Komentář: Závislost na jídle vedoucí k obezitě způsobuje několik změn mozku, které napodobují závislost na drogách. Jedna změna zahrnuje zvýšení bílé hmoty (myelinu) ve striatu (část okruhu odměn). Dieta snižuje bílou hmotu, což naznačuje, že tato změna je reverzibilní.
Publikováno online před tiskem 29. května 2007, doi: 10.1210 / jc.2006-2495 The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism 1. srpna 2007 sv. 92 č. 8 3278-3284
- Autorizace
Oddělení neurologie (LTH, NK, VK), interního lékařství (AV, PN) a radiologie (RP), University of Turku, FIN-20521 Turku, Finsko; a Turku PET Center (LTH, AV, NK, JOR, PN, VK), FIN-20521 Turku, Finsko
- Lauri T. Haltia, Turku PET Center, University of Turku, PO Box 52, FIN-20521 Turku, Finland, adresujte veškerou korespondenci a žádosti o dotisk. E-mailem: [chráněno e-mailem].
Abstraktní
Kontext a cíl: Obezita je spojena s několika metabolickými abnormalitami. Nedávné studie naznačují, že obezita ovlivňuje také funkci mozku a je rizikovým faktorem některých degenerativních mozkových onemocnění. Cílem této studie bylo prozkoumat účinky přibývání na váze a hubnutí na strukturu mozkové šedé a bílé hmoty. Předpokládali jsme, že možné rozdíly pozorované v mozcích obézních jedinců po intenzivní dietě zmizí nebo zmizí.
Metody: V části I studie jsme skenovali pomocí magnetické rezonance zobrazující 16 Lean (průměrný index tělesné hmotnosti, 22 kg / m2) a 30 obézní (průměrný index tělesné hmotnosti, 33 kg / m2) zdravé subjekty. V části II pokračovali obézní subjekty 16 velmi nízkokalorickou dietou pro 6 wk, po které byly znovu naskenovány. Regionální objemy bílé a šedé hmoty v mozku byly vypočteny pomocí morfometrie založené na voxelu.
výsledky: Objemy bílé hmoty byly vyšší u obézních jedinců ve srovnání s chudými jedinci v několika bazálních mozkových oblastech a obézní jedinci vykazovali pozitivní korelaci mezi objemem bílé hmoty v bazálních mozkových strukturách a poměrem pasu a kyčle. Zjištěná expanze bílé hmoty byla částečně zvrácena dietou. Regionální objemy šedé hmoty se u obézních a štíhlých jedinců významně nelišily a stravování neovlivnilo šedou hmotu.
Závěry: Přesný mechanismus pro objevené změny bílé hmoty zůstává nejasný, ale tato studie ukazuje, že obezita a dieta jsou spojeny s opačnými změnami ve struktuře mozku. Není vyloučeno, že expanze bílé hmoty u obezity má roli v neuropatogenezi degenerativních mozkových chorob.
Obezita je doprovázena změnami složení těla a zvýšením viscerálního a sc tuku. Hromadění tělesného tuku je spojeno s více metabolickými abnormalitami, které mohou predisponovat k chorobám, jako je diabetes typu 2, hypertenze, mrtvice a rakovina. Změny centrálního nervového systému u obezity jsou méně známé, ačkoli epidemiologické studie naznačují souvislost mezi určitými degenerativními mozkovými onemocněními a obezitou. Je známo, že zvýšená tělesná hmotnost je rizikovým faktorem kognitivního úbytku (1, 2) a Alzheimerovy choroby (3) a souvislost mezi obezitou a demencí je nezávislá na dalších komorbidních podmínkách (4). Centrální obezita může být také spojena s vyšším rizikem jiných neurologických poruch, jako je Parkinsonova choroba (5). Patofyziologické mechanismy, které jsou základem těchto komplexních vztahů, nejsou dobře známy, ale jednou z možných souvislostí mezi obezitou a demenčními chorobami je vývoj inzulínové rezistence a / nebo diabetes mellitus, který ovlivňuje kognitivní funkce (1).
