Asymétrie de la disponibilité des récepteurs D2 / 3 de la dopamine dans le putamen dorsal et l'indice de masse corporelle chez des hommes sains non obèses (2015)

Exp Neurobiol. 2015 Mar; 24 (1): 90-4. doi: 10.5607 / en.2015.24.1.90. Epub 2015 Jan 21.

Cho SS1, Yoon EJ1, Kim SE2.

  • 1Département de médecine nucléaire, Hôpital Bundang de l'Université nationale de Séoul, Collège de médecine de l'Université nationale de Séoul, Seongnam 463-707, Corée.
  • 2Département de médecine nucléaire, Hôpital Bundang de l'Université nationale de Séoul, Collège de médecine de l'Université nationale de Séoul, Seongnam 463-707, Corée. ; Département d'études transdisciplinaires, École supérieure de sciences et technologies de convergence, Université nationale de Séoul, Séoul 151-742, Corée. ; Instituts avancés de technologie de convergence, Suwon 443-270, Corée.

Abstract

Le système dopaminergique est impliqué dans la régulation de la prise alimentaire, essentielle au maintien du poids corporel. Nous avons examiné la relation entre la disponibilité des récepteurs D2 / 3 de la dopamine striatale (DA) et l'indice de masse corporelle (IMC) chez des sujets de sexe masculin non obèses 25 en bonne santé, en utilisant [11C] raclopride et tomographie par émission de positrons. Aucun de [11Les valeurs du potentiel de liaison (BP) du raclopride (mesures de la disponibilité des récepteurs DA D2 / 3) dans les sous-régions striatales (caudé dorsal, putamen dorsal et striatum ventral) dans les hémisphères droit et gauche étaient significativement corrélées avec le BMI. Cependant, il existait une corrélation positive entre l'indice d'asymétrie droite-gauche de [11C] raclopride BP dans le putamen dorsal et l'IMC (r = 0.43, p <0.05), suggérant qu'un IMC plus élevé est lié à une plus grande disponibilité des récepteurs dans le putamen dorsal droit par rapport à la gauche chez les individus non obèses. Les présents résultats, combinés aux découvertes précédentes, peuvent également suggérer des mécanismes neurochimiques sous-jacents à la régulation de la prise alimentaire chez les personnes non obèses.

Mots clés: Dopamine, striatum, indice de masse corporelle, asymétrie

INTRODUCTION

L'apport alimentaire est étroitement lié au type de corps individuel (c.-à-d., Maigre ou obèse) et est censé être régulé par une sensation de faim afin de maintenir l'état naturel de l'homéostasie. L’hypothalamus a été considéré comme une structure cérébrale essentielle au contrôle de la consommation alimentaire [1]. Cependant, lorsque suffisamment de nourriture est disponible, le comportement alimentaire est principalement provoqué par la valeur de récompense d'un aliment comme le goût ou la qualité [2], et les comportements alimentaires anormaux semblent davantage liés à la voie de récompense commune modulée par la dopamine (DA) [3].

La prise de poids est l’une des conséquences du déficit de modulation dopaminergique, comme en témoigne une association de symptômes dépressifs et d’indice de masse corporelle (IMC) [4] et augmentation du poids corporel après stimulation cérébrale profonde [5] et les médicaments dopaminergiques [6] chez les patients atteints de la maladie de Parkinson. Une diminution de la disponibilité des récepteurs striataux DA D2 / 3 a été démontrée chez les sujets obèses, ce qui était inversement corrélé à l'IMC [7]. Ces données suggèrent l'implication d'un déficit dopaminergique dans le comportement alimentaire pathologique et l'obésité.

