رعاية مرضى السكري. 2013 شباط 36 (2): 394 – 402.
نشرت على الانترنت 2013 يان 17. دوى: 10.2337 / dc12-1112
PMCID: PMC3554293
الارتباط مع مستويات الانسولين
أنيا جاستريبوف، ماجستير، دكتوراه،1,2 راجيتا سينها، دكتوراه ،3,4,5 شيريل لاكادي، BS ،6 دانا م، دكتوراه ،3,7 روبرت س. شيروندكتوراه1 و مارك بوتينزا، ماجستير، دكتوراه3,4,5
ملخص
موضوعي
ترتبط البدانة بالتغييرات في مناطق دماغية القشرة الدماغية المخطط لها في دافع الغذاء ومكافأته. الإجهاد ووجود الإشارات الغذائية قد يحفز كل منهما على الأكل وإشراك الدوائر العصبية. من غير المعروف كيف تتفاعل هذه العوامل للتأثير على استجابات الدماغ وما إذا كانت هذه التفاعلات تتأثر بالبدانة ومستويات الأنسولين وحساسية الأنسولين. افترضنا أن الأفراد الذين يعانون من السمنة المفرطة سيظهرون استجابات أكبر في الدوائر العصبية للمكورات العنقودية المخطط لها بعد تعرضهم للإجهاد وعواطف الطعام ، وأن عمليات تنشيط الدماغ سترتبط بشغف الطعام الذاتي ومستويات الأنسولين و HOMA-IR.
تصميم البحث والطرق
تم تقييم مستويات الانسولين الصيام في المواد السمنة والبكماء الذين تعرضوا إلى الإجهاد الفردي وإشارات الطعام المفضلة أثناء التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي.
النتائج
أظهر الأفراد الذين يعانون من السمنة ، ولكن ليس الهزيل ، زيادة التنشيط في المناطق المخطط للولادة ، والمنعزلة ، والمائية أثناء التعرض إلى مفضلات الطعام والإجهاد. في الأفراد الذين يعانون من السمنة ولكن ليس الهزيل ، ترتبط شغف الطعام ، والأنسولين ، ومستويات HOMA-IR بشكل إيجابي مع النشاط العصبي في مناطق دماغية مخطط القشرة الدماغية خلال مفضل الطعام والإشارات الإجهاد. تم توسط العلاقة بين مقاومة الأنسولين وشغف الطعام لدى الأفراد البدينين من خلال النشاط في مناطق التحفيز والمكافأة ، بما في ذلك المخطط ، و insula ، و thalamus.
الاستنتاجات
تظهر هذه النتائج أن الأفراد الذين يعانون من السمنة المفرطة ، ولكن ليس العجاف ، يظهرون زيادة تنشيط الكورتيكولمك-سترتالياً استجابةً لإشارات الطعام المفضلة والإجهاد وأن هذه الاستجابة الدماغية تتوسط العلاقة بين HOMA-IR والشغف بالأغذية. تحسين حساسية الانسولين ، وبالتالي الحد من تفاعلية الكورتيكوليمك-سترتميت إلى الإشارات الغذائية والإجهاد قد يقلل من شغف الطعام ويؤثر على سلوك تناول الطعام في السمنة.
السمنة هي مشكلة صحية عامة عالمية تهيئ أكثر من 500 مليون شخص في جميع أنحاء العالم (1) إلى الحالات الطبية المزمنة مثل داء السكري 2 نوع وأمراض القلب والأوعية الدموية (2). ويجري حاليا استكشاف دور الجهاز العصبي المركزي في السمنة بمساعدة تقنيات تصوير الأعصاب المتطورة التي تمكن من التحقيق في وظائف الدماغ البشري (3,4). الإشارات الغذائية والإجهاد ، واثنين من العوامل البيئية التي تؤثر على السلوكيات الأكل (5,6) ، تستثير السلوكيات المختلفة (5,7-11) والاستجابات العصبية (12-16) في السمنة مقارنة مع الأفراد الهزيل. هذه التعديلات العصبية تشمل على سبيل المثال لا الحصر المخطط (17) ، وهي بنية متورطة في معالجة التحفيز للمكافأة واستجابة الإجهاد (17) ، و insula ، التي تشارك في إدراك ودمج الأحاسيس ، مثل الذوق (18) ، داخل الجسم (19) ردا على العظة الغذائية (13,15,20) والأحداث المجهدة (12). وقد اقترح أن الاختلافات في هذه المناطق العصبية في الأفراد يعانون من السمنة المفرطة (17) قد يترافق مع شهوة غذائية أعلى (21) وسلوكيات الأكل غير المنظم (22) ، ربما يؤثر على اختيار الطعام واستهلاكه (13,20,23). وهكذا ، يمكن تسهيل تدخلات السمنة الجديدة عن طريق اكتساب فهم أفضل لمدى ارتباط العوامل الأخرى المرتبطة بالسمنة (على سبيل المثال ، العوامل الهرمونية والأيضية) بالآليات العصبية الكامنة وراء الإجهاد والاستجابات الغذائية وكيفية تأثير هذه الاختلافات على الطعام. البحث عن دوافع ، مثل شغف الطعام.