Proto studie týkající se degenerativních mozkových onemocnění podporují myšlenku, že obezita má negativní dopad na mozkové funkce, a existují lidské studie, které naznačují funkční rozdíly v mozku mezi zdravými obézními a chudými jedinci. Zobrazovací studie s pozitronovou emisní tomografií (PET) a funkční magnetickou rezonancí (fMRI) zjistily, že obezita je spojena se změnami průtoku krve v mozku a neurochemií. Studie PET s [11C] racloprid naznačil, že dostupnost mozkových dopaminových D2 receptorů velmi obézních jedinců se snižuje úměrně jejich indexu tělesné hmotnosti (BMI) (6). Studie využívající PET a měření regionálního toku krve mozkem prokázaly rozdílné mozkové odpovědi na saturaci u obézních a štíhlých jedinců (7, 8) a studie fMRI prokázala, že orální příjem glukózy indukuje inhibici signálu fMRI v částech hypotalamu a že tato centrální inhibiční odpověď je u obézních pacientů výrazně oslabena (9). Další studie fMRI odhalila větší počet oblastí aktivace mozku u obézních jedlíků (ve srovnání s chudými jedlíky a chudých a obézních jedů) v reakci na vizuální a sluchové podněty (10). Kromě toho jedna předchozí studie s jedinou fotonovou emisní tomografií ukázala, že vizuální expozice potravinám je spojena se zvýšením regionálního mozkového krevního toku pravých temporálních a parietálních kortexů u obézních žen, ale nikoli žen s normální hmotností (11). Nedávná strukturální studie se zobrazováním magnetickou rezonancí (MRI) a morfometrií založenou na voxelu (VBM) ukázala, že obézní jedinci mají výrazně nižší objem mozkové šedé hmoty v postcentrálním gyru, frontálním operculu, putamenu a středním frontálním gyrusu ve srovnání se skupinou štíhlých jedinců a že BMI u obézních (ale nikoli štíhlých) subjektů je negativně spojena s objemem šedé hmoty levého postcentrálního gyru (12). Rovněž byl zjištěn rozdíl v objemu bílé hmoty v blízkosti striata, u kterého měli obézní subjekty větší objem než štíhlé subjekty.
Většina studií zobrazování mozku obezitou je porovnání statických skupin. Skupiny byly často rozděleny podle BMI a vybrané proměnné centrálního nervového systému, např regionální průtok krve, receptory dopaminu nebo objem šedé hmoty, je studován průřezem. Pokud je nám známo, neexistují podélné analýzy mozkové funkce u obezity. V této studii jsme se zajímali o vlivy přibývání na váze na strukturu šedé a bílé hmoty lidského mozku. Fosfolipidy jsou hlavními složkami neuronálních a gliových membrán a podílejí se na remodelaci a syntéze membrány a přenosu signálu (13). Metabolismus mozkových fosfolipidů je dynamický proces, který je ovlivňován například koncentrací volných mastných kyselin v plazmě. Asi 5% neesterifikovaných mastných kyselin je extrahováno z krve při průchodu mozkem potkana a extrakce je nezávislá na průtoku krve mozkem (13). Obezita je doprovázena nadbytkem volných mastných kyselin v plazmě, což vede k hromadění tuku v adipocytech i v několika orgánech. Proto jsme předpokládali, že obézní jedinci mohou mít rozdíly v metabolismu mozku v tucích a zvýšit hromadění tuku v bílé hmotě, což by mohlo odrážet objem bílé hmoty.
Studie byla navržena tak, aby se skládala ze dvou částí: 1) konvenčního průřezového srovnání mozku obézních a libových jedinců a korelačních analýz a 2) podélného sledování jednotlivých mozků po velké rychlé ztrátě tělesné hmotnosti. V části I jsme zkoumali rozdíly v mozkových regionálních objemech šedé a bílé hmoty mezi chudými a obézními jedinci. V části II zahájila subpopulace obézních jedinců (n = 16) z první části řízenou dietu s velmi nízkým obsahem kalorií (VLCD) pro 6 wk a následovalo druhé skenování mozku poté, co v průměru snížily svou váhu na 12 %. Je známo, že dieta má příznivý účinek například na citlivost na inzulín a lipidy v plazmě u obézních jedinců (14) a snížení hmotnosti je také spojeno se snížením hladiny leptinu v plazmě (15). Mozek, jako tkáň bohatá na lipidy, může být také ovlivněn úbytkem hmotnosti. Testovali jsme, zda redukce hmotnosti může u obézních jedinců snížit objem mozku v souladu se snížením tuku v celém těle.
