Modúil BMI Dopamine atá ag brath ar Chalraí Athruithe i bhFoirfeanna ó Iontógáil Glúcóis (2014)

Lua: Wang GJ, Tomasi D, Convit A, Logan J, Wong CT, et al. (2014) Modhnaíonn BMI Athruithe Dopamine Calorie-Cleithiúnaí in Accumbens ó Iontógáil Glúcóis. PLoS ONE 9(7): e101585. doi:10.1371/iris.pone.0101585

Eagarthóir: Sidney Arthur Simon, Ionad Leighis Ollscoil Duke, Stáit Aontaithe Mheiriceá

faighte: Aibreán 21, 2014; Glactar leis: Meitheamh 9, 2014; Foilsithe: Iúil 7, 2014

Is airteagal rochtana oscailte é seo, saor ó gach cóipcheart, agus is féidir é a atáirgeadh, a scaipeadh, a tharchur, a mhodhnú, a thógáil air nó a úsáid ar shlí eile ag aon duine chun aon chríche dleathach. Cuirtear an saothar ar fáil faoi thiomantas fearann ​​poiblí Creative Commons CC0.

Infhaighteacht Sonraí: Deimhníonn na húdair go bhfuil na sonraí go léir is bun leis na torthaí ar fáil go hiomlán gan srian. Tá na sonraí go léir laistigh den lámhscríbhinn.

Maoiniú: Roinn Fuinnimh na SA OBER: DE-ACO2-76CH00016 le haghaidh tacaíochta bonneagair do Saotharlann Náisiúnta Brookhaven agus Cistí Ríchíosa do GJW. An Institiúid Náisiúnta Sláinte: Z01AA000550 go NDV, R01DK064087-09 go AC, K01DA025280 go ES. Ní raibh ról ar bith ag na maoinitheoirí i ndearadh an staidéir, i mbailiú sonraí agus in anailísiú, i gcinneadh an lámhscríbhinn a fhoilsiú ná in ullmhú na lámhscríbhinne.

Leasanna iomaíochta: Tá sé dearbhaithe ag na húdair nach bhfágann aon leasanna iomaíocha.

Réamhrá

Déanann Brain dopamine (DA) iompraíochtaí itheacháin a mhodhnú trína mhodhnú ar shuntas luaíochta agus dreasachta [1]. Tarlaíonn gníomhachtú DA sa núicléas accumbens (NAc) le nochtadh do luach saothair bia núíosaigh ach le neamhchosaintí arís is arís eile aistrítear go dtí na leideanna a thuar luach saothair bia. [2]. Tá an córas mesolimbic DA ríthábhachtach chun blas bia a neartú agus bianna an-bhlasta a mhéadú DA i NAc [3], ach maolaíonn antagonists DA luach héadónach an tsiúcrós [4]. Déanann DA idirghabháil freisin ar na hiarmhairtí luach saothair a bhaineann le bia atá tiomáinte ag ábhar fuinnimh [5]. Léirigh staidéir creimirí gur mhéadaigh riarachán infhéitheach glúcóis DA i NAc [6], a bhí mar éifeacht ag brath ar úsáid glúcóis, ós rud é gur laghdaigh riarachán analóg glúcóis frith-mheitibileach DA. Léiríonn sé seo go bhfreagraíonn néaróin DA do luach fuinniúil na gcothaithigh atá neamhspleách ar bhlas agus go gcuireann sé fachtóirí postingestive i bhfeidhm ar mhéaduithe DA a bhaineann le calraí i NAc. Thairis sin i ndaoine léirigh staidéir neuroimaging go ngníomhaíonn tuaslagán siúcróis ach nach tuaslagán milis neamh-calórach an midbrain, agus is é sin an áit a bhfuil néaróin DA suite. [7]. Cuirtear néaróin DA i ngníomh freisin trí spreagthaigh amhairc, éisteachta agus somatosensory a thuar luach saothair bia [8]. D'fhéadfadh murtall a bheith mar thoradh ar thomhaltas iomarcach bia, rud a spreagann oiriúnuithe meitibileach a chothaíonn tomhaltas iomarcach bia. Tarlaíonn cuid de na néar-oiriúnuithe seo ar bhealaí DA mar is léir ó staidéir chliniciúla agus réamhchliniciúla a dhoiciméadaíonn laghdú ar ghabhdóirí DA D2 i striatum le murtall [9].