الإشارات الهرمونية والعوامل الأيضية تنظم استتباب الطاقة من خلال الإجراءات المحيطية والمركزية (24). في حالات السمنة ، تحدث تغييرات في مستويات الأنسولين وحساسية الأنسولين في كثير من الأحيان (25) ويمكن أن تديم الفسيولوجية والسلوكيات المؤدية إلى التكيف (26). لقد تم اقتراح أن مقاومة الأنسولين المركزية قد تكون عاملاً مهمًا يسهم في تغيير الدوافع للأغذية والتغيرات في مسارات التحفيز والمكافأة (27). في الواقع ، يتم التعبير عن مستقبلات الأنسولين في المناطق المثلية للدماغ ، مثل الوطاء (28) ، بالإضافة إلى مناطق التحفيز والمكافأة المرتبطة بالسلوكيات المتعلقة بالأغذية بما في ذلك المنطقة القطبية البطنية (VTA) والأدوية (SN) (29) ، وهما بنائان يقومان بترحيل الإشارات عبر الخلايا العصبية الدوبامينية إلى مناطق دماغية قشرية وحيبية وممرضة (30). ويدعم هذا الرأي كذلك من الدراسات في كل من القوارض والبشر. الفئران بالضربة القاضية مستقبلات الأنسولين محددة العصبية الفئران تطوير hyperinsulinemia ومقاومة الأنسولين بالتزامن مع السمنة الناجمة عن النظام الغذائي (31). بالنسبة للإنسان ، تم الإبلاغ عن قوة الربط الشبكي للولادة في قشرة البوتامين والقشرة الأمامية الأمامية (OFC) لارتباط إيجابي مع مستويات الانسولين الصيام وسلبية مع حساسية الأنسولين (32) ، وقد لوحظ أن قدرة الأنسولين على زيادة امتصاص الغلوكوز في المخطط البطني والقشرة الأمامية الجبهية قد تقلصت في المواد المقاومة للأنسولين (27). بالإضافة إلى ذلك ، استجابةً لصور الطعام ، أظهر الأفراد الذين يعانون من السمنة المفرطة من النوع 2 زيادة في التنشيط في insula و OFC و striatum مقارنةً بالأفراد الذين لا يعانون من مرض السكري 2 (23). وقد لوحظت أيضا الارتباطات بين الالتزام الغذائي وإجراءات فعالية والتفعيل في insula و OFC وبين الأكل العاطفي والتفعيل في اللوزة ، المذنبات ، البوتامين ، والنواة المتكئة (23).
غير أنه من غير المعروف ما إذا كانت الاختلافات في مستويات الأنسولين وحساسية الأنسولين تؤثر على استجابات معينة للدماغ عند التعرض للمثيرات الشائعة مثل الإشارات الغذائية والأحداث المجهدة وما إذا كانت هذه الاستجابات العصبية تؤثر على الرغبة الشديدة في تناول الطعام والتي قد تؤدي إلى سلوكيات تناول الطعام. افترضنا أن الأفراد الذين يعانون من السمنة ، ولكن ليس الهزيل ، سيظهرون استجابات عصبية متزايدة في الدوائر العصبية المكافئة للدوافع والمكافأة التي تشمل الإدراك الحسي والجسدي - الإقتران (القشرية) ، والعاطفة - الذاكرة (الحوفي) ، ومكافأة الدوافع (المخططة) خلال موجزات موجزة. التعرض -Migagery إلى الغذاء المفضل ، والإجهاد ، والإشارات محايدة الاسترخاء ؛ أن هذه الاستجابات العصبية سترتبط بشغف الطعام وكذلك مستويات الأنسولين ومقاومة الأنسولين (كما تم تقييمها بواسطة تقييم نموذج التوازن في مقاومة الأنسولين [HOMA-IR]) ؛ وأن العلاقة بين مقاومة الأنسولين وشغف الطعام يمكن أن تتوسطها عمليات تنشيط الدماغ الإقليمية.
تصميم البحث والطرق
الرجال والنساء ، بين الأعمار 19 و 50 years ، مع BMI ≥30.0 kg / m2 (المجموعة السمينة) أو 18.5 – 24.9 kg / m2 (مجموعة العجاف) ، الذين كانوا يتمتعون بصحة جيدة ، تم تجنيدهم عبر الإعلانات المحلية. تضمنت معايير الاستبعاد الحالات الطبية المزمنة ، والاضطرابات النفسية (معايير DSM-IV) ، والإصابات أو الأمراض العصبية ، وتناول أي وصفة طبية ، ومعدل الذكاء <90 ، وزيادة الوزن (25.0 ≤ مؤشر كتلة الجسم 29.9 كجم / م2) ، وعدم القدرة على القراءة والكتابة باللغة الإنجليزية ، والحمل ، ورهاب الأماكن المغلقة أو المعدن في الجسم غير متوافق مع التصوير بالرنين المغناطيسي (MRI). تمت الموافقة على الدراسة من قبل لجنة التحقيق البشرية ييل. جميع المواد المقدمة موافقة موقعة موقعة.
تقييم كيميائي حيوي
في يوم التقييم السابق لجلسة التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفية (fMRI) ، تم الحصول على عينات الدم لقياس الأنسولين البلازما والسكر ومستويات الجلوكوز في 8: 15 am وتخزينها في −80 ° C. تم قياس الجلوكوز (الجلوكوز البلازمي الصيام) باستخدام كاشف دلتا الجلوكوز العلمي (هنري شاين) والأنسولين باستخدام مضادات الأوعية المشعة المزدوجة الأجسام المضادة (ميليبور [سابقا لينكو]). تمت معالجة كل عينة في نسختين للتحقق منها. تم حساب HOMA-IR على النحو التالي: [glucose (mg / dL) × insulin (μU / mL)] / 405. تم إجراء التصوير العصبي خلال أيام 7 لاكتساب البيانات المختبرية.
