Exp Neurobiol. 2015 Mar; 24 (1): 90-4. doi: 10.5607 / en.2015.24.1.90. Epub 2015 Jan 21.
- 1Nukleáris Orvostudományi Kar, Szöul Nemzeti Egyetem Bundang Kórház, Seoul Nemzeti Egyetem Orvostudományi Főiskola, Seongnam 463-707, Korea.
- 2Nukleáris Orvostudományi Kar, Szöul Nemzeti Egyetem Bundang Kórház, Seoul Nemzeti Egyetem Orvostudományi Főiskola, Seongnam 463-707, Korea. ; Transdiszciplináris Tanszék, Konvergencia Tudomány és Technológia Doktori Iskola, Seouli Nemzeti Egyetem, Seoul 151-742, Korea. ; A konvergencia-technológia fejlett intézményei, Suwon 443-270, Korea.
Absztrakt
A dopaminerg rendszer részt vesz a táplálékfelvétel szabályozásában, ami elengedhetetlen a testtömeg fenntartásához. Vizsgáltuk a striatális dopamin (DA) D2 / 3 receptor elérhetőségét és a testtömegindexet (BMI) az 25 nem elhízott egészséges férfi alanyai között [11C] racloprid és pozitron emissziós tomográfia. Egyik sem [11C] racloprid kötési potenciál (BP) értékek (a DA D2 / 3 receptorok rendelkezésre állásának mértéke) striatális alrégiókban (dorsalis caudate, dorsalis putamen és ventralis striatum) a bal és jobb féltekén jelentősen korreláltak a BMI-vel. Ugyanakkor pozitív korreláció volt a jobb bal oldali aszimmetria index [11C] raclopride BP a dorzális putamenben és a BMI-ben (r = 0.43, p <0.05), ami arra utal, hogy a nagyobb BMI a jobb hátsó putamenben a bal oldalihoz viszonyítva magasabb receptor rendelkezésre állással van összefüggésben, nem elhízott egyéneknél. A jelenlegi eredmények a korábbi megállapításokkal kombinálva neurokémiai mechanizmusokat is sugallhatnak a nem elhízott egyének táplálékbevitelének szabályozása mögött.
BEVEZETÉS
A táplálékfelvétel szorosan kapcsolódik az egyéni testtípushoz (azaz sovány és elhízott), és az éhezés érzésével szabályozza, hogy fenntartsa a homeosztázis természetes állapotát. A hipotalamuszot úgy tekintették, mint az élelmiszer-fogyasztás szabályozására szolgáló agyi struktúrát [1]. Ha azonban elegendő élelmiszer áll rendelkezésre, az étkezési viselkedést főként az élelmiszer, például az íz vagy a minőség jutalmazási értéke okozza [2], és az abnormális étkezési viselkedés jobban kapcsolódik a dopamin (DA) által modulált közös jutalmazási úthoz [3].
A dopaminerg moduláció hiányának egyik következménye a súlygyarapodás, amit a depressziós tünetek és a testtömegindex (BMI) összefüggése bizonyít.4] és a testtömeg növekedése a mély agyi stimuláció után [5] és dopaminerg gyógyszerek [6] Parkinson-kórban szenvedő betegeknél. Elhízott egyéneknél csökkent striatális DA D2 / 3 receptor elérhetőség mutatkozott, amely fordítottan korrelált a BMI-vel [7]. Ezek az adatok arra utalnak, hogy a dopaminerg hiány a patológiás étkezési viselkedésben és az elhízásban szerepet játszik.
