Commentaires: La dépendance alimentaire menant à l'obésité entraîne plusieurs modifications du cerveau qui imitent la toxicomanie. Un changement implique une augmentation de la substance blanche (myéline) dans le striatum (une partie du circuit de récompense). Suivre un régime diminue la substance blanche, indiquant que ce changement est réversible.
Publié en ligne avant impression le 29 mai 2007, doi: 10.1210 / jc.2006-2495 The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism 1 août 2007 vol. 92 non. 8 3278-3284
- Affiliations d'auteurs
Départements de neurologie (LTH, NK, VK), de médecine interne (AV, PN) et de radiologie (RP), Université de Turku, FIN-20521 Turku, Finlande; et Centre PET de Turku (LTH, AV, NK, JOR, PN, VK), FIN-20521 Turku, Finlande
- Adressez toutes vos correspondances et demandes de tirés à part à: Dr. Lauri T. Haltia, Centre PET de Turku, Université de Turku, PO Box 52, FIN-20521 Turku, Finlande. Email: [email protected].
Abstract
Contexte et objectif: L'obésité est associée à plusieurs anomalies métaboliques. Des études récentes suggèrent que l'obésité affecte également la fonction cérébrale et constitue un facteur de risque pour certaines maladies cérébrales dégénératives. L'objectif de cette étude était d'examiner les effets du gain de poids et de la perte de poids sur la structure de la substance grise et blanche du cerveau. Nous avons émis l’hypothèse que les différences possibles observées dans le cerveau de sujets obèses disparaîtraient ou diminueraient après une période de régime intensif.
Méthodologie: Dans la partie I de l’étude, nous avons numérisé en utilisant l’imagerie par résonance magnétique 16 maigre (indice de masse corporelle moyen, 22 kg / m2) et 30 obèses (indice de masse corporelle moyen, 33 kg / m2) sujets sains. Dans la partie II, les sujets obèses 16 ont continué à suivre un régime hypocalorique pendant la semaine 6, après quoi ils ont été scannés à nouveau. Les volumes régionaux de matière grise et blanche du cerveau ont été calculés en utilisant une morphométrie à base de voxel.
Résultats: Les volumes de matière blanche étaient plus importants chez les sujets obèses que chez les sujets maigres dans plusieurs régions cérébrales basales, et les individus obèses montraient une corrélation positive entre le volume de matière blanche dans les structures cérébrales basales et le rapport taille / hanche. L’expansion de la substance blanche détectée a été partiellement annulée par un régime. Les volumes régionaux de matière grise ne différaient pas significativement chez les sujets obèses et maigres, et les régimes amaigrissants n’affectaient pas la matière grise.
Conclusions: Le mécanisme précis des modifications de la substance blanche découvertes reste incertain, mais la présente étude démontre que l'obésité et les régimes amaigrissants sont associés à des modifications opposées de la structure du cerveau. Il n’est pas exclu que l’expansion de la substance blanche dans l’obésité joue un rôle dans la neuropathogenèse des maladies cérébrales dégénératives.
L’OBÉSITÉ EST ACCOMPAGNÉE des modifications de la composition corporelle et de l’augmentation des graisses viscérale et sc. L'accumulation de graisse corporelle est liée à de multiples anomalies métaboliques, qui peuvent prédisposer à des maladies telles que le diabète de type 2, l'hypertension, les accidents vasculaires cérébraux et le cancer. Les modifications de l’obésité par le système nerveux central sont moins bien connues, bien que des études épidémiologiques suggèrent un lien entre certaines maladies cérébrales dégénératives et l’obésité. On sait que l’augmentation du poids corporel est un facteur de risque de déclin cognitif (1, 2) et la maladie d’Alzheimer (3), et l'association entre l'obésité et la démence est indépendante des autres affections comorbides (4) L’obésité centrale peut également être associée à un risque plus élevé d’autres troubles neurologiques, tels que la maladie de Parkinson (5) Les mécanismes physiopathologiques sous-jacents à ces relations complexes ne sont pas bien compris, mais un lien possible entre l'obésité et les maladies démentielles est le développement d'une résistance à l'insuline et / ou d'un diabète sucré, affectant la cognition (1).