تطوير نص صور
قبل كل جلسة fMRI لكل فرد ، تم تطوير برامج نصية بصور موجّهة لمفهوم الطعام المفضل ، والإجهاد ، وظروف الاسترخاء المحايدة باستخدام أساليب سبق تحديدها (33). تم تطوير نصوص شخصية لأن الأحداث الشخصية تؤدي إلى تفاعل فسيولوجي أكبر وتولد تفاعلات عاطفية أكثر حدة من صور المواقف غير الشخصية الموحدة (34). (نرى البيانات التكميلية و جدول تكميلي 7 للحصول على أمثلة من الطعام المتضمن في إشارات الطعام المفضلة ومثال لخط جديلة مفضل للغذاء ، بالإضافة إلى مواد تكميلية في Jastreboff et al. [12] للإجهاد ممثل والنصوص محايد الاسترخاء.)
جلسة fMRI
قدم المشاركون للتصوير في فترة ما بعد الظهر في 1: 00 pm أو 2: 30 pm مع تعليمات بتأكل ~ 2 h قبل جلسة المسح الضوئي بحيث لا يكونوا جائعين بشكل مكثف ولا ممتلئين. قمنا بتقييم تقييم الجوع الذاتي قبل وبعد جلسات المسح الضوئي ؛ لم يكن هناك فروق ذات دلالة إحصائية بين وسائل المجموعتين [t(46) = 1.15 ، P > 0.1]. تم تأقلم كل مشارك في غرفة الاختبار مع الجوانب المحددة لإجراءات دراسة الرنين المغناطيسي الوظيفي. تم وضع الموضوعات في ماسح التصوير بالرنين المغناطيسي وخضعوا للرنين المغناطيسي الوظيفي خلال جلسة مدتها 90 دقيقة. في ترتيب عشوائي متوازن ، تعرضوا لإشارات طعامهم المفضلة الشخصية ، والتوتر ، وظروف الصور المريحة المحايدة. تم الحصول على ست تجارب بالرنين المغناطيسي الوظيفي (اثنتان لكل حالة) باستخدام تصميم كتلة مع كل منها 5.5 دقيقة. تضمنت كل تجربة فترة أساسية هادئة مدتها 1.5 دقيقة تليها فترة تصوير مدتها 2.5 دقيقة (بما في ذلك دقيقتان لتخيل قصتهم المحددة أثناء تشغيلها لهم من تسجيل صوتي تم إنشاؤه مسبقًا و 2 دقيقة من وقت التصوير الهادئ الذي تم خلاله استمر في تخيل القصة بينما يرقد في صمت) وفترة تعافي هادئة مدتها دقيقة.
التحقق من صحة نموذج الصور الإرشادية
لتقييم الاستجابات الذاتية لظروف صور الإجهاد ، تم الحصول على تقييمات القلق من الموضوعات قبل وبعد كل نص تصويري. لتقييم القلق ، سئل المشاركون على النحو السابق (33) لتقييم مدى التوتر والشعور بالقلق و / أو توترات شعروا باستخدام مقياس Likert 10-point قبل وبعد كل تجربة fMRI. في كل من المواد السمنة والنحيلة ، زادت معدلات القلق بعد حالة الإجهاد [السمنة: F(1.96) = 7.11 ، P <0.0001 ؛ الخالية من: F(1.96) = 6.94 ، P <0.0001]. لا توجد فروق في معدلات القلق بين المجموعات في الأساس [F(1.48) = 0.13 ، P = 0.72] أو بعد الصور [F(1.48) = 0.23 ، P = 0.64]. بالإضافة إلى ذلك ، تم الحصول على درجات تقييم حيوية ذاتية حيث أشارت الموضوعات إلى مدى استطاعتهم تصور كل من قصصهم الفردية أثناء وجودهم في الماسح الضوئي. لم يكن هناك اختلاف بين المجموعات في تقييمات درجة عدم الوضوح في الصور [t(4) = 1.3 ، P = 0.26].
اكتساب fMRI وتحليل البيانات الإحصائية
تم الحصول على الصور في مركز أبحاث الرنين المغناطيسي Yale باستخدام نظام التصوير بالرنين المغناطيسي 3-Tesla Siemens Trio المجهّز بملف رأس تربيعي قياسي ، وذلك باستخدام تتابع نبض مستوٍ مفرد مستدق بتدرج متدرج. نرى البيانات التكميلية لمزيد من التفاصيل عن اكتساب الرنين المغناطيسي الوظيفي والتحليل. بالنسبة للإحصاءات الوصفية ، تم اختبار الاختلافات بين المجموعات في التدابير الذاتية والسريرية باستخدام t اختبار ، فيشر الدقيق ، و χ2 الاختبارات. استخدمنا الماكرو SPSS مع 10,000 bootstrap لتقدير نماذج الوساطة (35).
النتائج
التركيبة السكانية للمجموعات ومعلمات التمثيل الغذائي الصائم
تمت مطابقة خمسين شخصًا يعانون من السمنة والمتطوعين الهزيلين بشكل فردي على أساس العمر (متوسط سنوات 26) والجنس (الإناث 38٪) والعرق (68٪ القوقاز) والتعليم (جدول تكميلي 1). المجموعة السمينةN = 25) لديه متوسط ± SD BMI من 32.6 ± 2.2 kg / m2، ومجموعة العجاف (N = 25) كان متوسط مؤشر كتلة الجسم من 22.9 ± 1.5 kg / m2. على الرغم من أنه لم يتم تشخيص أي من مرضى السكري ، اختلف الأشخاص الذين يعانون من السمنة والبدانة فيما يتعلق بمقاومة الأنسولين كما تم تقييمها بواسطة HOMA-IR [تعني المجموعة السامة 3.8 ± 1.4 والمجموعة العجاف 2.5 ± 1.0 ، t(41) = −3.42 ، P = 0.0013] ومستويات الانسولين الصيام [المجموعة السمينة 16.3 ± 5.8 μU / mL و Lean 11.1 ± 3.7 μU / mL ، t(33.7) = −3.53 ، P = 0.0012]. مستويات FPG لا تختلف بين المجموعاتt(41) = −1.34 ، P = 0.19] (جدول تكميلي 1).