Az egészséges agyi féltekék közötti anatómiai, funkcionális és metabolikus aszimmetriákat széles körben elfogadták [8,9]. Újabban a neurokémiai aszimmetria iránti érdeklődés és a neuropszichiátriai viszonyok, mint például a stressz növekvő érdeklődése jelentkezett [10] és kognitív hanyatlás [11] jelentettek. Bár egyes tanulmányok a dopaminerg funkció és a BMI közötti összefüggést mutatják a patológiás étkezési viselkedésben és az elhízásban [12,13], hogy a dopaminerg rendszer hogyan kapcsolódik a BMI egyéni különbségéhez a nem elhízott személyeknél, nagyrészt ismeretlen. Ráadásul néhány tanulmány arra törekedett, hogy teszteljék a dopaminerg aszimmetria és a BMI közötti lehetséges összefüggést.
Ez a tanulmány a DA D2 / 3 receptor elérhetőségének meghatározására irányult a striatális alrégiókban és az aszimmetriája a BMI-vel a nem elhízott személyeknél a [11C] racloprid, egy DA D2 / 3 receptor radioligand és pozitron emissziós tomográfia (PET).
ANYAGOK ÉS METÓDUSOK
Tantárgyak
A nem elhízott, egészséges férfiakat hirdetéssel vették fel. Kizártuk az olyan személyeket, akiknek kórtörténetében neurológiai vagy pszichiátriai rendellenességek voltak, mint például epilepszia, fejsérülés és depresszió. BMI, tömegben (kg) / magasságban számítva2 (m2), a toborzási eljárások során szerezték meg, és elhízott egyének, akiknek BMI-értéke> 30 kg / m2, kizárták. Huszonöt nem elhízott egészséges férfi (átlagos (± SD) életkor 23.3 ± 2.9 y [18-29 y], átlagos BMI 22.0 ± 2.5 [17.6-28.0], átlagos testtömeg 67.5 ± 8.5 kg [54.0-85.0 kg ]) részt vett a tanulmányban, miután írásos beleegyezését adta (Táblázat 1). Minden tantárgy jobbkezes volt. Öt alany volt dohányos, akiket nem kértek a füstölési szokások megváltoztatása előtt.
PET-vizsgálat
A PET-vizsgálatokat Siemens ECAT EXACT 47 PET szkennerrel (CTI / Siemens, Knoxville, TN, USA) szereztük be 15 alanyokban vagy GE Advance PET szkennerrel (GE Medical Systems, Waukesha, WI, USA) az 10 alanyokban. A képolvasási protokollok azonosak voltak a két szkenner esetében, és a képeket az egyes szkennerek gyártója által javasolt paraméterekkel rekonstruálták. Elemeztük az összes tárgy képeit egy medenceként. 10-min átviteli vizsgálat után [11A C] raclopridot 48-ml-es fecskendőben (átlagos 29.3 ± 16.8 mCi) adták be, és egy számítógéppel működtetett szivattyúval, fix időbeosztással adták be: az 0 időpontban az 21 ml bolus adagját 1 min. az infúzió sebességét 0.20 ml / percre csökkentettük, és fennmaradt a fennmaradó idő alatt. Az infúziós sebesség aránya (K. \ Tez volt) 105 min. Ezt a protokollt a Watanabe és munkatársai által kifejlesztett optimalizálási eljárás alapján választották ki, amelyről ismert, hogy optimális az egyensúlyi állapot kialakításában kb. 30 percben a radioligand injekció megkezdése után [14].
Az emissziós adatokat háromdimenziós üzemmódban gyűjtöttük össze 120 percre növekvő időtartamú 30 képkockákként (3 × 20 s, 2 × 1 min, 2 × 2 min, 1 × 3 min, és 22 × 5 min). . A Siemens ECAT EXACT 47 PET szkennerrel kapott PET képeket Shepp-Logan szűrővel rekonstruálták (cut-off-frekvencia = 0.35 mm) és 128 × 128 mátrixban mutatták ki (pixel méret = 2.1 × 2.1 mm, 3.4 szeletvastagsággal) mm). A GE Advance PET szkenner képeit 128 × 128 mátrixban rekonstruálták (pixel méret = 1.95 × 1.95 mm, 4.25 mm szeletvastagsággal) Hanning szűrővel (levágási frekvencia = 4.5 mm).