Předměty a metody
Předměty a studie studia
Část I.
Do studie byli zahrnuti obézní pacienti 30 (muži 12 a 18) a štíhlé subjekty 16 (osm mužů a osm žen). Štíhlí jedinci byli definováni jako jedinci s BMI nižším než 26 kg / m2 a obézní jedinci s BMI větším než 27 kg / m2. Vyloučeni byli pacienti s poruchou příjmu potravy, metabolickými onemocněními, kardiovaskulárními chorobami, předchozí nebo přítomnou abnormální funkcí jater nebo ledvin, anémií nebo perorální kortikosteroidy. Hlavní fyzikální a metabolické vlastnosti subjektů jsou uvedeny v tabulce 1⇓. Obézní jedinci měli výrazně vyšší plazmatické koncentrace glukózy, inzulínu, leptinu a volných mastných kyselin nalačno (tabulka 1)⇓). Písemný informovaný souhlas byl získán po vysvětlení účelu a potenciálních rizik studie subjektům. Protokol studie byl schválen etickou komisí zdravotnického obvodu Jihozápadní Finsko a proveden v souladu se zásadami deklarace Helsinek.
Hlavní demografické charakteristiky a laboratorní hodnoty (po půstu) studovaných předmětů
Část II.
Šestnáct obézních subjektů (čtyři muži a ženy 12) z části jsem se zúčastnil části II, během které jim bylo předepsáno VLCD (tabulka 2)⇓). Všechna denní jídla byla nahrazena produkty VLCD po dobu 6 wk (Nutrifast; Leiras Finsko, Helsinky, Finsko) (2.3 MJ, 4.5 g tuk, 59 g protein a 72 g uhlohydrát denně). Subjekty, přidané do Nutrifastu, pily denně alespoň 2 litrů vody nebo nealkoholických nápojů bez cukru. Nebyly povoleny žádné změny ve fyzické aktivitě. Strava byla pravidelně kontrolována studijní sestrou s odbornou výživou. Po jídle nastalo období zotavení 1-wk s normocalorickou stravou, aby se zabránilo katabolickému stavu. MRI, antropometrická měření a laboratorní hodnocení se opakovaly po období zotavení. Hmoty tukové tkáně v břišní oblasti byly hodnoceny na úrovni meziobratlové ploténky L2 / L3 před a po dietě pomocí standardizované metody založené na MRI (16).
Zobrazování a analýza dat
MRI byly získány pomocí skeneru Philips Gyroscan Intera 1.5 T CV Nova Dual (Philips, Best, Nizozemsko). Datový soubor trojrozměrné rychlé ozvěny s rychlým polem (FFE) vážený celým mozkem byl získán v příčné rovině (opakování času = 1 ms, časová ozvěna = 25 ms, úhel překlopení = 5 °, počet excitací (NEX) = 30, a zorné pole = 1 × 256 mm2), čímž se přes hlavu dostane alespoň souvislý plátek 160. Obrázky byly přeneseny do osobního počítače a převedeny do formátu Analyze pomocí MRIconvert (http://lcni.uoregon.edu/∼jolinda/MRIConvert/) a analyzovány pomocí SPM2 (Wellcome Department of Cognitive Neurology, London, UK; http // www.fil.ion.ucl.ac.uk / spm) a Matlab 6.5 (The MathWorks, Natick, MA). Na obrázky byl použit optimalizovaný protokol VBM (17). Před analýzou VBM bylo provedeno klinické vizuální hodnocení MR snímků zkušeným neuroradiologem (RP). Jeden starší štíhlý subjekt měl malý infarkt lakunáře poblíž levé ostrovní kůry; u žádného ze subjektů nebyly pozorovány žádné další klinicky významné nálezy.