خرائط دماغية متناقضة: يُظهر الأفراد البدينون استجابات عصبية متزايدة في المناطق القشرية المخية
كما هو متوقع ، أظهرت كل من المجموعات العجافه والبدنيه تنشيط المناطق المخططه corticolimbic ردا على الاجهاد وظروف جبه الغذاء المفضل ، والتنشيط القشري المهادي والسمعي فقط خلال حالة محايد الاسترخاء (P <0.01 ، تصحيح الخطأ العائلي [FWE] (صورة تكميلية 1). على النقيض من الخرائط من التنشيط العصبي للبدناء مقابل المواد النحيلة ، لم يكن هناك فرق بين المجموعة في تفعيل متوسط استجابة لحالة الاسترخاء المحايدة. وهكذا ، تم استخدام حالة الاسترخاء المحايدة كحالة المقارنة النشطة في التناقضات بين المجموعة كما في الدراسات السابقة (33). أظهر الأفراد الذين يعانون من السمنة زيادة التنشيط العصبي لمنبهات الطعام المفضلة ، نسبة إلى حالة الاسترخاء المحايدة ، في putamen ، insula ، thalamus ، hypothalamus ، parahippocampus ، التلفيف الجبهي السفلي (IFG) ، والتلفيف الصدغي الأوسط (MTG) ، في حين أن الأفراد الضعفاء لم تظهر زيادة التنشيط في هذه المناطق (P <0.01 ، تصحيح FWE) (التين 1A). خلال التعرض للتوتر بالنسبة إلى الاسترخاء المحايد ، أظهر البدناء مرة أخرى ولكن ليس الأفراد الضعفاء زيادة التنشيط في بوتامين ، إنسولا ، آي إف جي ، و MTG (P <0.01 ، تصحيح FWE) (التين 1B و جدول تكميلي 2). وأظهرت المقارنة بين المواد السمنة مقابل المواد النحيلة أثناء حالة جود الطعام المفضلة زيادة في التنشيط بشكل نسبي (putamen) ، insula ، اللوزة ، القشرة الأمامية بما في ذلك منطقة بروكا ، والقشرة الدماغية. في حالة الإجهاد ، أظهر البدناء مقابل الأفراد النحيلين مزيدًا من التنشيط في الحالة الداخلية ، التلفيف الجبهي العلوي ، التلفيف القذالي السفلي (صورة تكميلية 2).
خرائط ارتباط الدماغ: ترتبط مقاومة الأنسولين بالاستجابات العصبية المرصودة لدى الأفراد البدينين
لفحص كيفية تأثير مقاومة الأنسولين على تنشيط الدماغ الملحوظة مع إشارات الطعام المفضلة ومؤشرات الأحداث المجهدة ، استخدمنا تحليل الارتباطات القائمة على الدماغ كله ، والفيوكسيل لفحص ارتباط HOMA-IR ، والأنسولين الصائم ، ومستويات FPG مع تباين فردي في الاستجابات العصبية لهذه الشروط جديلة. وقد شوهدت علاقات HOMA-IR أكثر الارتباطات قوةً في ظروف الطعام والإجهاد المفضلة. في الأفراد البدناء ولكن ليس الهزيل ، ترتبط قيم HOMA-IR بإيجابية مع التنشيط العصبي في المناطق المخطط لها في كل حالة جديلة. على وجه التحديد ، تم العثور على ارتباطات إيجابية مع التنشيط العصبي في putamen ، insula ، المهاد ، و hippocampus خلال شرط جديلة الغذاء المفضل (التين 2A و صورة تكميلية 3A)؛ في putamen ، caudate ، insula ، amygdala ، hippocampus ، parahippocampus خلال شرط الإجهاد-جديلة (التين 2B و صورة تكميلية 3A)؛ وفي البوتامين ، المذنبات ، insula ، المهاد ، والحزامية الأمامية والخلفية خلال حالة محايد الاسترخاء (صورة تكميلية 3A و جدول تكميلي 3).
ليس من المستغرب ، أن مستويات الانسولين الصيام في السمنة ، ولكن ليس العجاف ، ارتبط الأفراد إيجابيا في مناطق مماثلة لتلك التي ترتبط مع HOMA-IR. بالإضافة إلى ذلك ، تم العثور على ارتباطات إيجابية مع مستويات الانسولين في حالة الإجهاد مع تفعيل المخطط البطني و اللوزية ، وظهرت علاقة إيجابية في حالة الاسترخاء المحايدة مع تفعيل فطري البطني (صورة تكميلية 3B). بالإضافة إلى ذلك ، ترتبط مستويات FPG لدى الأفراد البدينين بشكل إيجابي مع التنشيط خلال حالة جاذبية الطعام المفضلة في البوتامين والمهاد وأثناء حالة الاسترخاء المحايدة في البوتامين ، المذنبات ، insula ، المهاد ، والحزامية الأمامية والخلفية (صورة تكميلية 3C و جدول تكميلي 3).