Les asymétries anatomiques, fonctionnelles et métaboliques entre les hémisphères du cerveau en bonne santé ont été largement acceptées [8,9]. Plus récemment, l'asymétrie neurochimique et ses associations avec des affections neuropsychiatriques telles que le stress ont suscité un intérêt croissant [10] et déclin cognitif [11] a été reporté. Bien que certaines études aient suggéré un lien entre la fonction dopaminergique et l'IMC dans les comportements alimentaires pathologiques et l'obésité [12,13], le lien entre le système dopaminergique et la différence individuelle d’IMC chez les sujets non obèses est en grande partie inconnu. De plus, peu d’études ont cherché à tester une association possible entre l’asymétrie dopaminergique et l’IMC.

Cette étude visait à déterminer la relation entre la disponibilité des récepteurs DA D2 / 3 dans les sous-régions striatales et son asymétrie par rapport à l'IMC chez des sujets non obèses à l'aide de [11C] le raclopride, radioligand des récepteurs DA D2 / 3 et tomographie par émission de positrons (TEP).

Matériels et méthodes

Sujets

Des hommes en bonne santé non obèses ont été recrutés par voie de publicité. Nous avons exclu les personnes ayant des antécédents de troubles neurologiques ou psychiatriques tels que l'épilepsie, les blessures à la tête et la dépression. IMC, calculé en poids (kg) / taille2 (m2), a été acquise lors des procédures de recrutement, et les personnes obèses, définies comme un IMC> 30 kg / m2, ont été exclus. Vingt-cinq sujets masculins en bonne santé non obèses (âge moyen (± DS) 23.3 ± 2.9 y [18-29 y]; IMC moyen 22.0 ± 2.5 [17.6-28.0]; poids corporel moyen 67.5 ± 8.5 kg [54.0-85.0] ]) ont participé à l’étude après avoir donné leur consentement éclairé par écrit (Tableau 1). Tous les sujets étaient droitiers. Cinq sujets étaient des fumeurs, à qui on avait demandé de ne pas modifier leurs habitudes de tabagisme avant l'examen.

Tableau 1    

Sujet démographique

PET scan

Les scanners TEP ont été acquis à l'aide d'un scanner PET Siemens ECAT EXACT 47 (CTI / Siemens, Knoxville, TN, États-Unis) sur des sujets 15 ou d'un scanner TEP de GE Advance (GE Medical Systems, Waukesha, États-Unis). Les protocoles d'acquisition d'images étaient les mêmes pour les deux scanners et les images ont été reconstruites en utilisant les paramètres recommandés par le fabricant de chaque scanner. Nous avons analysé les images de tous les sujets en un seul groupe. Après une analyse de transmission 10-min, [11Le raclopride C] a été administré dans une seringue de 48 ml (activité moyenne de 29.3 ± 16.8 mCi) et administré par une pompe contrôlée par ordinateur avec un calendrier fixe: au moment 0, une dose en bolus de 21 ml a été administrée à 1 min, puis la vitesse de perfusion a été réduite à 0.20 ml / min et a été maintenue pendant le temps restant. Le rapport bolus / débit de perfusion (Kbol) était 105 min. Ce protocole a été sélectionné sur la base de la procédure d’optimisation mise au point par Watanabe et ses collègues, qui était connue pour être optimale pour établir l’état d’équilibre environ 30 min après le début de l’injection de radioligand [14].

Les données d'émission ont été collectées en mode tridimensionnel pour 120 min sous la forme de trames d'images successives de durée croissante 30 (3 × 20, 2 × 1 min, 2 × 2 min) et ont été enregistrées. . Les images PET obtenues à l'aide du scanner PET Siemens ECAT EXACT 1 ont été reconstruites à l'aide d'un filtre Shepp-Logan (fréquence de coupure = 3 mm) et affichées dans une matrice 22 × 5 (taille en pixels = 47 × 0.35 mm avec une épaisseur de coupe de 128 mm). Les images du scanner GE Advance PET ont été reconstruites dans une matrice 128 × 2.1 (taille du pixel = 2.1 × 3.4 mm avec une épaisseur de coupe de 128 mm) en utilisant un filtre de Hanning (fréquence de coupure = 128 mm).