Šablony
Byly vytvořeny přizpůsobené šablony, které usnadňují optimální normalizaci a segmentaci MRI skenů obézních a štíhlých subjektů. Vytváření šablon bylo provedeno pomocí rozšíření nástrojů k segmentačnímu algoritmu SPM2 (Christian Gaser, University of Jena, Jena, Německo; http://dbm.neuro.uni-jena.de/vbm/). Šablony byly vytvořeny, protože kontrast současných MRI skenů se může lišit od stávající šablony, demografie současné populace se může lišit od těch, které byly použity k vytvoření stávající šablony, a každý skener zavádí specifické nepravidelnosti a nehomogenity. Šablony byly proto konstruovány ve snaze snížit potenciál zaujatosti vůči jedné skupině během prostorové normalizace (18).
Optimalizovaný VBM
Po vytvoření šablon specifických pro studii byl na původní data aplikován optimalizovaný protokol (17). Optimalizovaný protokol VBM zlepšuje prostorovou normalizaci pomocí obrazů šedé hmoty a šablony šedé hmoty, spíše než anatomických obrazů T1. Optimalizovaný protokol také zahrnuje vyčištění oddílů použitím morfologických operací a volitelnou modulací oddílů, aby se zachovalo celkové množství signálu. Protože nás zajímaly spíše objemové rozdíly v obezitě než rozdíly v koncentracích, rozhodli jsme se v našem protokolu VBM použít další modulaci. Limit prostorové normalizace byl 25 mm, byla použita střední nelineární regularizace a protokol zahrnoval nelineární iterace 16. Modulované obrazy byly vyhlazeny 12-mm plné šířky na polovinu maxima (FWHM) izotropního gaussovského jádra. V předchozích studiích byl optimalizovaný VBM řádně validován a technika klasifikace tkání použitá ve VBM přinesla vysoce reprodukovatelné výsledky (17).
Biochemické analýzy
Koncentrace glukózy v plazmě byla stanovena dvojmo metodou glukózoxidázy (analyzátor Analox GM9; Analox Instruments, Londýn, Velká Británie). Glykosylovaný hemoglobin byl měřen rychlou proteinovou kapalinovou chromatografií (MonoS; Pharmacia, Uppsala, Švédsko). Koncentrace inzulínu v plazmě byla měřena fluoroimunoanalýzami s dvojitou protilátkou (Autodelfia; Wallac, Turku, Finsko). Celkový cholesterol v séru a cholesterol lipoproteinů s vysokou hustotou byly měřeny pomocí standardních enzymatických metod (Roche Molecular Biochemicals, Mannheim, Německo) s plně automatizovaným analyzátorem (Hitachi 704; Hitachi, Tokio, Japonsko). Sérový cholesterol lipoproteinů s nízkou hustotou byl vypočítán podle Friedewaldovy rovnice (19). Mastné kyseliny bez séra byly stanoveny enzymatickou metodou (acyl-CoA syntáza-acyl-CoA oxidáza peroxidáza; Wako Chemicals, Neuss, Německo). Plazmatický leptin byl analyzován pomocí RIA (Linco, St. Charles, MO). V části I nebyly údaje o krevních testech, obvodu pasu a poměru pasu a kyčle k dispozici od čtyř štíhlých subjektů a údaje o leptinu chyběly u jednoho obézního subjektu.
Statistická analýza
Vyhlazená modulovaná data byla analyzována pomocí statistického parametrického mapování (SPM2) za použití obecného lineárního modelu. Objemové změny byly testovány analýzou modulovaných dat. Protože během modulace jsme zahrnuli korekci na změnu objemu vyvolanou prostorovou normalizací, bylo vhodné zahrnout celkový intrakraniální objem (TIV) jako kovariát, aby se odstranila jakákoli odchylka v důsledku rozdílů ve velikosti hlavy. TIV byl vypočítán pomocí funkce get_globals SPM2. Byl vypočítán a sčítán počet voxelů v každém z tkání.