شغف الغذاء يزيد بعد إشارات الطعام المفضلة والإشارات الإجهاد
لتقييم الاستجابات الذاتية ، تم الحصول على تقييمات شهوات الطعام من الموضوعات قبل وبعد كل تجربة تجريبية على مقياس يتراوح من 0 إلى 10. لم تكن هناك اختلافات في تقديرات حمية الطعام الأساسية قبل كل تجربة تصوير بين المجموعات السليمة والضعيفة [F(1.46) = 0.09 ، P = 0.76]. عندما تمت مقارنة الرغبة الشديدة في الغذاء بعد ظروف التصوير ، كان هناك تأثير كبير على الحالة [F(1.92) = 34.68 ، P = 0.0001] (مفضل ، الغذاء السمين 6.1 ± 2.9 ، العجاف 5.8 ± 2.7 ، جديلة الإجهاد ، السمنة 4.4 ± 3.2 ، العجاف 3.1 ± 2.2 ؛ وجديلة محايد الاسترخاء ، والسمنة 3.9 ± 3.4 ، العجاف 3.4 ± 2.4) ولكن لا تأثير المجموعة الرئيسيF(1.46) = 0.99 ، P = 0.32] أو تأثير التفاعل الجماعيF(1.92) = 1.34 ، P = 0.27)]. كانت هناك زيادات في تقديرات شغف الطعام بعد جرة الطعام المفضلة مقابل ظروف الاسترخاء المحايدةt(92) = 7.33 P <0.0001] وبعد إشارة الطعام المفضل مقابل ظروف الإجهاد [t(92) = 7.09 ، P <0.0001] ولا يوجد فرق كبير بعد الإجهاد مقابل ظروف الاسترخاء المحايدة [t(92) = 0.25 ، P = 0.81].
خرائط دماغ الارتباط: استجابات شغف الطعام الشخصي لمجالات الغذاء المفضلة وظروف الإجهاد ترتبط بشكل إيجابي مع عمليات التنشيط في المناطق القشرية المخية في الأفراد المصابين بالسمنة
وللتحقق من الصلة بين الاستجابات العصبية والشغف بالأغذية ، قمنا بفحص ارتباط كل فرد بمشاعر الطعام التي ذكرها الشخص بنفسه مع استجابات عصبية لظروف الطعام والإجهاد المفضلة. في الأفراد الذين يعانون من السمنة المفرطة ولكن ليس العجاف ، فإن الطعام المتلهف استجابةً لجذع الطعام المفضل وظروف الإجهاد يرتبط ارتباطًا إيجابيًا بالتنشيطات في مناطق متعددة الجرعة القشرية المخاطية (التين 3, صورة تكميلية 4و جدول تكميلي 4).
مناطق الدماغ ترتبط مع كل من شغف الطعام ومقاومة الأنسولين: آثار الوساطة
وأخيرًا ، قمنا بتقييم ما إذا كانت مقاومة الإنسولين مرتبطة مع شغف الطعام في كل حالة وما إذا كانت هذه العلاقات تتوسطها الاستجابات العصبية. ترتبط مستويات HOMA-IR مع درجات حمية الطعام أثناء التعرض لجذب الطعام المفضل في المواد السمينة (r2 = 0.20؛ P = 0.04) ولكن ليس الأفراد الضعفاء (r2 = 0.006؛ P = 0.75) (التين 4A). لم ترتبط مستويات HOMA-IR مع شهوة الطعام في الإجهاد (السمنة: r2 = 0.12، P = 0.12 الخالية من: r2 = 0.003، P = 0.82) أو الاسترخاء محايد (السمنة: r2 = 0.04، P = 0.38 الخالية من: r2 = 0.004، P = 0.80) الشروط.
من أجل فحص ما إذا كانت شغف الطعام المقاوم للتضمين بالأنسولين عن طريق الاستجابات العصبية ، قمنا أولاً بتقييم التراكب المحدد في المناطق التي كانت شائعة في ارتباطاتها العصبية بمقاومة الأنسولين ولشغف الطعام. في المواد السمنة ، يرتبط النشاط في المهاد و VTA / SN مع كل من مقاومة الأنسولين وشغف الطعام في حالة جاذبية الطعام المفضلة (التين 4B و جدول تكميلي 5). وقد لوحظت أنماط مماثلة لبوتامين و insula في حالة الإجهاد والمهاد ، المذنبات ، putamen ، و insula في حالة الاسترخاء محايدة (التين 4B و جدول تكميلي 5). لم نعثر على مثل هذه المناطق المتداخلة في الموضوعات النحيلة.
بعد ذلك ، فحصنا ما إذا كانت العلاقات بين HOMA-IR وشغف الطعام قد توسطت من خلال عمليات تنشيط الدماغ الإقليمية المتداخلة التي ترتبط مع HOMA-IR ومع شهوة الطعام (التين 4C). يمكن استخدام تحليلات الوساطة الإحصائية لفحص العلاقة بين متغيرين وتحديد المدى الذي قد يكون فيه المتغير الثالث الذي من المحتمل أن يكون متدخلاً مسؤولاً عن العلاقة الملاحظة (35). وبطريقة أخرى ، قمنا بفحص ما إذا كان التنشيط العصبي المرصود في مناطق دماغية القشرية المخطط للدماغ يتوسط للعلاقة بين HOMA-IR وشغف الطعام لدى المشاركين البدينين. كما يتضح من التأثير غير المباشر الكبير (a × b مسار) القيم (جدول تكميلي 6) ، تم توسط العلاقة بين HOMA-IR والشغف بالأغذية من خلال الاستجابات العصبية في المهاد ، جذع الدماغ (بما في ذلك VTA / SN) ، والمخيخ في حالة جرب الطعام المفضل وفي putamen و insula في حالة جذر الإجهاد.