Anseo rinneamar hipitéis go ndéanfaí an fhreagairt ar thomhaltas calraí a mhaolú in otracht díreach mar atá léirithe do thomhaltas drugaí le linn andúile. [10]-[12]. Chun na críche seo d'úsáideamar tomagrafaíocht astaithe positron (PET) agus [¹¹C]raclópride (radilorgaire gabhdóra D2/D3 íogair d’iomaíocht le DA endogenous) [13] measúnú a dhéanamh an bhfuil méaduithe LM spreagtha calraí i striatum ventral (áit a bhfuil NAc suite) ag brath ar innéacs mais choirp (BMI). Tá sé seo indéanta toisc [¹¹Tá ceangal C]raclópride le gabhdóirí D2/D3 íogair do thiúchan DA ingenous; ionas nuair a mhéadaíonn leibhéil DA an ceangal sonrach de [¹¹Laghdaíonn C]raclópride agus nuair a thagann laghdú ar leibhéil DA [¹¹Méaduithe saincheangailteacha C]raclópride [12], [14]. D'fhonn éifeachtaí blasúlacht glúcóis (miliseacht) a rialú, chuireamar i gcodarsnacht idir éifeachtaí sucralose (milsitheoir saorga gan calraí) agus éifeachtaí glúcóis. Mar sin chuir an chodarsnacht idir an dá thuaslagán milis (ceann amháin le calraí agus ceann gan calraí) ar ár gcumas na hathruithe i DA atá inchurtha i leith calraí neamhspleách ar bhlastacht an bhia a thomhas.

Modhanna

Rinneadh an staidéar seo ag Saotharlann Náisiúnta Brookhaven (BNL) agus cheadaigh Coiste um Thaighde a Bhaineann le Ábhair Dhaonna de chuid Ollscoil Stony Brook an prótacal. Fuarthas toiliú feasach i scríbhinn ó rannpháirtithe roimh thionscnamh an staidéir. Áiríodh naoi n-ábhar déag sa staidéar má bhí siad ar dheis, 40-60 bliain d’aois, sláintiúil agus go raibh 21≤ BMI ≤35 kg/m acu.². I measc na gcritéar eisiaimh bhí stair nó láithreacht aon riocht sláinte a d’fhéadfadh feidhm cheirbreach a athrú; diabéites; stair láthair nó stair dhiagnóis Ais I (lena n-áirítear dúlagar nó neamhord imní) de réir DSM IV; neamhoird itheacháin; mí-úsáid alcóil nó drugaí nó spleáchas (lena n-áirítear nicitín). Iarradh ar na hábhair a mbéile deireanach a bheith críochnaithe faoi 7 PM an tráthnóna roimh lá na gcuairteanna íomháithe agus scanadh iad idir 15 agus 17 uair an chloig tar éis a mbéile deiridh. Cuireadh in iúl do na hábhair go ndéanfaí leibhéil siúcra fola a sheiceáil le linn an staidéir chun a chinntiú go staonfadh siad ó ithe.

