Neurobiol Exp. 2015 Mar; 24 (1): 90-4. doi: 10.5607 / gl.2015.24.1.90. Epub 2015 Xan 21.
- 1Departamento de Medicina Nuclear, Hospital Nacional da Universidade de Seúl Bundang, Colexio Nacional de Medicina de Seúl, Seongnam 463-707, Corea.
- 2Departamento de Medicina Nuclear, Hospital Nacional da Universidade de Seúl Bundang, Colexio Nacional de Medicina de Seúl, Seongnam 463-707, Corea. ; Departamento de Estudos Transdisciplinarios, Graduate School of Convergence Science and Technology, Seoul National University, Seoul 151-742, Corea. ; Institutos avanzados de tecnoloxía de converxencia, Suwon 443-270, Corea.
Abstracto
O sistema dopaminérxico está implicado na regulación da inxestión de alimentos, que é crucial para o mantemento do peso corporal. Examinamos a relación entre a dopamina estriatal (DA) D2 / 3 dispoñibilidade dos receptores e índice de masa corporal (IMC) en suxeitos masculinos saudables non obesos de 25 usando [11Tomografía de emisión de raclopruro e positrón. Ningún [11Os valores de potencial de unión ao raclopride (BP) (medidas de dispoñibilidade do receptor DA D2 / 3) nas subrexións estriais (caudato dorsal, putamen dorsal e estriat ventral) nos hemisferios esquerdo e dereito estivo significativamente correlacionado co IMC. Non obstante, houbo unha correlación positiva entre o índice de asimetría dereita-esquerda de [11C] racloprida BP no putamen dorsal e IMC (r = 0.43, p <0.05), o que suxire que un maior IMC está ligado a unha maior dispoñibilidade de receptores no putamen dorsal dereito en relación á esquerda en individuos non obesos. Os resultados actuais, combinados con achados anteriores, tamén poden suxerir mecanismos neuroquímicos subxacentes á regulación da inxestión de alimentos en individuos non obesos.
Introdución
A inxestión de alimentos está firmemente relacionada co tipo de corpo individual (é dicir, magro vs. obesos) e suponse que está regulada pola sensación de fame para manter o estado natural da homeostase. O hipotálamo foi pensado como unha estrutura cerebral fundamental para controlar o consumo de alimentos [1]. Non obstante, cando se dispón de alimentos suficientes, o comportamento alimentario é principalmente provocado polo valor de recompensa de alimentos como o sabor ou a calidade [2] e o comportamento alimentario anormal parece estar máis relacionado coa vía común de recompensa que é modulada pola dopamina (DA) [3].
Aumentar peso é unha das consecuencias do déficit na modulación dopaminérxica, como evidencia unha asociación de síntomas depresivos e índice de masa corporal (IMC) [4] e aumento do peso corporal despois da estimulación cerebral profunda [5] e medicamentos dopaminérxicos [6] en pacientes con enfermidade de Parkinson. Demostrouse a diminución da dispoñibilidade do receptor DA D2 / 3 estriado en suxeitos obesos, que se correlacionou inversamente co IMC [7]. Estes datos suxiren a implicación dun déficit dopaminérxico no comportamento alimentario patolóxico e a obesidade.
Asimmetrías anatómicas, funcionais e metabólicas entre os hemisferios do cerebro saudado foron aceptadas ampliamente [8,9]. Máis recentemente, houbo intereses crecentes na asimetría neuroquímica e as súas asociacións con condicións neuropsiquiátricas como o estrés [10] e declive cognitivo [11] informáronse. Aínda que algúns estudos suxeriron un vínculo entre a función dopaminérxica e o IMC no comportamento alimentario patolóxico e a obesidade [12,13], non se sabe como o sistema dopaminérxico está relacionado coa diferenza individual de IMC en suxeitos non obesos. Ademais, poucos estudos trataron de probar unha posible asociación entre asimetría dopaminérxica e IMC.
Este estudo tiña como obxectivo determinar a relación da dispoñibilidade do receptor DA D2 / 3 en subrexións estriais e a súa asimetría con IMC en suxeitos non obesos usando [11Raclopride, radioliganda do receptor DA D2 / 3 e tomografía por emisión de positrones (PET).