الاستنتاجات
لاحظنا عمليات تنشيطية قاتمة - مخططة في البدانة ، ولكن ليس الهزيل ، الأفراد استجابة لجذع الطعام والإجهاد مقارنة مع ظروف الاسترخاء المحايدة. الاستجابات العصبية في هذه المناطق خلال التعرض لجذب الغذاء تتفق مع الدراسات السابقة (12,13,15,36). الاستجابات العصبية الأكثر وضوحا التي تظهر في مواضيع السمنة في مناطق الدماغ المتورطة في تحفيز المكافأة ، والذاكرة العاطفية ، ومعالجة الذوق ، والحركة البينية ، ترتبط مع HOMA-IR ، وهو قياس لمقاومة الأنسولين ، وكذلك فرط أنسولين الدم. علاوة على ذلك ، توسطت هذه الاستجابات العصبية بشكل إحصائي للعلاقة بين مقاومة الأنسولين وشغف الطعام لدى الأشخاص الذين يعانون من السمنة ، مما يشير إلى أنه في الأشخاص البدناء ، قد تؤثر مقاومة الأنسولين بشكل مباشر أو غير مباشر على المسارات العصبية التي تدفع الرغبات إلى استهلاك الأطعمة المفضلة ، والتي غالباً ما تحتوي على نسبة عالية من السعرات الحرارية.
تتوافق النتائج التي توصلنا إليها مع ، والتوسع في العمل السابق الذي يوضح أن الأنسولين يعمل كإشارة تنظيمية للجهاز العصبي المركزي من تناول الطعام ووزن الجسم (37,38). تتفق مع البيانات التي تنطوي على المهاد والثعبان الدوبامين في مسارات السمنة والإجراءات الأنسولين (28-30), 1أظهر الأفراد البدناء زيادة التنشيط في المناطق القشرية المخطط لها بما في ذلك المخطط (كلا putamen و caudate) ، insula ، و thalamus و 2) حجم مقاومة الأنسولين ، كما تم تقييمه بواسطة HOMA-IR ، يرتبط ارتباطًا إيجابيًا بتفعيل المخطط و insula استجابة لكل من جرب الطعام وظروف الإجهاد لدى الأفراد الذين يعانون من السمنة. يتم دعم هذه البيانات من خلال أعمال سابقة تظهر أن التغيرات في حساسية الأنسولين في VTA تعدّل الاستجابات الجانبية للتوقعات إلى المخطط (39)؛ يقلص أيض الجلوكوز المحفّز بالأنسولين في المخطط البطني في موضوعات مقاومة للأنسولين (27)؛ ويرتبط ارتباطا مباشرا التنشيط المنعزل والحصين ردا على تلميحات المواد الغذائية إلى hyperinsulinemia (40). وقد تعتبر هذه الملاحظات مجتمعةً آثارًا سريرية مهمة للسلوكيات المرتبطة بالأغذية ، وتشير إلى أن مقاومة الأنسولين قد تعوق قدرة الأنسولين على كبح المسارات الترويجية ، مما يبرز الاستجابات العصبية المرتبطة بالأجهاد والأدوية المتعلقة بالأمراض بشكل انتقائي في الأفراد الذين يعانون من السمنة المفرطة.
لم يتم العثور على تصنيفات شغوف ذاتي ذاتية الإبلاغ ، والتي تعتمد على التصورات الفردية ، لتكون مختلفة إحصائيا تختلف في الأفراد البدناء واللين. بالإضافة إلى ذلك ، حددت المواد السمينة والنحيلة أطعمة مفضلة مشابهة بشكل ملحوظ لمنبهات الطعام المفضلة الخاصة بهم (جدول تكميلي 7) ، مع غالبية الأطعمة التي تحتوي على نسبة عالية من الدهون ومحتوى السعرات الحرارية. وهكذا ، فإن الاختلافات الملاحظة لا تنطوي على اختلافات في الأغذية المرغوبة ، ولكن ، بالأحرى ، كيف تتم معالجة هذه المعلومات وتفسيرها ومن المحتمل أن تنجم السلوكيات الإضافية عن التعرض الحقيقي لمواد الطعام المفضلة. من الجدير بالذكر ، مع ذلك ، أن مستويات HOMA-IR في البدانة ، ولكن ليس هزيلة ، يرتبط الأفراد مع تصنيفات حمية الطعام ذات الصلة المفضلة الغذاء. تماشياً مع هذه الملاحظة ، عندما فحصنا أي عمليات منشط في منطقة الدماغ ترتبط بكل من HOMA-IR وتقييمات شهوة الطعام ، وجدنا مناطق متداخلة في الدماغ في الأفراد البدينين ولكن ليسوا هزيلين. تضمنت هذه المناطق ليس فقط VTA و SN ولكن أيضا المخطط ، insula ، و thalamus ، والتي تساهم على التوالي في تحفيز المكافأة والتجاوب الإجهاد (17) ، والنكهة والإشارات البينية (18,19) ، وتتابع المعلومات الحسية الطرفية إلى القشرة (41). تشير هذه البيانات إلى أن مقاومة الأنسولين ، و / أو عواقب مقاومة الأنسولين ، قد تؤدي إلى تضخيم أو تحسس الاستجابات في الدوائر العصبية التي تؤثر على شغف الطعام للأطعمة المرغوبة بشدة ، وفي النهاية التأثير على زيادة الوزن. العلاقة الهامة بين الأنسولين ومستويات HOMA-IR مع الرغبة الشديدة في الطعام ونشاطات الدماغ التي تظهر عند البدانة ، ولكن ليس الهزيل ، قد يكون الأفراد مرتبطين بعدم وجود تباين في مستويات الأنسولين لدى الأفراد الهزيلين و / أو العوامل الأخرى التي تسهم بشكل مهم في شغف الطعام .