Dearadh Staidéar

Bhí dhá chuairt íomháithe ag na hábhair: ar lá staidéir amháin (Lá A) ghlac an t-ábhar deoch glúcóis béil 75 gram (Trutola, VWR, PA); ar an lá eile (Lá B) ghlac an t-ábhar deoch phlaicéabó ó bhéal (súcralós, 0.348 mg/ml [JK Sucralose Inc., NJ] atá comhionann le toirt agus leibhéal binneas leis an tuaslagán glúcóis). Thosaigh PET ag 10 nóiméad tar éis an deoch glúcóis / phlaicéabó a chríochnú. Reáchtáladh scananna PET ar Siemens ECAT HR+ agus [¹¹Ullmhaíodh C]raclópride de réir modhanna a foilsíodh roimhe seo [15]. Cuireadh tús le scananna díreach tar éis instealladh rianaire de 8 mCi nó níos lú de [¹¹C]raclópride agus rinneadh é ar feadh 60 nóiméad san iomlán. Fuarthas samplaí fola do leibhéil glúcóis roimh na deochanna, díreach tar éis an deoch glúcóis / phlaicéabó a chríochnú, ansin gach 5 nóiméad ar feadh 30 nóiméad, ag 60, 90 & 120 nóiméad. Rinneadh PET ag an am céanna thart ar an lá do gach ábhar. Iarradh ar na hábhair troscadh agus fanacht hiodráitithe thar oíche (12 uair an chloig ar a laghad) roimh thús aon nósanna imeachta staidéir ar gach lá den staidéar íomháithe. Rinneadh randamach ar laethanta A agus B trasna na n-ábhar. Scaradh an dá lá scanta seo idir 2-42 lá agus 16±10 lá ar an meán.

Scálaí Cliniciúla

Fuarthas na ceistneoirí um iompar itheacháin le linn na cuairte scagthástála ag baint úsáide as an bhFardal Itheacháin-Ceistneoir Trí Fhachtóir (TFEQ-EI) chun na trí ghné seo a leanas den iompar itheacháin a mheasúnú: próisis chognaíocha; oiriúnú iompraíochta; agus rialú agus an Scála Neamhord Itheacháin Gormally Ragús (GBEDS) chun breathnú ar iompraíocht ragús-ithe agus síceaphaiteolaíocht ghaolmhar [16]. Chun blastacht na ndeochanna glúcóis agus sucralose a mheas, iarradh ar na hábhair cáilíocht na milseachta, leibhéal na milseachta agus cosúlacht na milseachta a mheas ag baint úsáide as féintuairiscí [rátáil ó 1 (níos lú) go 10 (an chuid is mó)] díreach tar éis dóibh an t-ólachán a ithe. deochanna. Baineadh úsáid as anailís aischéimniúcháin líneach chun anailís a dhéanamh ar an mbaint atá idir na féintuairiscí seo agus BMI. Baineadh úsáid as tástálacha péire chun difríochtaí sna féintuairiscí seo idir na deochanna glúcóis agus sucralose a chur i gcomparáid.

Tomhas Tiúchan Glúcóis Fola

Rinneadh anailís ar shamplaí plasma le haghaidh tiúchan glúcóis ag baint úsáide as Anailíseoir Glúcóis Beckman 2 (Brea, California), a chinneann glúcóis trí mhodh ráta ocsaigine a úsáideann leictreoid ocsaigine Beckman. Píobtar toirt tomhaiste sampla isteach in imoibrí einsíme i gcupán ina bhfuil leictreoid a fhreagraíonn do thiúchan ocsaigine i mg glúcóis/100 mL agus a thuairiscíonn. Baineadh úsáid as t-tástálacha péireáilte chun anailís a dhéanamh ar na difríochtaí i leibhéil glúcóis fola, go neamhspleách do gach pointe ama. Baineadh úsáid as anailís aischéimniúcháin líneach chun an baint idir leibhéal glúcóis fola agus BMI a mheas.

