D2 / 3 reseptor beskikbaarheid in die regter dorsale putamen relatief aan die linkerkant. Die AIBP in beide dorsale kaak en ventrale striatum het geen beduidende korrelasie met BMI gehad nie (r = 0.01, p = 0.98 in die dorsale caudaat; r = -0.13, p = 0.53 in die ventrale striatum).
BESPREKING
In die huidige studie het ons die verhouding van DA D2 / 3-reseptor beskikbaarheid in striatale subregio's en sy asimmetrie met BMI ondersoek in nie-vetsugtige gesonde manlike vakke deur [11C] raclopride PET. Daar was geen direkte verband tussen striatale D2 / 3 reseptor beskikbaarheid en BMI in ons nie-vetsugtige vakke. Dit is in ooreenstemming met die verslag van Wang et al. [7] met behulp van [11C] raclopride PET. Alhoewel hulle 'n omgekeerde korrelasie tussen striatale D2-reseptor beskikbaarheid en BWI in vetsugtige individue gevind het, is nie so 'n korrelasie waargeneem in nie-vetsugtige beheermaatreëls. Ons het egter 'n vereniging van BWI gevind met die regs-asymmetrie in die D2 / 3-reseptor beskikbaarheid in die dorsale putamen in nie-vetsugtige vakke.
As deel van die gewoonte-leer- en beloningsisteem is striatum 'n kernstruktuur van die dopaminerge neuronale kringloop wat die versterkende effek van voedsel en ander belonings bemiddel, insluitende dwelmmisbruik deur mense. Funksionele verskille tussen dorsale en ventrale striatum in die voedselmotivering is aangemeld. Die werking van dorsale striatum was meer noodsaaklik vir die voedingsgedrag self en sy aangename genot [13], terwyl ventrale striatum meer sensitief was vir die voedselwyses en verwagtingsvlak van gegewe voedselstimulasie [17]. Ook, studies in muise [12] sowel as mense [18] voorgestel differensiële rolle van DA in dorsale en ventrale striatum in die regulering van voedselinname. Die idee was dat DA in dorsale striatum betrokke is by die handhawing van kalorievereistes vir oorlewing, terwyl DA in ventrale striatum betrokke is by die beloonende eienskappe van voedsel. Dit kan direk of indirek gekoppel word aan die verband tussen BMI en die asimmetrie in D2 / 3-reseptor beskikbaarheid in die dorsale putamen in ons nie-vetsugtige vakke, aangesien voedselinname by normale gewig individue waarskynlik onder kalorie-vereistes beheer word. deur die versterkende eienskappe van voedsel.
Baie bewyse dui daarop dat die menslike brein anatomies en funksioneel lateralized is. Terwyl asimmetrie in DA en ander neurotransmitters aangemeld is in die postmortem menslike brein [19], molekulêre en funksionele beeldtegnieke het bewyse vir neurochemiese asimmetrieë in die lewende menslike brein geopenbaar, wat meer geleenthede bied om die verhouding tussen die brein lateraliteit en menslike gedrag en funksie direk te ondersoek. PET en SPECT (enkel-foton-emissieberekende tomografie) studies in gesonde vakke het hemisferiese asimmetrieë in dopaminergiese merkers in die striatum getoon, insluitend die beskikbaarheid van DA D2 / 3-reseptore [20], DA vervoerder digtheid [21] en DA sintese kapasiteit [22]. Alhoewel hierdie studies 'n bevolkingsvooroordeel aan die hand van hoër waardes van radioligand bindend in die regterkant in vergelyking met die linkerstriatum op grond van groepgemiddeldes gerapporteer het, was daar aansienlike individuele verskille, nie net in die grootte nie, maar ook in die rigting van asimmetrie. By diere is individuele verskille in dopaminerge asimmetrie aangetoon om individuele verskille in ruimtelike gedrag en stresreaktiwiteit te voorspel, of te voorspel, asook die vatbaarheid vir strespatologie en dwelm sensitiwiteit [23]. By mense is assosiasies tussen kognitiewe funksies en die asymmetriepatroon in DA D2 / 3-reseptor beskikbaarheid gerapporteer [24]. Ons bevindings toon 'n beduidende verband tussen BMI en die rigting en grootte van asimmetrie in striatal D2 / 3 reseptor beskikbaarheid in nie-vetsugtige vakke.