ارتباطات دعم البيانات بين الإجهاد الشديد غير القابل للسيطرة ، الإجهاد المزمن ، ارتفاع مؤشر كتلة الجسم ، وزيادة الوزن (5,7). الإجهاد يؤثر على سلوكيات الأكل (5,10) ، زيادة وتيرة استهلاك الوجبات السريعة (42) والوجبات الخفيفة (43) ، والأطعمة ذات السعرات الحرارية وكثيفة الإستساغة (44) ، وقد ارتبط الإجهاد بزيادة الوزن (7). في دراستنا ، خلال التعرض للتوتر الإجهاد الغذائي في البدناء ، ولكن ليس الهزيل ، ارتبط الأفراد إيجابيا مع التنشيط في المذنبات ، الحصين ، insula ، وبوتامين. هذه العلاقات المختلفة تشير إلى أن الرغبة الشديدة في تناول الطعام المرتبطة بالإجهاد مدفوعة من قبل الارتباطات العصبية المتميزة في الأفراد الذين يعانون من السمنة وزيادة احتمال أن هذا الاختلاف قد يزيد من خطر استهلاك الأطعمة المرغوبة والمرتاح للغاية خلال أوقات التوتر في الأفراد الذين يعانون من السمنة المفرطة. تتسق هذه النتائج مع البيانات التي تشير إلى أن تناول الطعام مدفوع بالأجهاد يتفاقم في النساء البدينات (45) ، في حين يبدو أن الأكل الذي يحركه الإجهاد له تأثير غير متناسق على استهلاك الغذاء لدى الأفراد النحيلين (46). بعد التعرض للإجهاد النفسي ، يعاني الأشخاص الذين يعانون من زيادة وزن الجسم من الإشباع للحلويات والوجبات الخفيفة ومقدار أعلى من السعرات الحرارية مقارنةً بالأفراد الذين يعانون من نقص الدهون في ظروف مماثلة (10). مقارنةً بالأفراد ذوي مؤشر كتلة الجسم الأدنى ، فإن الذين لديهم مؤشر كتلة الجسم المرتفع يُظهرون ارتباطات أقوى بين الإجهاد النفسي وزيادة الوزن في المستقبل (7). مجتمعة ، تشير هذه الدراسات ونتائجنا إلى أن الأفراد البدينين قد يكونون أكثر عرضة للإجهاد واستهلاك الغذاء المرتبط بالإجهاد وزيادة الوزن لاحقا. نظرًا لأن كلا من الطعام المفضّل و جاذبية الطعام الناجم عن جديلة الإجهاد المرتبطة بتفعيل الجهاز العصبي المركب ، فستكون ذات صلة في الدراسات المستقبلية لمحاكاة حالات الإجهاد العالية للحياة الحقيقية لدراسة وظائف الدوائر العصبية عند تعرض الأشخاص البدناء في وقت واحد ضغوط الحياة الحادة والمنبهات الغذائية المفضلة.
وأخيراً ، تجدر الإشارة إلى أن الأفراد البدينين الذين لديهم دليل على مقاومة الأنسولين أظهروا تغيرات في الرغبة الغذائية حتى في حالة استرخاء. عمليات تنشيط Corticolimbic-striatal الملاحظة في الأفراد يعانون من السمنة المفرطة خلال حالة الاسترخاء المحايدة ترتبط مع حنين الطعام شخصي. ترتبط مستويات HOMA-IR لدى الأفراد البدينين أيضًا بالاستجابات العصبية أثناء حالة الاسترخاء المحايدة ، مما يشير إلى أن حالة مقاومة مزمنة للأنسولين ترتبط بالتنشيط الدائم في مناطق دماغية القشرة الدماغية حتى خلال حالات عدم الطهي وغير الغذائية (على سبيل المثال خلال فترات الراحة أو الاسترخاء في الأفراد الذين يعانون من السمنة المفرطة ، وقد تحافظ هذه العلاقة على شغف الطعام وتروّج لسلوك الأكل أثناء حالات الدمج أو الخط القاعدي.
الطبيعة المستعرضة لهذه الدراسة تمنع تقييم العلاقة السببية. وستمكّن الدراسات الطولية من تقييم ما إذا كانت البدانة تؤدي إلى زيادة الاستجابة لمنبهات الغذاء والإجهاد في مناطق الدماغ المحركة للمكافأة أو ما إذا كانت الاختلافات العصبية وارتباطها بمقاومة الأنسولين موجودة في البداية. إن قياس مقاومة الأنسولين باستخدام HOMA-IR يفتقر إلى الدقة التي توفرها تقنية المشبك euglymmic ، على الرغم من أنه يرتبط ارتباطًا وثيقًا باستجابة الأنسولين المحيطية ويستخدم على نطاق واسع في الأبحاث والممارسات السريرية (47). تم رسم مستويات الأنسولين والجلوكوز في الصباح للتمكين من تقييم حساسية الأنسولين باستخدام عينات الدم الصائم لحساب HOMA-IR. تم إجراء إجراءات التصوير بالرنين المغناطيسي الوظيفي في فترة ما بعد الظهر حتى لا يكون الأشخاص يعانون من الجوع الشديد أو الكامل. في الدراسات المستقبلية ، قد يؤدي أخذ قياسات الدم مباشرة قبل وأثناء وبعد التصوير بالرنين المغناطيسي إلى توفير معلومات مفيدة ، على الرغم من احتمال حدوث مضاعفات محتملة (على سبيل المثال ، التأثيرات المحتملة لفصد الفصد على أنظمة استجابة الإجهاد). لم يتم الحصول على عينات الدم الصائم في يوم جلسة الرنين المغناطيسي الوظيفي. وبالتالي ، لا يمكن إجراء علاقة مؤقتة بين المعلمات الأيضية والاستجابات العصبية ، ويمكن أن تؤثر الاختلافات بين المجموعة المحتملة في استقرار تدابير HOMA-IR لدى الأفراد البدينين والليناء على الارتباطات الملحوظة في الدراسة الحالية. على وجه الخصوص ، على الرغم من أن تدابير HOMA-IR قد ثبت أن لها تباينًا نسبيًا بين الأفراد وبين الأفراد في السمنة غير السنية (48) وزيادة الوزن49وجد أن الأفراد وأنسولين البلازما المستقر والجلوكوز مستقران في موضوعات صحية خلال فترة السنة 4 (50). بالإضافة إلى ذلك ، تكون معاملات التباين لـ HOMA بين 7.8 و 11.7٪ (47). على الرغم من هذه القيود على الدراسة ، فإن بياناتنا تقدم الدليل الأول على أن مقاومة الأنسولين تلعب بشكل مباشر أو غير مباشر دورًا مهمًا في التنشيط العصبي المرتبط بكل من الإشارات الغذائية والإجهاد المفضل ، وأن هذه الاستجابات العصبية تعدل شغف الطعام لدى الأفراد البدينين. ما إذا كانت مقاومة الأنسولين المركزية حدثًا أساسيًا أم أن التغير في استجابات الدماغ يحدث ثانويًا للتعرض المزمن لفرط الأنسولين في الدم الشامل ، وبالتالي لا يزال عدم تنظيم مستقبلات الأنسولين في الجهاز العصبي المركزي غير مؤكد ؛ ومع ذلك ، فإن هذه النتائج لها آثار علاجية هامة محتملة.