Pro statistickou analýzu byly vyloučeny voxely s hodnotou šedé nebo bílé hmoty menší než 0.1, aby se zabránilo možným okrajovým efektům kolem hranice mezi šedou a bílou hmotou. Rozdíly mezi obézními a chudými subjekty byly testovány s analýzou kovariance s použitím sexu a TIV jako matoucí kovarianty. Korelační analýzy mezi fyzickými / metabolickými měřeními a objemy mozkové bílé / šedé hmoty byly provedeny s vícenásobnou regresní analýzou s použitím sexu a TIV jako zmatených kovariátů. Účinky diety na bílou a šedou hmotu byly testovány společně t testy v rámci SPM2. Korelační analýzy pro část II byly provedeny s jednoduchou regresí výpočtem delta obrazů (sken 1 - sken 2) a delta hodnot pro fyzikální a metabolická měření. Výška prahu v SPM analýzách byla stanovena na P = 0.01 a prahová hodnota 50 voxely. K interpretaci SPM a určení vhodných anatomických štítků bylo použito rozšíření SPM (Sergey Pakhomov, Ruská akademie věd, Petrohrad, Rusko). Úroveň statistické významnosti byla nastavena na úroveň korigovaná na voxel P <0.01 [opraveno pro více srovnání pomocí falešného objevu (FDR)]. Údaje jsou uváděny jako prostředky (sd), pokud není uvedeno jinak.
výsledky
Regionální objemy mozku u štíhlých a obézních jedinců (část I)
Větší relativní objem bílé hmoty v mozku byl pozorován u obézních jedinců ve srovnání s chudými subjekty v několika regionech: vyšší, střední a nižší dočasný gyri; fusiform gyrus; parahippocampální gyrus; mozkový kmen; a mozeček (všechna zjištění bilaterálně) (obr. 1⇓, A a B). V mozkové mapě SPM se spojité voxely s významným skupinovým rozdílem v relativním objemu bílé hmoty spojily a vytvořily dva klastry [35,901 voxely, vrchol voxel (při 6 mm, −23 mm, −29 mm), korigované FDR P = 0.006; 16,228 voxely, vrchol voxel (−52 mm, −18 mm, −28 mm), korekce FDR P = 0.006] (tabulka 3⇓). Štíhlé subjekty neměly větší objem bílé hmoty ve srovnání s obézními subjekty v žádné oblasti mozku. Průměr (sd) celkový objem bílé hmoty byl u obézních osob 0.486 litrů (0.063) a u libových jedinců 0.458 litrů (0.044) (korekce TIV) P = 0.14).
A, Oblasti, ve kterých obézní jedinci vykazovali větší objem bílé hmoty ve srovnání s chudými subjekty. Statistické parametrické mapy jsou vyneseny na průměrné T1 MRI celého studovaného vzorku (n = 46). Barevný pruh označuje statistické hodnoty T. Všimněte si symetrického rozdělení shluků v dočasných lalocích a mozkovém kmeni. Jsou prezentována významná zjištění, opravena FDR P = 0.006. B, Objemy bílé hmoty u mužů (čtverců) a ženy (kruhy) subjekty v klastru, které zabíraly části levých spánkových a limbických laloků (16,228 voxely), reprezentované jako funkce poměru obvodu pasu k bokům. Všimněte si nižších objemů bílé hmoty u subjektů s nižším poměrem pasu a kyčle.