Par conséquent, les études sur les maladies cérébrales dégénératives appuient l’idée que l’obésité a un impact négatif sur les fonctions cérébrales, et il existe des études humaines indiquant des différences fonctionnelles dans le cerveau entre des individus obèses et minces en bonne santé. Des études d'imagerie avec la tomographie à émission de positons (TEP) et l'imagerie par résonance magnétique fonctionnelle (IRMf) ont montré que l'obésité est associée à des altérations du débit sanguin cérébral et de la neurochimie. Une étude PET avec [11C] Le raclopride a indiqué que la disponibilité des récepteurs D2 de la dopamine dans le cerveau diminuait proportionnellement à son indice de masse corporelle (IMC) (6) Des études utilisant la TEP et des mesures du débit sanguin cérébral régional ont montré des réponses cérébrales différentielles à la satiété chez les individus obèses et maigres (7, 8), et une étude par IRMf a montré que l’ingestion de glucose par voie orale induisait une inhibition du signal IRMf dans les parties de l’hypothalamus et que cette réponse inhibitrice centrale était nettement atténuée chez les sujets obèses (9) Une autre étude par IRMf a révélé un plus grand nombre de zones d’activation cérébrale chez les consommateurs excessifs obèses (comparés aux consommateurs excessifs maigres et aux non-consommateurs excessifs maigres et obèses) en réponse à des stimuli alimentaires visuels et auditifs (10) En outre, une étude antérieure avec une tomographie à émission de photons unique a montré que l'exposition visuelle aux aliments était associée à une augmentation du flux sanguin cérébral régional des cortex temporaux et pariétaux droits chez les femmes obèses mais non chez les femmes de poids normal (11) Une étude structurelle récente avec l'imagerie par résonance magnétique (IRM) et la morphométrie à base de voxel (VBM) a montré que les individus obèses présentent un volume de matière grise cérébrale significativement plus faible dans le gyrus post-central, l'opercule frontal, le putamen et le gyrus frontal moyen, par rapport au groupe des sujets maigres, et que l'IMC chez les sujets obèses (mais non maigres) est associé négativement au volume de matière grise du gyrus post-central gauche (12) En outre, une différence de volume de matière blanche a été détectée à proximité du striatum, chez les sujets obèses dont le volume était supérieur à celui des sujets maigres.
La plupart des études d'imagerie cérébrale sur l'obésité sont des comparaisons statiques de groupe. Souvent, les groupes ont été séparés en fonction de l’IMC et d’une variable du système nerveux central choisie, par exemple Le flux sanguin régional, les récepteurs de la dopamine ou le volume de matière grise, est étudié de manière transversale. À notre connaissance, il n’existe pas d’analyses longitudinales de la fonction cérébrale dans l’obésité. Dans la présente étude, nous nous sommes intéressés aux effets du gain et de la perte de poids sur la structure de la substance grise et blanche du cerveau humain. Les phospholipides sont des composants majeurs des membranes neuronale et gliale et participent au remodelage et à la synthèse de la membrane et à la transduction du signal (13) Le métabolisme des phospholipides cérébraux est un processus dynamique qui est affecté, par exemple, par la concentration plasmatique en acides gras libres. Environ 5% des acides gras non estérifiés sont extraits du sang lorsqu’il passe dans le cerveau du rat et son extraction est indépendante du débit sanguin cérébral (13) L'obésité s'accompagne d'un excès d'acides gras libres dans le plasma, ce qui entraîne une accumulation de graisse dans les adipocytes et dans plusieurs organes. Par conséquent, nous avons émis l’hypothèse que les individus obèses pourraient présenter des différences dans le métabolisme de la graisse cérébrale et une accumulation de graisse accrue dans la substance blanche, ce qui pourrait avoir une incidence sur le volume de la substance blanche.