Képelemzés
A nyugalmi állapotú DA D2 / 3 receptor rendelkezésre állását az [30-50] PET-képei segítségével mértük [[11C] racloprid injekció, amelynek során a radioligand kötődése egyensúlyba lépett. Ebben az időszakban négy PET-keretet rendeltek és összegeztek az egyedi MR-képekkel való átalakításhoz és a standardizált sztereotaxiás térbe történő átalakításhoz az MNI-sablon automatikus automatizálásával. [11C] A DA-D2 / 3 receptor elérhetőségének mértékét tekintve a racloprid-kötődési potenciál (BP) voxelszerűen számított a parametrikus BP-képek előállításához, a cerebellum mint referencia-régió, mint (Cvoxel-Ccb) / Ccb [15], ahol Cvoxel az összes voxel és C aktivitásacb a kisagy közepes aktivitása. Az érdekelt régiók (ROI-k) manuálisan készültek a nagyfelbontású agyi MR-kép (Colin-agy) koronális szeletén a bal és jobb striatális alrégiókban (dorzális putamen, dorsalis caudate és ventralis striatum). A ROI-k határai a korábban kifejlesztett módszer szerint kerültek meghatározásra [16]. Ezeket a ROI-kat használva a striatális alrégiókban lévő BP értékek egyedi BP képekből származtak (Ábra 1). A BP aszimmetria indexe (AIBP) úgy számították ki, mint (jobbra-balra) / (jobbra + balra) minden striatum alrégióban, hogy a pozitív érték magasabb AI-t jelezzen.BP a jobb oldalon a bal oldalhoz képest. A [11C] raclopride BP és AIBP A BMI-vel végzett vizsgálatot kétfajta Pearson-korrelációval teszteltük az SPSS 16.0-nel (Chicago, Illinois).
EREDMÉNYEK
[11C] A hat striatum alrégióban a raclopride BP nem mutatott szignifikáns összefüggést a BMI-vel (r = -0.25, p = 0.23 a bal háti putamenben; r = -0.14, p = 0.52 a jobb hátsó putamenben; r = -0.22 , p = 0.30 a bal háti caudatában, r = -0.18, p = 0.40 a jobb háti caudatában, r = -0.18, p = 0.40 a bal ventralis striatumban, r = -0.19, p = 0.36 a jobb ventrálisban striatum). Szignifikáns pozitív korreláció volt az AI közöttBP a háti putamenben és a BMI-ben (r = 0.43, p <0.05) (Ábra 2), ami arra utal, hogy a nagyobb BMI-t a jobb D2 / 3 receptorokhoz kötődnek a jobb hátsó putamenben a balhoz képest. Az AIBP a háti caudatában és a ventrális striatumban nem volt szignifikáns korreláció a BMI-vel (r = 0.01, p = 0.98 a dorsalis caudatában; r = -0.13, p = 0.53 a ventrális striatumban).
VITA
A jelen tanulmányban megvizsgáltuk a DA D2 / 3 receptor elérhetőségét a striatális alrégiókban és az aszimmetriáját a BMI-vel a nem elhízott egészséges férfiaknál.11C] racloprid PET. Nem követtünk közvetlen kapcsolatot a striatális D2 / 3 receptor rendelkezésre állása és a BMI között a nem elhízott betegekben. Ez összhangban van Wang et al. [7] a [11C] racloprid PET. Bár fordított korrelációt találtak a striatális D2 receptor rendelkezésre állása és a BMI között az elhízott egyénekben, nem volt ilyen korreláció a nem elhízott kontrollokban. Ugyanakkor a BMI és a D2 / 3 receptorok jobb oldali aszimmetriájával való összefüggést találtunk a dorsalis putamenben a nem elhízott betegekben.