MATERIAIS E MÉTODOS
Temas
Os homes sans non obesos foron contratados por anuncios. Excluímos a persoas con antecedentes de trastornos neurolóxicos ou psiquiátricos como epilepsia, lesións na cabeza e depresión. IMC, calculado como peso (kg) / altura2 (m2), foi adquirido durante os procedementos de contratación e individuos obesos, definidos como IMC> 30 kg / m2, quedaron excluídos. Vinte e cinco suxeitos masculinos non obesos (idade media (± SD) 23.3 ± 2.9 y [18-29 y]; media IMC 22.0 ± 2.5 [17.6-28.0]; peso corporal medio 67.5 ± 8.5 kg [54.0-85.0 kg ]) participou no estudo despois de ter dado o consentimento informado por escrito (Táboa 1). Todas as materias eran de dereita. Cinco suxeitos eran fumadores, aos que se lles pediu que non cambiaran os seus hábitos de fumar antes da pescuda.
PET scan
As exploracións PET adquiríronse mediante un escáner Siemens ECAT EXACT 47 PET (CTI / Siemens, Knoxville, TN, EE. UU.) En suxeitos 15 ou un scanner PET Advance PET (GE Medical Systems, Waukesha, WI, USA) en suxeitos 10. Os protocolos de adquisición de imaxes foron os mesmos para os dous escáneres e as imaxes reconstruíronse usando parámetros recomendados polo fabricante de cada escáner. Analizamos as imaxes de todos os temas como unha única agrupación. Despois dunha pescuda de transmisión 10-min, [11O raclopruro C foi entregado nunha xeringa 48-ml (actividade media 29.3 ± 16.8 mCi) e administrado por unha bomba operada por ordenador cun calendario de tempo fixo: no momento 0, entregouse unha dose de bolus de 21 ml durante 1 min e despois a taxa de infusión diminuíuse ata 0.20 ml / min e mantívose o tempo restante. A relación de bolo para infusión (K)bol) foi 105 min. Este protocolo foi seleccionado baseándose no procedemento de optimización desenvolvido por Watanabe e compañeiros de traballo, que se sabía que era óptimo ao establecer estado de equilibrio en aproximadamente 30 min despois da iniciación da inxección de radioliganda [14].
Os datos de emisión recolléronse no modo tridimensional para 120 min mentres se rexistraron marcos de imaxe sucesivos de 30 de maior duración (3 × 20 s, 2 × 1 min, 2 × 2 min, 1 × 3 min e 22 × 5 min). . As imaxes PET obtidas mediante o escáner PET Siemens ECAT EXACT 47 reconstruíronse mediante un filtro Shepp-Logan (frecuencia de corte = 0.35 mm) e mostrábanse nunha matriz 128 × 128 (tamaño do píxel = 2.1 × 2.1 mm cun grosor da porción de 3.4 mm). As imaxes do escáner GE Advance PET reconstruíronse nunha matriz 128 × 128 (tamaño do píxel = 1.95 × 1.95 mm cun grosor de porción de 4.25 mm) usando un filtro Hanning (frecuencia de corte = 4.5 mm).
Análise de imaxes
A dispoñibilidade do receptor DA D2 / 3 en estado de repouso avaliouse usando imaxes PET de 30-50 min despois de [11Inxección de raclóprido C], durante a cal a unión do radioligando alcanzou o equilibrio. Catro cadros de PET durante este período foron designados e sumados para coregistración con imaxes de MR individuais e transformación en espazo estereotóxico estandarizado mediante a adaptación automática ás características do modelo MNI. [11C] O potencial de unión a raclopride (BP) como medida da dispoñibilidade do receptor DA D2 / 3 calculouse de xeito voxel para xerar imaxes BP paramétricas, empregando o cerebel como rexión de referencia, como (Cvoxel-Ccb) / Ccb [15], onde Cvoxel é a actividade en cada voxel e Ccb é a actividade media no cerebelo. As rexións de intereses (ROI) debuxáronse manualmente en franxas coronais de imaxe MR de cerebro de alta resolución (cerebro Colin) nas subrexións estriatas esquerda e dereita (putamen dorsal, caudato dorsal e estriat ventral). Delimitáronse os límites dos ROI segundo un método desenvolvido previamente [16]. Usando estes ROI, os valores de BP nas subrexións estriais extraéronse de imaxes individuais de BP (Fig 1). Tamén, o índice de asimetría de BP (AI)BP) calculouse como (dereita-esquerda) / (dereita + esquerda) para cada subrexión estriada, de xeito que un valor positivo indica AI superiorBP no lado dereito en relación á esquerda. As relacións de [11C] raclopride BP e AIBP con IMC probáronse coa correlación Pearson de dúas colas con SPSS 16.0 (Chicago, Illinois).