Umístění významných regionálních rozdílů v objemu bílé hmoty v části I a části II studie
Pozitivní korelace byla pozorována mezi objemem bílé hmoty a poměrem pasu a kyčle u obézní skupiny v časných lalocích, mozkovém kmeni a mozečku (viz výše). Kromě toho byla stejná korelace pozorována v částech limbických a týlních laloků (lentiformní jádro a střední týlní gyrus). Tyto oblasti tvořily dva klastry s významnou korelací [59,340 voxely, vrchol voxel (−33 mm, −53 mm, −47 mm), korekce FDR P = 0.008; 7,269 voxely, vrchol voxel (při 43 mm, −48 mm, −21 mm), korekce FDR P = 0.008]. Věk významně nekoreluje s poměrem pasu a kyčle (r = 0.21, P = 0.28). Další pozitivní asociace u obézních jedinců byla detekována mezi objemem bílé hmoty a koncentrací mastných kyselin v séru. To bylo významné v klastru, který zabíral části levých temporálních a týlních laloků (10,682 voxely, vrchol voxely (−43 mm, −49 mm, −18 mm), korigované FDR P = 0.004]. Mezi objemem bílé hmoty a BMI nebyly pozorovány žádné významné korelace. Ve štíhlé skupině nebyly pozorovány žádné významné korelace mezi fyzickými nebo metabolickými měřeními a regionálními objemy.
Nebyly zjištěny žádné statisticky významné rozdíly v objemech šedé hmoty mezi obézními a štíhlými subjekty, ačkoli štíhlé subjekty měly trendové úrovně větší objemy šedé hmoty v určitých oblastech mozku, jako je cingulate gyri, vyšší a střední frontální gyri, mozkový kmen a cerebellum ( FDR opraveno P = 0.025). Průměr (sd) celkový objem šedé hmoty byl u obézních subjektů 0.752 litrů (0.070) a u štíhlých subjektů 0.734 litrů (0.074) (korekce TIV) P = 0.79).
Účinek diety (část II)
Šest týdnů diety VLC vyvolalo velmi významné snížení hmotnosti u všech obézních osob [11 (3.4) kg, rozmezí 6.6 – 19 kg] a snížení hmotnosti sc a viscerálních tuků v břišní oblasti (tabulka 2)⇓). Úbytek hmotnosti byl spojen se snížením krevního tlaku, cholesterolu, leptinu a glykosylovaného hemoglobinu (tabulka 2)⇓), ale nebyly pozorovány žádné významné změny v plazmatické koncentraci glukózy a inzulínu nalačno.
Vliv diety na fyzikální měření a laboratorní hodnoty (po půstu)
Dieta snížila globální objem bílé hmoty: 0.498 litrů (0.051) před a 0.488 litrů (0.048) po dietě (P = 0.002). Snížení regionálních objemů bílé hmoty v levém časovém laloku (fusiform gyrus; parahippocampální gyrus; a nižší, střední a vyšší temporální gyri) [12,026 sousedící voxely, vrchol voxel (v −46, −6 a −31 mm), korigované FDR P = 0.009] (obr. 2⇓, A a B a tabulka 3⇑). Kromě toho redukce bílé hmoty dosáhla významnosti na úrovni trendu v několika dalších klastrech (FDR opraveno) P hodnota mezi 0.03 a 0.07). Žádná z mozkových struktur po dietě nevykazovala zvýšení objemu bílé hmoty. Změny v globální nebo regionální šedé hmotě nebyly nevýznamné (P > 0.28).
A, oblast mozku, ve které obézní jedinci vykazovali významné snížení objemu bílé hmoty po 6 týdnu diety. Statistické parametrické mapy jsou vyneseny na průměrné T1 MRI diety pro výživu (n = 16). Barevný pruh označuje statistické hodnoty T, korigováno FDR P = 0.009. B, Vliv diety na jednotlivé objemy bílé hmoty ve shluku uvedené v A. Čtverce, Mužské předměty; kruhy, ženské subjekty.
Diskuse
Tato studie ukazuje, že obézní jedinci mají v několika bazálních mozkových oblastech větší objem bílé hmoty ve srovnání s chudými jedinci. Když byli obézní jedinci léčeni pomocí VLCD pro 6 wk, bylo zjištěno snížení globálního objemu bílé hmoty a regionálního objemu bílé hmoty v levém časovém laloku. Globální a regionální objemy šedé hmoty byly mezi skupinami podobné a dietou se nezměnily.