L’étude a été conçue pour comporter deux parties: 1) une comparaison classique du cerveau en coupe transversale d’obèses et d’individus maigres et analyses de corrélation, et 2) un suivi longitudinal de cerveaux individuels après une perte de poids rapide et importante. Dans la partie I, nous avons étudié les différences de volume de la matière grise et de la substance blanche au niveau régional du cerveau entre les individus maigres et obèses. Dans la partie II, une sous-population d’obèses (n = 16) de la première partie a commencé un régime alimentaire contrôlé à très faible teneur en calories (VLCD) pour la semaine 6, suivie de la deuxième analyse cérébrale après qu’ils avaient réussi à réduire leur poids en moyenne avec 12. %. On sait que les régimes amaigrissants ont un effet bénéfique sur, par exemple, la sensibilité à l'insuline et les lipides plasmatiques chez les personnes obèses (14), et la réduction de poids est également associée à une réduction du taux de leptine plasmatique (15) Le cerveau, en tant que tissu riche en lipides, pourrait également être affecté par la perte de poids. Nous avons testé si la réduction de poids pouvait diminuer le volume du cerveau chez les sujets obèses, parallèlement à la réduction des graisses dans tout le corps.
Sujets et méthodes
Sujets et plan d'étude
Partie I.
L'étude comprenait 30 obèse (hommes 12 et femmes 18) et 16 maigre (huit hommes et huit femmes). Les individus maigres ont été définis comme ceux dont l'IMC était inférieur à 26 kg / m2 et personnes obèses ayant un IMC supérieur à 27 kg / m2. Les patients présentant des troubles de l'alimentation, des maladies métaboliques, des maladies cardiovasculaires, une fonction hépatique ou rénale anormale, antérieure ou présente, une anémie ou un traitement par corticostéroïdes oraux ont été exclus. Les principales caractéristiques physiques et métaboliques des sujets sont présentées dans le tableau 1.⇓. Les individus obèses présentaient des concentrations plasmatiques de glucose, d’insuline, de leptine et d’acides gras libres significativement plus élevées à jeun (Tableau 1).⇓). Le consentement éclairé écrit a été obtenu après avoir expliqué aux sujets l'objectif et les risques potentiels de l'étude. Le protocole d'étude a été approuvé par le comité d'éthique du Southwest Finland Healthcare District et a été conduit conformément aux principes de la déclaration d'Helsinki.
Principales caractéristiques démographiques et valeurs de laboratoire (après le jeûne) des sujets étudiés
Partie II.
Seize sujets obèses (quatre hommes et femmes 12) de la partie I ont participé à la partie II, au cours de laquelle on leur a prescrit un VLCD (tableau 2⇓). Tous les repas quotidiens ont été remplacés par des produits VLCD pendant une période de semaine 6 (Nutrifast; Leiras Finland, Helsinki, Finlande) (2.3 MJ, graisse 4.5 g, protéine 59 g et glucides 72 par jour). En plus de Nutrifast, les sujets ont bu quotidiennement au moins 2 litres d’eau ou de boissons gazeuses sans sucre. Aucun changement d'activité physique n'était autorisé. Le régime alimentaire était régulièrement contrôlé par une infirmière spécialisée en nutrition. Après le régime, une période de récupération 1-wk avec un régime normocalorique a été mise en place pour éviter un état catabolique. L'IRM, les mesures anthropométriques et les évaluations de laboratoire ont été répétés après la période de récupération. Les masses de tissu adipeux dans la région abdominale ont été évaluées au niveau du disque intervertébral L2 / L3 avant et après le régime en utilisant une méthode normalisée basée sur l'IRM (16).
Imagerie et analyse des données
Les IRM ont été obtenues avec le scanner double Gyroscan Intera 1.5 T CV Nova de Philips (Philips, Best, Pays-Bas). L'ensemble de données d'écho de champ rapide tridimensionnel pondéré par T1 du cerveau entier a été acquis dans le plan transverse (répétition temporelle = 25 msec, écho temporel = 5 msec, angle de retournement = 30 °, nombre d'excitations (NEX) = 1, et champ de vision = 256 × 256 mm2), donnant au moins 160 tranches contiguës dans la tête. Les images ont été transférées sur un ordinateur personnel et converties au format Analyse en utilisant MRIconvert (http://lcni.uoregon.edu/∼jolinda/MRIConvert/) et analysé à l’aide de SPM2 (Département de neurologie cognitive de Wellcome, Londres, Royaume-Uni; http // www.fil.ion.ucl.ac.uk / spm) et Matlab 6.5 (The MathWorks, Natick, MA). Le protocole VBM optimisé a été appliqué aux images (17). Avant l'analyse VBM, une évaluation visuelle clinique des images IRM était réalisée par un neuroradiologue (RP) expérimenté. Un sujet âgé maigre avait un petit infarctus lacunaire près du cortex insulaire gauche; aucun autre résultat cliniquement significatif n'a été observé chez aucun des sujets.