RESULTADOS
[11C] Raclopride BP en calquera das seis subrexións estriais non tivo ningunha correlación significativa co IMC (r = -0.25, p = 0.23 no putamen dorsal esquerdo; r = -0.14, p = 0.52 no putamen dorsal dereito; r = -0.22 , p = 0.30 no caudato dorsal esquerdo; r = -0.18, p = 0.40 no caudato dorsal dereito; r = -0.18, p = 0.40 no estriato ventral esquerdo; r = -0.19, p = 0.36 no ventral dereito estriado). Non obstante, houbo unha correlación positiva significativa entre a IABP no putamen dorsal e no IMC (r = 0.43, p <0.05) (Fig 2), o que suxire que a maior IMC está asociada cunha maior dispoñibilidade do receptor D2 / 3 no putamen dorsal da dereita respecto da esquerda. A IABP en caudato dorsal e estriat ventral non tivo ningunha correlación significativa co IMC (r = 0.01, p = 0.98 no caudato dorsal; r = -0.13, p = 0.53 no estriato ventral).
Conversa
No presente estudo, examinamos a relación da dispoñibilidade do receptor DA D2 / 3 en subrexións estriais e a súa asimetría con IMC en individuos masculinos sans obesos usando [11C] raclopride PET. Non houbo relación directa entre a dispoñibilidade de receptores estriais D2 / 3 e IMC nos nosos suxeitos non obesos. Isto é consistente co informe de Wang et al. [7] usando [11C] raclopride PET. Aínda que atoparon unha correlación inversa entre a dispoñibilidade estriatal do receptor D2 e o IMC en individuos obesos, non se observou tal correlación en controis non obesos. Non obstante, atopamos unha asociación de IMC coa asimetría dereita-esquerda na dispoñibilidade do receptor D2 / 3 no putamen dorsal en suxeitos non obesos.
Como parte do sistema de aprendizaxe e recompensa de hábitos, o estriatum é unha estrutura central do circuíto neuronal dopaminérxico que media o efecto reforzador dos alimentos e outras recompensas, incluídas as drogas maltratadas polos humanos. Notificáronse diferenzas funcionais entre o estriado dorsal e o ventral na motivación dos alimentos. A acción do estriado dorsal foi máis esencial para o propio comportamento de alimentación e a súa agradable [13], mentres que o estriato ventral foi máis sensible ás tentativas e ao nivel de expectativas de estimulación dada [17]. Ademais, estudos en ratos [12] así como os humanos [18] suxeriu roles diferenciais de DA no estriat dorsal e ventral na regulación da inxesta de alimentos. A idea era que o DA no estriatum dorsal está implicado no mantemento dos requirimentos calóricos para a supervivencia, mentres que o DA no estriato ventral está implicado nas propiedades gratificantes do alimento. Isto pode estar ligado, directa ou indirectamente, coa asociación entre o IMC e a asimetría na dispoñibilidade do receptor D2 / 3 no putamen dorsal nos nosos suxeitos non obesos, xa que a inxestión de alimentos en individuos de peso normal é probablemente controlada por requirimentos calóricos. pola propiedade reforzadora dos alimentos.
Moitas evidencias indican que o cerebro humano está lateralizado anatómicamente e funcionalmente. Aínda que se informou de asimetrías no DA e outros neurotransmisores no cerebro humano posmortem [19], as técnicas de imaxe molecular e funcional revelaron evidencias de asimetrías neuroquímicas no cerebro humano vivo, proporcionando máis oportunidades para examinar directamente a relación entre a lateralidade cerebral e o comportamento e a función humana. Os estudos PET e SPECT (tomografía computada con emisión dun fotón) en suxeitos sans demostraron asimetrías hemisféricas en marcadores dopaminérxicos no estriato, incluída a dispoñibilidade do receptor DA D2 / 3 [20], Densidade do transportador DA [21], e capacidade de síntese de DA [22]. Aínda que estes estudos reportaron un sesgo poboacional cara a valores máis elevados de unión de radioliganda na dereita en comparación co estriato esquerdo baseado nas medias de grupo, houbo diferenzas individuais considerables, non só na magnitude, senón tamén na dirección da asimetría. En animais, demostrouse que as diferenzas individuais na asimetría dopaminérxica covariaron ou predicen diferenzas individuais no comportamento espacial e na reactividade ao estrés, así como a susceptibilidade á patoloxía ao estrés e á sensibilidade aos medicamentos [23]. En humanos, as asociacións entre funcións cognitivas e o patrón de asimetría na dispoñibilidade do receptor DA D2 / 3 foron reportadas [24]. Os nosos resultados revelan unha asociación significativa entre o IMC e a dirección e magnitude da asimetría na dispoñibilidade de receptores estriais D2 / 3 en suxeitos non obesos.