Zvýšený objem bílé hmoty byl nedávno detekován v blízkosti striata u těžce obézních subjektů (BMI 39.4) (12). V této studii byl objem šedé hmoty u obézních subjektů v několika oblastech mozku nižší a byla pozorována inverzní souvislost mezi BMI a objemem šedé hmoty v levém postcentrálním gyrusu u obézních, ale nikoli štíhlých subjektů. Nezjistili jsme významné rozdíly šedé hmoty mezi chudými a obézními jedinci, ačkoli bylo v několika oblastech mozku, ve kterých obézní subjekty vykazovaly trendově nižší objem šedé šedé hmoty než štíhlí jedinci (P = 0.025). Protože subjekty v této studii byly méně obézní ve srovnání s těmi v předchozí studii (12), je možné, že závažnější chronická obezita ovlivňuje šedou hmotu společně s bílou hmotou.
V této studii byly pozorovány větší objemy bílé hmoty u obézní skupiny v bazálních bilaterálních regionech a expanze bílé hmoty byla spojena se zvýšeným poměrem pasu a kyčle (korigováno podle pohlaví), ale nikoli BMI. Četné studie prokázaly, že distribuce tělesného tuku, nikoli množství, souvisí s metabolickými změnami (20, 21, 22). Poměr pasu ke kyčli se zdá být lepší než BMI při hodnocení rizika kardiovaskulárních chorob a metabolických abnormalit u žen před a po menopauze (23). Navíc z nedávné velké studie (n = 27,007) vyplývá, že poměr pasu a kyčle přidává prognostické informace o kardiovaskulárním riziku u žen na všech úrovních BMI a mužů s normální hmotností (24). V této studii jsme viděli silnou pozitivní korekci na základě pohlaví mezi poměrem pasu a kyčle a objemem bílé hmoty. To naznačuje, že mozková bílá hmota může souviset spíše s hromaděním břišního tuku než tělesného tuku samo o sobě. V mozku však velká celková velikost shluků naznačuje, že vztah by mohl být obecnější a méně specifický pro region. Jednou interpretací by mohlo být to, že zvýšení viscerálního tuku je spojeno s hromaděním tuku v centrálním myelinu v mozku.
Současná studie také prokázala pozitivní souvislost mezi koncentrací volných mastných kyselin v séru a objemem bílé mozkové hmoty v levých temporálních a okcipitálních lalocích u obézních jedinců a obézní jedinci vykazovali výrazně vyšší koncentrace volných mastných kyselin v séru. Proto může být vysvětlením rozdílů v bílé obezitě v obezitě abnormální metabolismus lipidů a akumulace v mozku. Předchozí studie s hlodavci ukázaly, že metabolismus mastných kyselin v hypotalamu může změnit chování při krmení a že hladiny hypotalamu v mastných kyselinách acyltransferázy-koenzym A s dlouhým řetězcem mohou být zvýšeny zvýšenou esterifikací cirkulujících nebo centrálních lipidů a / nebo lokální inhibicí oxidace lipidů (25). Výsledky této studie spolu s výsledky studií na zvířatech naznačují, že nadbytek mastných kyselin v obezitě by mohl mít za následek patologický metabolismus lipidů v mozku, což by mohlo mít vliv na objem bílé hmoty mozku a funkci mozku při regulaci potravin příjem. Na druhé straně, ačkoli zjištěné rozdíly v objemu odpovídají klinické studii, přímo neprokazují, že obezita je doprovázena hromaděním tuku v mozku. Pro potvrzení hypotézy by budoucí studie měly poskytnout více důkazů o tom, že metabolismus mastných kyselin v mozku se u lidí mění u obezity.