L'analyse d'image

La disponibilité des récepteurs DA D2 / 3 au repos a été évaluée à l’aide d’images PET de 30-50 min après [11C] injection de raclopride, au cours de laquelle la liaison du radioligand a atteint l'équilibre. Au cours de cette période, quatre bases PET ont été réalignées et totalisées pour l'enregistrement principal avec des images MR individuelles et leur transformation en un espace stéréotaxique normalisé au moyen d'une correspondance automatique des fonctionnalités avec le modèle MNI. [11C] Le potentiel de liaison au raclopride (mesure de la disponibilité du récepteur DA D2 / 3) a été calculé de manière voxel afin de générer des images de PA paramétriques, en utilisant le cervelet comme région de référence, sous la forme (Cvoxel-Ccb) / Ccb [15], où Cvoxel est l'activité dans chaque voxel et Ccb est l'activité moyenne dans le cervelet. Les régions d’intérêt (ROI) ont été dessinées manuellement sur des coupes coronales de l’image de résonance magnétique cérébrale haute résolution (cerveau de Colin) dans les sous-régions striatales droite et gauche (putamen dorsal, caudé dorsal et striatum ventral). Les limites des ROI ont été délimitées selon une méthode développée précédemment [16]. En utilisant ces ROI, les valeurs de PA dans les sous-régions striatales ont été extraites d’images individuelles de PA (Fig. 1). De plus, l’indice d’asymétrie de BP (AIBP) a été calculé comme (droite-gauche) / (droite + gauche) pour chaque sous-région striatale, de sorte qu'une valeur positive indique une IA plus élevéeBP dans le côté droit par rapport à la gauche. Les relations de [11C] raclopride BP et AIBP avec l’IMC ont été testés en utilisant la corrélation bilatérale de Pearson avec SPSS 16.0 (Chicago, Illinois).

Fig. 1    

Exemple de paramétrique [11C] Image de BP du raclopride chez un sujet (à gauche; transformé en espace standard de l’INM) et carte du retour sur investissement prédéfini pour le striatum (à droite).

RÉSULTATS

[11C] La raclopride BP dans aucune des six sous-régions striatales n’avait aucune corrélation significative avec l’IMC (r = -0.25, p = 0.23 dans le putamen dorsal gauche; r = -0.14, p = 0.52 dans le putamen dorsal droit; r = -0.22 , p = 0.30 dans le caudate dorsal gauche; r = -0.18, p = 0.40 dans le caudate dorsal droit; r = -0.18, p = 0.40 dans le striatum ventral gauche; r = -0.19, p = 0.36 dans le ventral droit striatum). Cependant, il y avait une corrélation positive significative entre l'IABP dans le putamen dorsal et l'IMC (r = 0.43, p <0.05) (Fig. 2), ce qui suggère qu'un plus grand IMC est associé à une plus grande disponibilité des récepteurs D2 / 3 dans le putamen dorsal droit par rapport à la gauche. L'IABP dans le striatum caudé ou ventral dorsal n’avaient aucune corrélation significative avec l’IMC (r = 0.01, p = 0.98 dans le caudé dorsal; r = -0.13, p = 0.53 dans le striatum ventral).

Fig. 2    

Relation entre l'IABP et IMC dans le putamen dorsal. L’indice d’asymétrie de BP (AIBP) a été calculé comme (droite-gauche) / (droite + gauche), de sorte qu'une valeur positive indique un AIBP plus élevé dans le côté droit par rapport à la gauche (r = 0.43, p <0.05; bilatéral ...

DISCUSSION

Dans la présente étude, nous avons examiné la relation entre la disponibilité des récepteurs DA D2 / 3 dans les sous-régions striatales et son asymétrie par rapport à l'IMC chez des sujets masculins en bonne santé non obèses, à l'aide de [11C] raclopride PET. Il n'y avait pas de relation directe entre la disponibilité des récepteurs striataux D2 / 3 et l'IMC chez nos sujets non obèses. Cela concorde avec le rapport de Wang et al. [7] en utilisant [11C] raclopride PET. Bien qu'ils aient trouvé une corrélation inverse entre la disponibilité des récepteurs D2 striataux et l'IMC chez les individus obèses, aucune corrélation de ce type n'a été observée chez les témoins non obèses. Cependant, nous avons trouvé une association d'IMC avec l'asymétrie droite-gauche de la disponibilité des récepteurs D2 / 3 dans le putamen dorsal chez des sujets non obèses.