Gabarits
Des modèles personnalisés ont été créés pour faciliter la normalisation optimale et la segmentation des examens IRM de sujets obèses et maigres. La génération de modèles a été réalisée à l'aide d'une extension de la boîte à outils de l'algorithme de segmentation de SPM2 (Christian Gaser, Université de Jena, Jena, Allemagne; http://dbm.neuro.uni-jena.de/vbm/). Les modèles ont été construits car le contraste entre les scanners IRM actuels peut différer du modèle existant, les données démographiques de la population de sujets actuelle peuvent différer de ceux utilisés pour générer le modèle existant, et chaque scanner introduit des non-uniformités et inhomogénéités spécifiques. Des modèles ont donc été construits dans le but de réduire le risque de biais envers un groupe lors de la normalisation spatiale (18).
VBM optimisé
Après la création de modèles spécifiques à l'étude, le protocole optimisé a été appliqué aux données d'origine (17). Le protocole VBM optimisé améliore la normalisation spatiale en utilisant des images de matière grise et un modèle de matière grise plutôt que des images T1 anatomiques. Le protocole optimisé implique également le nettoyage des partitions en appliquant des opérations morphologiques et la modulation facultative des partitions pour préserver la quantité totale de signal. Parce que nous étions principalement intéressés par les différences volumétriques d'obésité plutôt que par les différences de concentrations, nous avons choisi d'utiliser une modulation supplémentaire dans notre protocole VBM. La coupure de la normalisation spatiale était de 25 mm, une régularisation moyenne non linéaire était utilisée et le protocole impliquait des itérations non linéaires 16. Les images modulées ont été lissées avec un noyau gaussien isotrope de largeur totale 12-mm à pleine largeur (FWHM). Dans des études antérieures, le VBM optimisé avait été correctement validé et la technique de classification des tissus utilisée dans le VBM avait donné des résultats hautement reproductibles (17).
Analyses biochimiques
La concentration plasmatique en glucose a été déterminée en double par la méthode de la glucose oxydase (analyseur Analox GM9; Analox Instruments, Londres, Royaume-Uni). L'hémoglobine glycosylée a été mesurée par chromatographie liquide rapide sur protéine (MonoS; Pharmacia, Uppsala, Suède). La concentration en insuline plasmatique a été mesurée par des essais d'immuno-fluoroimmuno-anticorps (Autodelfia; Wallac, Turku, Finlande). Le cholestérol total sérique et le cholestérol des lipoprotéines de haute densité ont été mesurés à l'aide de méthodes enzymatiques classiques (Roche Molecular Biochemicals, Mannheim, Allemagne) avec un analyseur entièrement automatisé (Hitachi 704; Hitachi, Tokyo, Japon). Le cholestérol des lipoprotéines de basse densité sérique a été calculé selon l’équation de Friedewald (19). Les acides gras libres sériques ont été déterminés par une méthode enzymatique (méthode à la peroxydase de l'acyl-CoA synthase-acyl-CoA oxydase; Wako Chemicals, Neuss, Allemagne). La leptine plasmatique a été analysée avec RIA (Linco, St. Charles, MO). Dans la partie I, les données des tests sanguins, du tour de taille et du rapport taille / hanche n'étaient pas disponibles pour quatre sujets maigres et les données sur la leptine manquaient d'un sujet obèse.
analyses statistiques
Les données lissées et modulées ont été analysées à l'aide d'une cartographie paramétrique statistique (SPM2) à l'aide du modèle linéaire général. Les modifications volumétriques ont été testées par analyse des données modulées. Comme lors de la modulation, nous avons incorporé la correction du changement de volume induite par la normalisation spatiale, il convenait d'inclure le volume intracrânien total (VTI) en tant que covariable afin de supprimer toute variance due aux différences de taille de la tête. Le TIV a été calculé à l'aide de la fonction get_globals de SPM2. Le nombre de voxels dans chacun des compartiments tissulaires a été calculé et additionné.