Je třeba poznamenat, že ačkoli VBM dokáže přesně detekovat změny regionálního objemu, neposkytuje žádné vodítka o původci. Expanze objemu bílé hmoty v obezitě proto nemusí nutně souviset s tukovou tkání nebo myelinem. Teoreticky by individuální stav hydratace mohl ovlivnit objem bílé hmoty, protože bylo hlášeno, že nedostatek příjmu tekutin pro 16 h snižuje objem mozku o 0.55% (26). Avšak štíhlí a obézní jedinci před skenováním MRI dodržovali stejné pokyny nalačno a měli normální (a podobné) hodnoty hematokritu v krvi (průměrná hodnota 41% ve štíhlé skupině, 42% ve skupině obézních). Za druhé, nálezy byly regionálně selektivní a byly umístěny převážně v bazálních mozkových oblastech. V intervenční části podstoupili obézní jedinci 1-wk normocaloric dieta před druhým MRI skenem, což pravděpodobně normalizovalo rovnováhu tekutin. Měli také normální hodnoty krevního hematokritu před a po dietě (39 vs 37%), což naznačuje, že nedošlo k žádným významným změnám stavu hydratace.
Je známo, že dieta zlepšuje citlivost na inzulín a profil lipidů v plazmě (14), a tím předcházet komorbiditám spojeným s obezitou. Účinky diety na strukturu mozku nebyly dosud studovány. Snížení bílé hmoty vyvolané dietou v části II této studie v kombinaci s výsledky z části I naznačuje, že jak chronický přírůstek hmotnosti, tak rychlý úbytek hmotnosti jsou spojeny s mozkovou bílou hmotou. Zkoumání klinického významu změn objemu bílé hmoty u obezity bylo nad rámec této studie. Nemůžeme odpovědět, zda jsou hlášené strukturální změny mozku primární nebo sekundární. Na základě lokalizace nálezů v bílé hmotě bohaté na myelin (se zachováním šedé hmoty) však spekulujeme, že prokázané změny jsou sekundární, což odráží hromadění tuku. Nepodařilo se nám korelovat změny bílé hmoty ve stravě se změnami ve fyzických nebo metabolických měřeních, ačkoli byl pozorován trend na úrovni trendu mezi redukcí bílé hmoty a ztrátou viscerálního tuku v břiše (ve vztahu ke sc tuku). Výsledky však nenaznačují, že centrální změna bílé hmoty je izolovaným jevem v přibývání na váze a hubnutí, ale spíše že studované subpopulace obézních subjektů 30 (část I) a obézních subjektů 16 (část II) mohou být příliš malé pro korelační analýzy s velkou variací. Konečně, vzhledem k možným chybám registrace a vyhlazení, je možné si představit, že ačkoli velká většina pozorovaných rozdílů odráží změny bílé hmoty, nelze vyloučit, že nějaký signál šedé hmoty je zahrnut do celkového signálu.
Závěrem jsme předložili údaje, které naznačují, že obezita je spojena s expanzí objemu mozkové bílé hmoty. Nejvýznamnější vztah byl pozorován mezi poměrem pasu a kyčle a bílou hmotou. V podélné analýze výsledky prokázaly smrštění bílé hmoty v mozku po krátkodobém stravování. Přestože epidemiologické studie ukázaly, že u obézních jedinců je zvýšené riziko degenerativních onemocnění mozku, klinický význam zde prezentovaných změn bílé hmoty v obezitě a dietě zůstává nejasný. Budoucí studie by mohly být navrženy tak, aby prozkoumaly roli centrální akumulace tuku a abnormalit bílé hmoty v neuropatogenezi degenerace.
Poděkování
Děkujeme Dr. Paul Maguire (University of Groningen, Groningen, Nizozemsko) za neocenitelnou pomoc při analýze obrazu. Děkujeme také pracovníkům Turku PET Centra za jejich odbornou pomoc při zkouškách.
Poznámky pod čarou
Tuto práci podpořila Finská akademie (rozhodnutí 104334), centrální nemocnice v Turku a nadace univerzity v Turku.
Informace o zveřejnění: LTH, AV, RP, NK, JOR, PN a VK nemají co prohlásit.
První publikované online může 29, 2007
Zkratky: BMI, index tělesné hmotnosti; FDR, falešná míra objevu; fMRI, funkční MRI; MRI, magnetická rezonance; PET, pozitronová emisní tomografie; TIV, celkový intrakraniální objem; VBM, morfometrie založená na voxelu; VLCD, nízkokalorická strava.
- Přijaté Listopad 13, 2006.
- Přijato Může 23, 2007.
;