Sonraí Anailís

Na cuair ghníomhaíochta ama do thiúchan fíocháin sa striatum agus sa cherebellum mar aon leis na cuair ghníomhaíochta ama do [¹¹Baineadh úsáid as C]raclópride chun an toirt dáilte (dv) sna picteilíní don íomhá iomlán a ríomh. Go sonrach, rinneamar meastachán ar an dv do gach voxel, a fhreagraíonn do thomhas cothromaíochta an chóimheas idir tiúchan fíocháin an rada-lorgaire agus a thiúchan plasma ag baint úsáide as teicníc anailíse grafach do chórais inchúlaithe. [17]. Teimpléad saincheaptha Institiúid Néareolaíochta Montreal, a d'fhorbair muid roimhe seo ag baint úsáide as na híomhánna toirte dáileadh ó 34 ábhar sláintiúil a fuarthas le [¹¹Baineadh úsáid as C]raclópride agus an seicheamh scanadh céanna, le haghaidh normalú spásúil na n-íomhánna dv. Chun an poitéinseal ceangailteach (BP_ND) íomhánna normalaigh muid an dv i ngach voxel go dtí sin sa cerebellum (réigiúin spéise ar chlé agus ar dheis), a fhreagraíonn d'infhaighteacht gabhdóra dopamine (DA) D2/D3 [17]. An BP_ND ansin rinneadh na híomhánna a mhaolú go spásúil ag baint úsáide as eithne Gaussach 8-mm chun éagsúlacht anatamaíochta na hinchinne trasna na n-ábhar a íoslaghdú. Difríochtaí i BP_ND Baineadh úsáid as idir glúcós agus sucralose chun athruithe ar DA a spreagann calraí a mheas.

Anailís Staidrimh

Baineadh úsáid as anailís aischéimniúcháin illíneach chun anailís a dhéanamh ar an mbaint atá idir BP_ND difríochtaí idir an glúcós agus an sucralose (ΔBP_ND), a léiríonn athruithe i DA tánaisteach ar an ábhar calorie de glúcóis. Úsáideadh an Mhapáil Paraiméadrach Staidrimh (SPM8; Wellcome Trust Centre for Neuroimaging, Londain, RA) chun na críche seo. Socraíodh tábhacht staitistiúil mar P_FWE <0.05, ceartaithe le haghaidh comparáidí iolracha ag an leibhéal voxel le hearráid teaghlaigh agus ceartúcháin toirte beaga laistigh de gha 10-mm de réigiún spéise sféarúil (ROI). Rinneadh anailísí leantacha ar mheánbhearta ROI a baineadh úsáid as na comhordanáidí a fuarthas ó SPM chun éifeacht na mbeart iompraíochta a mheas (lena gcuimsítear scóir srianta cognaíocha ar ithe, dí-ídiú agus ocras ag baint úsáide as TFEQ-EI agus an scór ragús-ithe ag baint úsáide as GBEDS), leibhéil glúcóis fola, aois, agus inscne. Go sonrach, rinneadh na hathróga seo a chomhghaolú leis an meán ΔBP_ND comharthaí sa Roi tar éis rialú ag BMI. Socraíodh tábhacht staitistiúil do na hanailísí comhghaoil ​​seo mar P<0.05, neamhcheartaithe.

Torthaí

Ní raibh difríocht idir tiúchan glúcóis fola mar fheidhm de BMI tar éis an dúshlán sucralose agus glúcóis (r <0.18, R²<0.03). Ní raibh aon difríochtaí idir na deochanna glúcóis agus sucralose ar fhéinthuairiscí maidir le cáilíocht na milseachta (glúcóis: 5.4±2.6. sucralose: 5.4±2.6); leibhéal binneas (glúcóis: 6.8±2.5. sucralose: 6.2±2.5) agus cosúlacht na milseachta (glúcóis: 4.7±2.8. sucralose: 4.8±3.0) agus ní raibh tionchar ag BMI an ábhair ar na féintuairiscí seo. I gcodarsnacht leis sin, thugamar faoi deara comhghaol suntasach idir athruithe DA de bharr calraí mar a mheasúnaíodh ag ΔBP_ND (glúcóis – sucralose) sa striatum ventral (r = 0.68; P_FWE <0.004, P_FDR <0.05, voxels = 131, Fíor 1a) agus BMI, sa chaoi is dá ísle an BMI is ea is mó a mhéadaíonn DA agus dá airde an BMI is ea is mó a laghdaítear an DA sa striatum ventral. D'fhan an comhghaol suntasach tar éis covaring le difríocht tiúchan glúcóis fola (glúcóis - sucralose) (Fig.1b).