In ons nie-vetsugtige vakke is groter BMI gekoppel aan die hoër D2 / 3-reseptor beskikbaarheid in die regter dorsale putamen relatief aan die linkerkant. Dit is in teenstelling met 'n vorige studie wat toon dat groter positiewe aansporingsmotivering gepaard gegaan het met hoër beskikbaarheid van D2 / 3 reseptore in die linker verhouding met die regte putamen [24]. Die teenoorgestelde rigting van asimmetrie kan hint by verskillende neurochemiese meganismes onderliggend aan die regulering van voedselinname tussen vetsugtige en nie-vetsugtige individue.
Ons studie het verskeie beperkings. Eerstens het drie van ons vakke BMI hoër as 25 gehad. Hul BWI's kan volgens die Asiatiese kriteria geklassifiseer word in oorgewig (23.0-24.9) of vetsug (≥25.0). Ons vakgroep bestaan egter uit fiks gesonde jong volwassenes en met inagneming dat BMI nie net verband hou met vetvrye massa nie, maar tot 'n mindere mate, ook aan die bou van die liggaam, het ons daardie vakke as nie-vetsugtige oorgewigvakke geklassifiseer na aanleiding van die mening van die WHO-deskundige raadpleging [25] wat voorgestel het om die huidige internasionale klassifikasies vir obesiteit te behou (≥ 30.0). Om die moontlike uitwerking van grenslyn oor gewigsvakke in ons huidige studie uit te sluit, het ons ons statistiese analise met 22 vakke weer getoets nadat ons die drie vakke uitgesluit het. Die resultate het 'n hoër korrelasie vertoon as die analise wat met 25-vakke gedoen is en het ook 'n verhoogde betekenisvlak (r = 0.55, p = 0.008) getoon. Tweedens, sedert [11C] raclopride binding is sensitief vir mededinging met endogene DA, dit is moeilik om vas te stel of die asimmetrie van DA D2 / 3-reseptor beskikbaarheid verteenwoordigend is van die reseptiedigtheid of die vlakke van endogene DA. DA D2 / 3 binding soos gemeet aan [11C] raklopride is heterogeen binne die striatale streke met hoër binding in die dorsale striatum as in die ventrale striatum [26]. Dus, [11C] raclopride PET het dalk nie 'n sensitiwiteit wat goed genoeg is vir die opsporing van subtiele interindividuele en interregionale verskille in die beskikbaarheid van D2 / 3-reseptore in die ventrale striatum nie. Verdere studies is nodig om die dopaminerge sisteem in limbiese striatale en ekstrastriatale streke te ondersoek deur middel van radioligands wat hoër affiniteit en selektiwiteit vir DA D3 reseptore het. Ten slotte, relatief klein steekproef wat slegs uit mans bestaan het, wat die algemeenbaarheid van ons bevindinge beperk.
Ten slotte dui die huidige resultate op 'n verband tussen BMI en die asymmetriepatroon in DA D2 / 3-reseptor beskikbaarheid in die dorsale putamen by nie-vetsugtige individue, sodat groter BMI geassosieer word met hoër reseptor beskikbaarheid in die regter dorsale putamen relatief tot Die linkerkant. Inderdaad, die inligting wat verband hou met neurochemiese lateralisering van DA gee nie net 'n wenk in die voorspelling van die kliniese verloop van vetsug of die ontwikkeling van voedselinname-verwante siektes soos anorexia nervosa en bulimia nervosa, en dit is belangriker om 'n biomerker te wees om die voorspelling van die behandeling in daardie siekte te voorspel nie. Ons resultate, gekombineer met vorige bevindings, kan ook dui op neurochemiese meganismes onderliggend aan die regulering van voedselinname by nie-vetsugtige individue. Dit kan belangrike implikasies hê vir die begrip en voorspelling van individuele verskille in reaksie op voedselverwante belonings en die ontwikkeling van 'vetsug' vanuit 'nie-vetsugtige toestand'.
Bedankings
Hierdie studie is ondersteun deur toekennings van die National Research Foundation of Korea (NRF-2009-0078370, NRF-2006-2005087) wat deur die Ministerie van Wetenskap, ICT en toekomstige beplanning van die Republiek Korea gefinansier word en 'n toekenning van die Korea Healthcare Technology R&D Projek, Ministerie van Gesondheid en Welsyn, Republiek van Korea (HI09C1444 / HI14C1072). Hierdie studie is ook ondersteun deur 'n toekenning van die Seoul National University Bundang Hospital Research Fund (02-2012-047).
Verwysings
;