Dans le cadre du système d’apprentissage et de récompense des habitudes, le striatum est une structure centrale des circuits neuronaux dopaminergiques qui médiatise l’effet renforçant de la nourriture et d’autres récompenses, y compris les médicaments consommés par les humains. Des différences fonctionnelles entre le striatum dorsal et ventral dans la motivation alimentaire ont été rapportées. L’action du striatum dorsal était plus essentielle pour le comportement alimentaire lui-même et son caractère agréable [13], alors que le striatum ventral était plus sensible aux signaux alimentaires et au niveau attendu de la stimulation alimentaire donnée [17]. En outre, des études chez la souris [12] ainsi que les humains [18] ont suggéré des rôles différentiels des DA dans le striatum dorsal et ventral dans la régulation de la prise alimentaire. L'idée était que DA dans le striatum dorsal est impliqué dans le maintien des besoins caloriques pour la survie, tandis que DA dans le striatum ventral est impliqué dans les propriétés valorisantes des aliments. Ceci peut être lié, directement ou indirectement, à l'association entre l'IMC et l'asymétrie dans la disponibilité des récepteurs D2 / 3 dans le putamen dorsal chez nos sujets non obèses, en ce que l'apport alimentaire chez les individus de poids normal est probablement contrôlé par les besoins caloriques, non par la propriété de renforcement de la nourriture.

De nombreuses preuves suggèrent que le cerveau humain est latéralisé anatomiquement et fonctionnellement. Des asymétries chez DA et chez d’autres neurotransmetteurs ont été rapportées dans le cerveau humain post mortem [19], les techniques d'imagerie moléculaire et fonctionnelle ont mis en évidence des asymétries neurochimiques dans le cerveau humain vivant, offrant ainsi davantage de possibilités d'examiner directement la relation entre la latéralité cérébrale et le comportement et la fonction humains. Des études PET et SPECT (tomographie par émission de photons uniques) chez des sujets sains ont montré des asymétries hémisphériques des marqueurs dopaminergiques dans le striatum, y compris la disponibilité des récepteurs DA D2 / 3 [20], Densité de transporteur DA [21] et la capacité de synthèse des DA [22]. Bien que ces études aient révélé un biais de population basé sur les moyennes de groupe vers des valeurs plus élevées de liaison du radioligand à droite par rapport au striatum gauche, il existait des différences individuelles considérables, non seulement en termes d’ampleur, mais également dans le sens de l’asymétrie. Chez les animaux, il a été démontré que les différences individuelles d'asymétrie dopaminergique coïncident ou prédisent des différences individuelles de comportement spatial et de réactivité au stress, ainsi que de susceptibilité à la pathologie de stress et à la sensibilité aux médicaments [23]. Chez l’homme, des associations entre les fonctions cognitives et le profil d’asymétrie de la disponibilité des récepteurs DA D2 / 3 ont été rapportées [24]. Nos résultats révèlent une association significative entre l'IMC et la direction et l'ampleur de l'asymétrie dans la disponibilité des récepteurs striataux D2 / 3 chez les sujets non obèses.

Chez nos sujets non obèses, un IMC plus élevé était lié à une plus grande disponibilité des récepteurs D2 / 3 dans le putamen dorsal droit par rapport à la gauche. Ceci est en contraste avec une étude précédente montrant qu'une plus grande motivation d'incitation positive était associée à une plus grande disponibilité des récepteurs D2 / 3 dans la gauche par rapport au putamen droit. [24]. Le sens opposé de l'asymétrie peut faire allusion à différents mécanismes neurochimiques sous-jacents à la régulation de la prise alimentaire entre individus obèses et non obèses.