A szokásos tanulási és jutalmazási rendszer részeként a striatum a dopaminerg neuron áramkör alapszerkezete, amely közvetíti az élelmiszer és egyéb jutalmak erősítő hatását, beleértve az ember által visszaélő szereket. A dorzális és ventrális striatum közötti funkcionális különbségekről számoltak be. A dorzális striatum hatása sokkal fontosabb volt a táplálkozási magatartás és a kellemesség szempontjából [13], míg a ventrális striatum érzékenyebb volt a táplálékra utaló jelzésekre és az adott élelmiszer-stimuláció várható szintjére [17]. Is, egereken végzett vizsgálatok [12] valamint az emberek [18] a DA dorsalis és ventrális striatumában a táplálékbevitel szabályozásának különbözõ szerepét javasolta. A gondolat az volt, hogy a dorsalis striatumban a DA a túléléshez szükséges kalóriaigények megőrzéséhez kapcsolódik, míg a DA a ventrális striatumban részt vesz az élelmiszer jutalmazó tulajdonságaiban. Ez közvetlenül vagy közvetve összekapcsolható a BMI és a D2 / 3 receptor elérhetőségének aszimmetriájával való összefüggéssel a hátsó putamenben a nem-elhízott betegeknél, mivel a normál súlyú egyéneknél az élelmiszer-bevitel valószínűleg kalóriaigényekkel van szabályozva, nem az élelmiszer megerősítő tulajdonsága.
Sok bizonyíték arra utal, hogy az emberi agy anatómiailag és funkcionálisan oldalirányú. Míg a DA és más neurotranszmitterek aszimmetriáit jelentették az emberi agy utáni időszakban [19] a molekuláris és funkcionális képalkotó technikák bizonyították az élő emberi agy neurokémiai aszimmetriáit, és több lehetőséget biztosítottak az agyi laterális és az emberi viselkedés és funkció közötti kapcsolat közvetlen vizsgálatára. A PET és az SPECT (egy foton emissziós komputertomográfia) vizsgálatok egészséges személyeken mutatják a striatum dopaminerg markereinek félteke aszimmetriáját, beleértve a DA D2 / 3 receptor elérhetőségét [20], DA transzporter sűrűsége [21] és DA szintézis kapacitása [22]. Bár ezek a tanulmányok a jobb oldali radioligand kötődés magasabb értékei felé mutatott populációs torzulást, a csoportos átlagok alapján a bal oldali striatumhoz viszonyítva, jelentős egyéni különbségek voltak, nemcsak nagyságrendben, hanem az aszimmetria irányában is. Az állatokban a dopaminerg aszimmetria egyedi különbségeit kimutatták, hogy a térbeli viselkedés és a stresszreaktivitás, valamint a stresszpatológiára és a gyógyszerérzékenységre való hajlamok egyéni különbségeit tükrözik vagy megjósolják [23]. Emberekben a kognitív funkciók és a DA D2 / 3 receptorok aszimmetria mintázatának összefüggéséről számoltak be [24]. Eredményeink a BMI és a striatális D2 / 3 receptorok aszimmetria irányának és nagyságrendjének jelentős összefüggését mutatják a nem elhízott személyeknél.
Nem elhízott betegeknél a nagyobb BMI-t a jobb D2 / 3 receptorokhoz kapcsoltuk a jobb hátsó putamenben a balhoz képest. Ez ellentétben áll egy korábbi tanulmánygal, amely szerint a pozitívabb ösztönző motiváció a jobb D2 / 3 receptor elérhetőségével függ össze a jobb oldali panamenhez képest. [24]. Az aszimmetria ellenkező iránya az elhízott és nem elhízott egyének közötti táplálékfelvétel szabályozásának alapjául szolgáló különböző neurokémiai mechanizmusokra utalhat.