مع الزيادة الكبيرة في انتشار السمنة على مدى العقود الثلاثة الماضية ، فإن هذه النتائج لها آثار سريرية كبيرة لعلاج اختلال التمثيل الغذائي والوقاية من مرض السكري نوع 2. تشير النتائج الحالية إلى أن مقاومة الأنسولين في السمنة ترتبط بالآليات العصبية التي تنظم الحالات أو السلوكيات التحفيزية المرتبطة بالأغذية ، مثل الرغبة في الطعام أو الرغبة في الحصول على الطعام وتناوله. هذه النتائج تشير إلى أن الأفراد الذين يعانون من هذا النمط الظاهري الأيضي تغير قد يكون في خطر لاستمرار أو زيادة الوزن المستمر. علاوة على ذلك ، بما أن العديد من المناطق العصبية المتورطة هي تحت القشرة ، فإننا نتكهن بأن السيطرة الواعية المتضائلة على السلوكيات الناتجة عن الطعام قد تنشأ في مثل هؤلاء الأفراد الذين يعانون من السمنة ، مما يؤدي إلى استمرار إطالة السمنة ومقاومة الأنسولين.
نخلص إلى أن التعرض لجغرافي الطعام المفضل وسيناريوهات الأحداث المجهدة يعزز تنشيط مناطق تحفيز الدماغ والمكافأة وكذلك شغف الطعام لدى الأفراد البدينين المقاومين للأنسولين. ومن المثير للفضول التكهن بأن مقاومة الأنسولين قد تحدث بشكل مركزي في السمنة وتساهم في الدوافع غير المنظمة لاستهلاك الطعام الذي قد يؤدي بدوره إلى فرط الأفراد في الإفراط في تناول الطعام ، مما ينتج عنه دورة لزجة تزيد من زيادة الوزن. وبالتالي ، فإن دراسة التأثيرات المركزية والتأثيرات السلوكية للأدوية التي تغير مقاومة الأنسولين قد توفر نظرة ثاقبة للعلاجات الجديدة للتخفيف من الرغبة في تناول أطعمة ذات سعرات حرارية عالية السمية.
شكر وتقدير
وأيد هذا العمل من قبل المعهد الوطني للسكري وأمراض الجهاز الهضمي والكلى / المعاهد الوطنية للصحة T32 DK07058 ، داء السكري واضطرابات الأيض. T32 DK063703-07 ، التدريب في مجال طب الغدد الصماء لدى الأطفال وأبحاث السكري ؛ مركز أبحاث مرضى السكري والغدد الصماء P30DK045735؛ و R37-DK20495 و NIH Roadmap for Medical Research Common Fund يمنح RL1AA017539 و UL1-DE019586 و UL1-RR024139 و PL1-DA024859.
لم يتم الإبلاغ عن أي تضارب مصالح محتمل ذي صلة بهذه المقالة.
أجرت AMJ تحليل البيانات ، وساهمت في تفسير البيانات ، وكتبت المخطوطة. كانت RS مسؤولة عن تصميم الدراسة والتمويل وجمع البيانات ؛ ساهم في تفسير البيانات ؛ وكتب المخطوطة. أجرى CL تحليل البيانات. ساهم DMS في تفسير البيانات. RSS ساهمت في تفسير البيانات وكتبت المخطوطة. كانت MNP مسؤولة عن تصميم الدراسة والتمويل وجمع البيانات ؛ ساهم في تفسير البيانات ؛ وكتب المخطوطة. MNP هو الضامن لهذا العمل ، وبالتالي ، لديه حق الوصول الكامل إلى جميع البيانات في الدراسة ويتحمل المسؤولية عن سلامة البيانات ودقة تحليل البيانات.
تم تقديم أجزاء من هذه الدراسة بشكل تجريبي في جلسات 71st العلمية للرابطة الأمريكية لمرض السكري ، سان دييغو ، كاليفورنيا ، 24-28 June 2011.
الحواشي
تحتوي هذه المقالة على بيانات تكميلية عبر الإنترنت على http://care.diabetesjournals.org/lookup/suppl/doi:10.2337/dc12-1112/-/DC1.
مراجع حسابات
;