Notre étude a plusieurs limites. Premièrement, trois de nos sujets avaient un IMC supérieur à 25. Leurs IMC peuvent être classés en groupes en surpoids (23.0-24.9) ou en obésité (≥25.0) selon les critères asiatiques. Cependant, notre groupe de sujets est composé de jeunes adultes en bonne santé et, compte tenu du fait que l'IMC est lié non seulement à la masse maigre, mais également à la musculation, nous avons classé ces sujets parmi les sujets en surpoids non obèses suivant l'avis. de la consultation d'experts de l'OMS [25] qui a suggéré de conserver les classifications internationales actuelles pour l'obésité (≥30.0). Pour exclure l'effet possible de l'inclusion des sujets à la limite du poids dans notre étude actuelle, nous avons re-testé notre analyse statistique avec les sujets 22 après avoir exclu ces trois sujets. Les résultats ont montré une corrélation plus élevée que l'analyse effectuée avec les sujets 25 et ont également montré un niveau de signification accru (r = 0.55, p = 0.008). Deuxièmement, depuis [11La liaison du raclopride C] étant sensible à la compétition avec la DA endogène, il est difficile de déterminer si l'asymétrie de la disponibilité du récepteur DA D2 / 3 représente celle de la densité du récepteur ou celle des niveaux de DA endogène. Liaison DA D2 / 3 mesurée par [11C] Le raclopride est hétérogène dans les régions striatales avec une liaison plus forte dans le striatum dorsal que dans le striatum ventral [26]. Ainsi, [11Le C] raclopride PET pourrait ne pas avoir une sensibilité suffisante pour détecter de subtiles différences interindividuelles et interrégionales de la disponibilité des récepteurs D2 / 3 dans le striatum ventral. Des études complémentaires sont nécessaires pour explorer le système dopaminergique dans les régions striatales et extrastriatales limbiques en utilisant des radioligands qui ont une affinité et une sélectivité supérieures pour les récepteurs DA D3. Enfin, un échantillon relativement petit composé uniquement d'hommes, limitant la possibilité de généraliser nos résultats.

En conclusion, les présents résultats suggèrent une association entre l'IMC et le profil d'asymétrie de la disponibilité des récepteurs DA D2 / 3 dans le putamen dorsal chez les individus non obèses, de telle sorte qu'un IMC plus important est associé à une disponibilité plus élevée des récepteurs dans le putamen dorsal droit par rapport à la gauche. En effet, les informations liées à la latéralisation neurochimique de La DA donne non seulement un indice pour prédire l'évolution clinique de l'apparition de l'obésité ou du développement d'une maladie liée à la prise alimentaire telle que l'anorexie mentale et la boulimie mentale, plus important encore, elle fonctionnerait comme un biomarqueur pour prédire le pronostic du traitement dans ces maladies. Nos résultats, combinés aux découvertes précédentes, peuvent également suggérer des mécanismes neurochimiques sous-jacents à la régulation de la prise alimentaire chez les personnes non obèses. Celles-ci peuvent avoir des implications importantes pour comprendre et prévoir les différences individuelles dans la réponse aux récompenses liées à l'alimentation et le développement de «l'obésité» à partir d'un «état non obèse».

REMERCIEMENTS

Cette étude a été soutenue par des subventions de la National Research Foundation of Korea (NRF-2009-0078370, NRF-2006-2005087) financées par le Ministère de la science, des TIC et de la planification future de la République de Corée et une subvention de la R&D en technologie de la santé Projet, Ministère de la santé et du bien-être social, République de Corée (HI09C1444 / HI14C1072). Cette étude a également été financée par une subvention du Fonds de recherche de l'hôpital Bundang de l'Université nationale de Séoul (02-2012-047).

Notes

 

Nous déclarons qu'il n'y a pas de conflit d'intérêts pour cet article.

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