íoslódáil:  

• PPT

  Sleamhnán PowerPoint

• PNG

  íomhá níos mó (475KB)

• TIFF

  íomhá bhunaidh (606KB)

Fíor 1. a: Íomhánna SPM d’athruithe dopamine inchinn.

Léiríonn braislí gníomhachtaithe suntasacha athruithe dopamine (DA) i núicléas accumbens don glúcós codarsnachta> iontógáil sucralose (ΔBP_ND). Tabhair faoi deara go méaduithe i BP_ND laghduithe DA a léiriú (lúide iomaíocht ó DA do [¹¹C]raclópride le ceangal le gabhdóirí D2/D3) ach laghduithe ar BP_ND méaduithe DA le glúcós a léiriú (i gcomparáid le sucralose) Forshuiteadh na híomhánna SPM ar íomhánna MR ualaithe T2 i radharcanna saighde (ar chlé), corónach (ar dheis uachtarach) agus trasna (íochtair). Léiríonn an barra datha t-scór luachanna. b: Comhghaol idir BMI agus athruithe DA inchinne. Na difríochtaí idir infhaighteacht DRD2 tar éis an t-iontógáil glúcóis agus an t-iontógáil sucralose (ΔBP_ND) i gcomparáid le BMI (kg/m²). Léirigh na hábhair níos barainní na laghduithe DRD2 is mó le glúcóis i núicléas accumbens (ag teacht le méaduithe DA) ach léirigh na hábhair is troime méaduithe DRD2 (comhsheasmhach le laghduithe DA). ΔBP*: ceartaithe le haghaidh athruithe ar leibhéil glúcóis fola (glúcóis – sucralose) laistigh d’éadáil PET (0–60min).

doi: 10.1371 / journal.pone.0101585.g001

Athruithe DA mar fhreagra ar iontógáil calórach (ΔBP_ND) comhghaolú suntasach freisin leis na scóir ar na bearta iompraíochta itheacháin. Go sonrach, delta BP_ND in ventral striatum bhí comhghaolú suntasach le bearta iompraíochta itheacháin na scóir TEFQ-EI maidir le díchoiscthe (r = 0.52, p<0.02) agus ocras (r = 0.6, p<0.006) agus scóir GBES maidir le ragús ithe (r = 0.61). , p<0.006), sa chaoi is gur léirigh ábhair a raibh scóir níos airde acu ar dhíchoisc, braistint ocrais agus ragús itheacháin laghduithe in DA le hiontógáil calórach. Mar sin féin, ní raibh na comhghaolta seo suntasach tar éis cumhdach do BMI agus gnéas.

Plé

Sa staidéar seo, thug glúcós codarsnachta le sucralose deis dúinn measúnú a dhéanamh ar éifeachtaí tomhaltais calorie i gcomharthaí DA striatal tar éis rialú a dhéanamh ar fhreagraí luaíochta a bhaineann le blastacht. Thus léiríonn na hathruithe DA sa striatum ventral ón chodarsnacht seo freagraí ó ábhar fuinnimh tomhaltais glúcóis. Na patrúin codarsnacha de fhreagraí DA sa striatum ventral i ndaoine aonair caola a léirigh méaduithe LM i gcodarsnacht leis na laghduithe DA a breathnaíodh in ábhair murtallach, b’fhéidir go léireodh sé na difríochtaí idir an freagra ionchais agus an freagra iarbhír ar iontógáil calórach ós rud é go mbíonn tionchar ag dáileacháin dóchúlachta luaíochta ar fhreagraí [18]. Go sonrach faigheann luach saothair atá níos fearr ná mar a tuaradh gníomhachtú néaróin DA agus luach saothair atá níos measa ná mar a thuar a spreagann cosc. [19]. Cé go raibh comhchruinnithe glúcóis san fhuil mar an gcéanna idir ábhair thrua agus murtallach, bheadh ​​​​mar thoradh ar an bhfreagairt ar an ábhar calórach sna hábhair murtallacha go mbeadh níos lú ná an freagra tuartha mar thoradh ar chosc ar néaróin DA agus scaoileadh DA laghdaithe tar éis an deoch glúcóis.. Mar sin féin toisc nach bhfuaireamar bearta infhaighteachta gabhdóirí D2/D3 gan tuaslagán milsithe (beart bunlíne) a thabhairt, ní féidir linn a chur as an áireamh go bhfuil an freagra neamhghnácha san ábhar murtallach tiomáinte ag freagairt neamhghnácha ar mhilseasacht agus ní hamháin. freagra neamhghnácha ar calories.