Tanulmányunk számos korlátozással rendelkezik. Először is, három alanyunk BMI-je magasabb volt, mint az 25, a BMI-jük az ázsiai kritériumok szerint túlsúlyos (23.0-24.9) vagy elhízás (≥25.0) csoportba sorolható. Tantárgycsoportunk azonban egészséges, egészséges fiatalokból áll, és figyelembe véve, hogy a BMI nemcsak a zsírmentes tömeghez kapcsolódik, hanem kisebb mértékben a testépítéshez is, ezeket a témákat nem-elhízott túlsúlyos alanyoknak minősítettük a véleményt követően a WHO szakértői konzultációja [25], amely azt javasolta, hogy megtartsák az elhízás jelenlegi nemzetközi osztályozását (≥30.0). Annak érdekében, hogy kizárjuk a határon átnyúló súlyú tárgyaknak a jelenlegi tanulmányunkba történő bevonásának lehetséges hatását, a három alany kizárása után újra teszteltük statisztikai elemzésünket az 22 alanyokkal. Az eredmények magasabb korrelációt mutattak, mint az 25 alanyokkal végzett analízis, és megnövekedett szignifikanciaszintet mutatott (r = 0.55, p = 0.008). Másodszor, mivel [11C] racloprid kötődés érzékeny az endogén DA-val való versenyre, nehéz meghatározni, hogy a DA D2 / 3 receptor elérhetőségének aszimmetriája a receptor sűrűségét vagy az endogén DA szintjét mutatja-e. DA D2 / 3 kötés a [11C] racloprid heterogén a striatális régiókban, ahol nagyobb a kötődés a dorsalis striatumban, mint a ventrális striatumban [26]. És így, [11C] raclopride A PET-nek talán nem lesz elég jó érzékenysége a D2 / 3 receptorok hozzáférhetőségének finom interindividuális és interregionális különbségeinek kimutatására a ventrális striatumban. További vizsgálatok szükségesek a dopaminerg rendszer vizsgálatára limbikus striatális és extrasztriatális régiókban radioligandumok alkalmazásával, amelyek nagyobb affinitással és szelektivitással rendelkeznek a DA D3 receptorokhoz. Végül viszonylag kicsi minta, amely csak férfiakból állt, korlátozva megállapításaink általánosíthatóságát.
Összefoglalva, a jelen eredmények arra utalnak, hogy a BMI és a DA D2 / 3 receptor rendelkezésre állásának aszimmetriája a dorsalis putamenben nem-elhízott egyénekben mutatott összefüggést, így a nagyobb BMI a jobb dorsalis putamenben a nagyobb receptorhoz való hozzájutással függ össze A bal. Valóban, az információk a neurokémiai lateralizációval kapcsolatosak A DA nemcsak az elhízás kialakulásának klinikai lefolyásának vagy a táplálékbevitelhez kapcsolódó betegségek, például az anorexia nervosa és a bulimia nervosa előrejelzésének előrejelzésében ad fontosabb szerepet, hanem biomarkerként működne a betegség prognózisának előrejelzésében. Eredményeink a korábbi megállapításokkal kombinálva neurokémiai mechanizmusokat is sugallhatnak a nem elhízott egyének táplálékbevitelének szabályozása mögött. Ezeknek fontos következményei lehetnek az étellel kapcsolatos jutalmakra adott válaszok és az „elhízás” kialakulásának „nem elhízott állapotból” való megértésének és előrejelzésének.
KÖSZÖNETNYILVÁNÍTÁS
Ezt a tanulmányt a Koreai Nemzeti Kutatási Alapítvány támogatásai (NRF-2009-0078370, NRF-2006-2005087) támogatták, amelyeket a Koreai Köztársaság Tudományos, IKT- és jövőtervezési minisztériuma finanszírozott, valamint a Koreai Egészségügyi Technológiai K + F támogatásával. Projekt, Egészségügyi és Jóléti Minisztérium, Koreai Köztársaság (HI09C1444 / HI14C1072). Ezt a tanulmányt támogatta a Szöuli Nemzeti Egyetem Bundang Kórház Kutatási Alapjának támogatása is (02-2012-047).
Referenciák
;