Pour l'analyse statistique, les voxels ayant une valeur de matière grise ou de matière blanche inférieure à 0.1 ont été exclus afin d'éviter d'éventuels effets de bord autour de la limite entre la matière grise et la substance blanche. Les différences entre les sujets obèses et maigres ont été testées avec une analyse de covariance utilisant le sexe et le VTI comme covariables confondantes. Des analyses de corrélation entre les mesures physiques / métaboliques et les volumes de matière blanche / grise du cerveau ont été effectuées avec une analyse de régression multiple utilisant le sexe et le VTI comme covariables confondantes. Les effets du régime sur la matière blanche et grise ont été testés avec des médicaments appariés t tests au sein de SPM2. Les analyses de corrélation pour la partie II ont été effectuées avec une régression simple en calculant les images delta (scan 1 - scan 2) et les valeurs delta pour les mesures physiques et métaboliques. Le seuil de hauteur dans les analyses SPM a été fixé à P = 0.01 et seuil d’étendue 50 voxels. L'utilitaire spatial de l'INM (Sergey Pakhomov, Académie des sciences de Russie, Saint-Pétersbourg, Russie) a été utilisé pour interpréter les MPS et déterminer les étiquettes anatomiques appropriées. Le niveau de signification statistique a été fixé au niveau de voxel corrigé P <0.01 [corrigé pour des comparaisons multiples à l'aide du taux de fausses découvertes (FDR)]. Les données sont présentées comme des moyennes (sd), sauf indication contraire.
Résultats
Volume cérébral régional chez les sujets maigres et obèses (partie I)
Des volumes relatifs plus importants de matière blanche cérébrale ont été observés chez les sujets obèses, par rapport aux sujets maigres, dans plusieurs régions: gyri temporal supérieur, moyen et inférieur; gyrus fusiforme; gyrus parahippocampal; tronc cérébral; et le cervelet (tous les résultats bilatéraux) (Fig. 1⇓, A et B). Dans la carte cérébrale SPM, les voxels contigus avec une différence de groupe significative dans le volume relatif de matière blanche fondue formant deux grappes [voxels 35,901, voxel de crête (à 6 mm, −23 mm, −29 mm -), FDR corrigé P = 0.006; 16,228 voxels, pic voxel (à -52 mm, -18 mm, -28 mm), corrigé par FDR P = 0.006] (Table 3⇓). Les sujets maigres ne présentaient pas de volumes de matière blanche supérieurs à ceux des sujets obèses dans toutes les régions du cerveau. La moyenne (sd) le volume global de substance blanche était de 0.486 litres (0.063) chez les sujets obèses et de 0.458 litres (0.044) chez les sujets maigres P = 0.14).
A, Régions dans lesquelles les sujets obèses présentaient des volumes de matière blanche plus importants que les sujets minces. Les cartes paramétriques statistiques sont tracées sur l'IRM T1 moyenne de l'ensemble de l'échantillon de l'étude (n = 46). Barre de couleur désigne les valeurs statistiques T. Notez la distribution symétrique des grappes dans les lobes temporaux et le tronc cérébral. Les résultats importants sont présentés, corrigés par le FDR P = 0.006. B, volumes de substance blanche du mâle (carrés) et femelle (cercles) sujets dans un groupe qui occupait des parties des lobes temporaux et limbiques gauches (16,228 voxels), représentés en fonction du rapport tour de taille / tour de hanche. Notez les volumes inférieurs de substance blanche chez les sujets présentant un rapport taille / hanche inférieur.