I lucha a bhfuil easpa gabhdóirí blas milis feidhmiúla acu, mhéadaigh siúcrós ach ní milsitheoir saorga DA i NAc [20], atá ag teacht lenár dtorthaí a thaispeánann méaduithe LM ar striatum ventral de bharr ionghabháil calórach i ndaoine aonair barainneach. Níor breathnaíodh a leithéid de fhreagra i ndaoine murtallacha, áfach, rud a léirigh go raibh cur isteach ar fhreagraí DA na hinchinne ar ábhar calórach.

Baineann scóir níos airde ar dhíchoiscthe TEFQ le rialú lagaithe ar iontógáil bia [21] agus tá siad nasctha le feidhm feidhmiúcháin tosaigh níos measa [21], [22]. Tá siad comhsheasmhach freisin lenár dtorthaí roimhe seo a thaispeánann comhghaol suntasach idir scóir srianta bia agus méaduithe striatal LM de bharr nochtadh do leideanna bia. [23], mar sin ag tacú le comhlachas idir comharthaíocht DA striatal laghdaithe agus féinrialú lagaithe [24]. Soláthraíonn comhghaol an ocrais ar an TFEQ le hathrú DA i NAc le calórach tuilleadh fianaise ar ról DA sa dearcadh ocrais i ndaoine [25]. Mar fhocal scoir, tá an baint idir laghduithe i DA tar éis glúcóis agus scóir ragús-ithe níos mó ag meabhrú ar na laghduithe ar mhéaduithe spreagthacháin DA i measc lucht mí-úsáide cóicín arb iad is sainairíonna a n-iompar ná iontógáil éigeantach cóicín. [10], [12], [26]. Cé go bhfuil sé temporúil hipifhreagracht a agairt ar chiorcad luaíochta DA in ábhair murtallacha, is tuairisceoir neamhleor é seo; mar thugamar faoi deara go sonrach hipifhreagracht ar thomhaltas calraí ach tá sé sochreidte go bhféadfadh hipearfhreagracht a bheith acu ar nochtadh do leideanna bia. Is dóichí, mar sin, go spreagfadh neamhréiteach idir ionchas feabhsaithe agus freagra laghdaithe ar na calraí a itear sa duine murtallach an feachtas chun leanúint ar aghaidh ag ithe chun an easnamh seo a chúiteamh.

Admhálacha

Rinneadh an staidéar PET ag Saotharlann Náisiúnta Brookhaven. Gabhaimid buíochas le J. Rotrosen ó Ollscoil Nua-Eabhrac as tarchur ábhar; D. Schlyer agus M. Schueller le haghaidh oibríochtaí cioglatón; D. Warner, D. Alexoff agus P. Vaska le haghaidh oibríochtaí PET; C. Shea, Y. Xu, L. Muench agus P. King le haghaidh ullmhúcháin agus anailíse radiotracer, K. Torres le haghaidh ullmhú prótacail staidéir, agus B. Hubbard M. Jayne agus P. Carter le haghaidh cúram othar.

Ranníocaí Údar

Ceapadh agus dhear na turgnaimh: GJW NDV. Rinne na turgnaimh: GJW AC CTW JSF. Anailís ar na sonraí: GJW DT JL ES. Chuidigh sé le scríobh na lámhscríbhinne: GJW NDV.