Nos nosos suxeitos non obesos, o maior IMC relacionouse cunha maior dispoñibilidade do receptor D2 / 3 no putamen dorsal dereito en relación á esquerda. En contraste cun estudo anterior mostrando que unha maior motivación positiva de incentivos estaba asociada á maior dispoñibilidade do receptor D2 / 3 na esquerda respecto do putamen dereito [24]. A dirección contraria da asimetría pode suxerir diferentes mecanismos neuroquímicos que subxacen á regulación da inxestión de alimentos entre os obesos e os non obesos.
O noso estudo ten varias limitacións. En primeiro lugar, tres dos nosos suxeitos tiñan IMC superior a 25, os seus IMC poden clasificarse en grupos de sobrepeso (23.0-24.9) ou obesidade (≥25.0) de acordo con criterios asiáticos. Non obstante, o noso grupo de suxeitos está composto por adultos novos sans saudables e tendo en conta que o IMC está relacionado non só coa masa libre de graxa, pero en menor medida, tamén coa construción corporal, clasificamos a estes suxeitos como suxeitos de sobrepeso non obesos seguindo a opinión de Consultas de expertos da OMS [25] que suxeriu manter as clasificacións internacionais actuais para obesidade (≥30.0). Para excluír o posible efecto de incluír suxeitos fronte ao peso sobre o peso no noso estudo actual, reprobamos a nosa análise estatística con suxeitos 22 despois de excluír eses tres temas. Os resultados mostraron unha correlación máis alta que a análise realizada con suxeitos 25 e amosaron tamén un aumento do nivel de significación (r = 0.55, p = 0.008). Segundo, desde [11A unión do raclóprido C é sensible á competencia con DA endóxena, é difícil determinar se a asimetría da dispoñibilidade do receptor DA D2 / 3 representa a da densidade de receptor ou a dos niveis de DA endóxena. Enlace DA D2 / 3 medido por [11O raclopruro é heteroxéneo dentro das rexións estriais con maior unión no estriat dorsal que no estriat ventral [26]. Así, [11O PET de raclopride C] pode non ter unha sensibilidade suficiente para detectar diferenzas interindividuais e interrexionais sutís na dispoñibilidade do receptor D2 / 3 no estriat ventral. Son necesarios máis estudos para explorar o sistema dopaminérxico en rexións estriais e extrastriatos límbicos usando radioligands que presentan maior afinidade e selectividade para os receptores DA D3. Finalmente, unha mostra relativamente pequena, que consistía só en machos, limitando a xeneralización dos nosos resultados.
En conclusión, os resultados presentes suxiren unha asociación entre o IMC e o patrón de asimetría na dispoñibilidade do receptor DA D2 / 3 no putamen dorsal en individuos non obesos, de xeito que a maior IMC está asociada a unha maior dispoñibilidade de receptores no putamen dorsal dereito en relación a a esquerda. De feito, a información que está relacionada coa lateralización neuroquímica de A DA non só dá unha pista para predicir o curso clínico da aparición da obesidade ou o desenvolvemento de enfermidades relacionadas coa inxestión de alimentos como a anorexia nerviosa e a bulimia nerviosa máis importante, funcionaría como biomarcador para predicir o prognóstico do tratamento nesas enfermidades. Os nosos resultados, combinados con achados anteriores, tamén poden suxerir mecanismos neuroquímicos subxacentes á regulación da inxestión de alimentos en individuos non obesos. Estes poden ter importantes implicacións para comprender e predicir as diferenzas individuais na resposta ás recompensas relacionadas cos alimentos e o desenvolvemento da "obesidade" a partir do "estado non obeso".
AGRADECEMENTOS
Este estudo contou co apoio de subvencións da National Research Foundation of Korea (NRF-2009-0078370, NRF-2006-2005087) financiadas polo Ministerio de Ciencia, TIC e Planificación Futura da República de Corea e unha subvención da Korea Healthcare Technology I + D Proxecto, Ministerio de Sanidade e Benestar, República de Corea (HI09C1444 / HI14C1072). Este estudo tamén foi apoiado por unha subvención do Fondo de Investigación do Hospital Bundang da Universidade Nacional de Seúl (02-2012-047).
References
;