Emplacements des différences régionales significatives dans le volume de matière blanche dans les parties I et II de l'étude
Une corrélation positive a été observée entre le volume de matière blanche et le rapport taille / hanches dans le groupe obèse des lobes temporaux, du tronc cérébral et du cervelet (voir ci-dessus). De plus, la même corrélation a été observée dans des parties des lobes limbiques et occipitaux (noyau lentiforme et gyrus occipital moyen). Ces zones formaient deux groupes avec une corrélation significative [voxels 59,340, voxel de crête (à -33 mm, -53 mm, -47 mm), FDR corrigé P = 0.008; 7,269 voxels, pic voxel (à 43 mm, −48 mm, −21 mm), FDR corrigé P = 0.008]. Il n’existait pas de corrélation significative entre l’âge et le rapport taille / hanches (r = 0.21, P = 0.28). Une autre association positive chez les sujets obèses a été détectée entre le volume de substance blanche et la concentration sérique en acides gras libres. Ceci était significatif dans le groupe qui occupait des parties des lobes temporaux et occipitaux gauches (voxels 10,682, voxel de crête (à -43 mm, -49 mm, -XXUMX mm), FDR corrigé P = 0.004]. Aucune corrélation significative n'a été observée entre le volume de matière blanche et l'IMC. Dans le groupe maigre, aucune corrélation significative n'a été observée entre les mesures physiques ou métaboliques et les volumes régionaux.
Aucune différence statistiquement significative dans les volumes de matière grise entre les sujets obèses et maigres, bien que les sujets maigres aient des volumes de matière grise plus importants au niveau de la tendance dans certaines régions du cerveau telles que le gyri cingulaire, le gyri frontal supérieur et médial, le tronc cérébral et le cervelet ( FDR corrigé P = 0.025). La moyenne (sd) le volume global de matière grise était de 0.752 litres (0.070) chez les sujets obèses et de 0.734 litres (0.074) chez les sujets maigres (corrigée TIV P = 0.79).
Effet de suivre un régime (partie II)
Un régime de six semaines avec VLC a entraîné une réduction de poids très significative chez tous les sujets obèses [11 (3.4) kg, intervalle 6.6 – 19 kg] et une diminution des masses de graisse sc et viscérale dans la région abdominale (tableau 2).⇓) La perte de poids a été associée à une diminution de la pression artérielle, du cholestérol, de la leptine et de l’hémoglobine glycosylée (Tableau 2⇓), mais aucun changement significatif n'a été observé dans les concentrations de glucose plasmatique à jeun et d'insuline.
Effet du régime sur les mesures physiques et les valeurs de laboratoire (après le jeûne)
Régime amincissant volume global de substance blanche: 0.498 litres (0.051) avant et 0.488 litres (0.048) après un régime (P = 0.002). Les volumes régionaux de substance blanche ont diminué dans le lobe temporal gauche (gyrus fusiforme; gyrus parahippocampal; et gyri temporal inférieur, médian et supérieur) [12,026 contiguës voxels, pic voxel (à -46, −6 et −31 mm), corrigé par FDR P = 0.009] (Fig. 2⇓, A et B, et la table 3⇑) En outre, la réduction de la substance blanche a atteint un niveau de tendance significatif dans plusieurs autres grappes (corrigé par le FDR). P valeur entre 0.03 et 0.07). Aucune des structures cérébrales n'a présenté d'augmentation des volumes de matière blanche après un régime. Les modifications de la matière grise au niveau mondial ou régional étaient non significatives (P > 0.28).
A, région cérébrale dans laquelle les sujets obèses ont présenté une réduction significative du volume de la substance blanche après la semaine 6 de régime. Les cartes paramétriques statistiques sont tracées sur l'IRM T1 moyenne du sous-échantillon de régimes (n = 16). Barre de couleur dénote les valeurs statistiques T, FDR corrigé P = 0.009. B, Effet des régimes sur les volumes individuels de matière blanche dans le groupe indiqué en A. Carrés, Sujets masculins; cercles, sujets féminins.
a lieu
Cette étude démontre que les sujets obèses ont des volumes de matière blanche plus importants dans plusieurs régions cérébrales basales que les sujets maigres. Lorsque des sujets obèses ont été traités par VLCD pendant 6 wk, une réduction du volume global de la substance blanche et du volume régional de la substance blanche dans le lobe temporal gauche a été constatée. Les volumes de matière grise au niveau mondial et régional étaient similaires entre les groupes et n’avaient pas été modifiés par un régime.
Un volume accru de substance blanche a récemment été détecté à proximité du striatum de sujets gravement obèses (BMI 39.4) (12) Dans cette étude, le volume de matière grise était plus faible chez les sujets obèses dans plusieurs régions du cerveau et une association inverse était observée entre l'IMC et le volume de matière grise dans le gyrus post-central gauche chez les sujets obèses mais non maigres. Nous n'avons pas détecté de différences significatives de matière grise entre les sujets maigres et obèses, bien qu'il existe plusieurs zones du cerveau dans lesquelles les sujets obèses présentaient des volumes de matière grise plus bas que ceux d'individus mincesP = 0.025). Dans la présente étude, les sujets étaient moins obèses que ceux de l’étude précédente (12), il est possible que l’obésité chronique plus sévère influence la matière grise avec la substance blanche.
Dans la présente étude, des volumes plus importants de substance blanche dans le groupe obèse ont été observés dans les régions bilatérales basales, et l'expansion de la substance blanche a été associée à une augmentation du rapport taille / hanche (corrigé en fonction du sexe), mais pas à un indice de masse corporelle. De nombreuses études ont démontré que la distribution plutôt que la quantité de graisse corporelle est liée aux changements métaboliques (20, 21, 22) Le rapport taille / hanches semble être meilleur que l’IMC pour évaluer le risque de maladies cardiovasculaires et d’anomalies métaboliques chez les femmes préménopausées et postménopausées (23) En outre, une étude récente de grande envergure (n = 27,007) a montré que le rapport taille / hanche ajoute des informations pronostiques sur le risque cardiovasculaire chez les femmes à tous les niveaux d’IMC et chez les hommes de poids normal (24) Dans la présente étude, nous avons constaté une forte corrélation positive corrigée en fonction du sexe entre le rapport taille / hanches et le volume de substance blanche. Cela suggère que la substance blanche cérébrale pourrait être davantage liée à l'accumulation de graisse abdominale qu'à la graisse corporelle per se. Dans le cerveau, cependant, la taille totale importante des grappes suggère que la relation pourrait être plus générale et moins spécifique à une région. Une interprétation pourrait être que l’augmentation de la graisse viscérale est associée à l’accumulation de graisse dans la myéline centrale dans tout le cerveau.
L'étude actuelle a également démontré une association positive entre la concentration sérique en acides gras libres et le volume de substance blanche du cerveau dans les lobes temporaux et occipitaux gauches chez les sujets obèses, et les sujets obèses présentaient des concentrations significativement plus élevées d'acides gras libres dans le sérum. Par conséquent, une explication des différences d'objet de la substance blanche pourrait être le métabolisme anormal des lipides et leur accumulation dans le cerveau. Des études antérieures sur des rongeurs ont montré que le métabolisme hypothalamique des acides gras peut modifier le comportement alimentaire et que les taux hypothalamiques d'acyltransférase-coenzyme A grasse à longue chaîne peuvent être augmentés par une estérification améliorée des lipides centraux ou en circulation et / ou par une inhibition locale de la oxydation lipidique (25) Les résultats de la présente étude, ainsi que ceux d'études animales, suggèrent qu'un excès d'acide gras dans l'obésité pourrait entraîner un métabolisme pathologique des lipides dans le cerveau, ce qui pourrait influer à la fois sur le volume de la substance blanche et sur le fonctionnement du cerveau dans la régulation des aliments. admission. D'autre part, bien que les différences de volume détectées soient conformes à l'hypothèse de l'étude, elles ne prouvent pas directement que l'obésité est accompagnée d'une accumulation de graisse dans le cerveau. Pour confirmer cette hypothèse, de futures études devraient fournir davantage de preuves du fait que le métabolisme des acides gras dans le cerveau est modifié chez les personnes obèses.
Il convient de noter que, bien que le VBM puisse détecter avec précision les changements de volume régionaux, il ne fournit aucun indice sur l'agent causal. L’expansion volumique de la substance blanche dans l’obésité n’est donc pas nécessairement liée au tissu adipeux ou à la myéline. En théorie, l’état d’hydratation individuel pourrait influer sur le volume de la substance blanche, car il a été signalé que le manque d’apport liquidien de 16 h diminuait le volume cérébral de 0.55% (26) Cependant, les sujets maigres et obèses suivaient les mêmes instructions de jeûne avant l'IRM et présentaient des valeurs d'hématocrite sanguines normales (et similaires) (% 41 moyen dans le groupe maigre, 42% dans le groupe obèse). Deuxièmement, les résultats étaient sélectifs au niveau régional et se situaient principalement dans les régions cérébrales basales. Dans la partie intervention, les sujets obèses ont subi une diète normocalorique avec 1-wk avant le deuxième examen IRM, ce qui a vraisemblablement normalisé l'équilibre hydrique. Les taux d’hématocrite sanguin étaient normaux avant et après un régime (39 vs. 37%, respectivement), suggérant qu’il n’ya pas eu de changement significatif dans le statut d’hydratation.
On sait que les régimes améliorent la sensibilité à l'insuline et le profil lipidique plasmatique (14), évitant ainsi les comorbidités associées à l'obésité. Les effets d'un régime sur la structure du cerveau n'ont pas encore été étudiés. La diminution de la substance blanche induite par les régimes dans la partie II de la présente étude, combinée aux résultats de la partie I, suggère que le gain de poids chronique et la perte de poids rapide sont liés à la substance blanche du cerveau. Le but de cette étude était d'étudier la signification clinique des changements de volume de la substance blanche dans l'obésité. Nous ne pouvons pas déterminer si les changements structurels cérébraux rapportés sont primaires ou secondaires. Cependant, sur la base de la localisation des résultats dans la matière blanche riche en myéline (avec préservation de la matière grise), nous supposons que les changements démontrés sont secondaires et reflètent une accumulation de graisse. Nous n'avons pas réussi à établir de corrélation entre les modifications de la substance blanche dans les régimes et les modifications des mesures physiques ou métaboliques, bien qu'une relation tendance-réduction entre la réduction de la substance blanche et la perte de graisse abdominale viscérale (par rapport à la graisse sc) ait été observée. Cependant, les résultats ne suggèrent pas que le changement de la substance blanche centrale est un événement isolé dans la prise de poids et la perte de poids, mais plutôt que les sous-populations étudiées de sujets obèses 30 (partie I) et de sujets obèses 16 (partie II) sont peut-être trop petites. pour les analyses de corrélation avec la grande variation. Enfin, en raison d'éventuelles erreurs d'enregistrement et de lissage, il est concevable que, même si la grande majorité des différences observées reflètent des modifications de la substance blanche, il ne peut être exclu qu'un signal de matière grise soit inclus dans le signal total.
Pour conclure, nous avons présenté des données indiquant que l'obésité est associée à l'expansion du volume de la substance blanche du cerveau. La relation la plus significative a été observée entre le rapport taille / hanches et la substance blanche. Dans l’analyse longitudinale, les résultats ont montré un rétrécissement de la substance blanche du cerveau après un régime à court terme. Bien que des études épidémiologiques aient montré que le risque de maladies cérébrales dégénératives augmentait chez les personnes obèses, la signification clinique des modifications de l'obésité et des régimes amaigrissants présentées dans la matière présentée ici reste floue. Des études futures pourraient être conçues pour étudier le rôle de l'accumulation de graisse centrale et des anomalies de la substance blanche dans la neuropathogenèse de la dégénérescence.
Remerciements
Nous remercions le Dr Paul Maguire (Université de Groningue, Groningue, Pays-Bas) pour son aide précieuse dans l'analyse d'images. Nous remercions également le personnel du Centre PET de Turku pour son assistance qualifiée aux examens.
Notes
Ce travail a été soutenu par l’Académie de Finlande (Décision 104334), l’Hôpital central de l’Université de Turku et la Fondation de l’Université de Turku.
Informations de divulgation: LTH, AV, RP, NK, JOR, PN et VK n'ont rien à déclarer.
Première publication en ligne en mai 29, 2007
Abréviations: IMC, Indice de masse corporelle; FDR, taux de fausse découverte; IRMf, IRM fonctionnelle; IRM, imagerie par résonance magnétique; TEP, tomographie par émission de positrons; VTI, volume intracrânien total; VBM, morphométrie à base de voxel; VLCD, régime très hypocalorique.
- Reçu Novembre 13, 2006.
- Acceptée Mai 23, 2007.
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