J Clin Endocrinol Metab. 2007 Aug;92(8):3278-84.
Haltia LT, Viljanen A, Parkkola R, Kemppainen N, Rinne JO, Nuutila P, Kaasinen V.
sumber
Departemen Neurologi, Universitas Turku, PO Box 52, FIN-20521 Turku, Finlandia. [email dilindungi]
Abstrak
Abstrak
Konteks dan Tujuan:
Obesitas dikaitkan dengan beberapa kelainan metabolisme. Studi terbaru menunjukkan bahwa obesitas juga mempengaruhi fungsi otak dan merupakan faktor risiko untuk beberapa penyakit otak degeneratif. Tujuan dari penelitian ini adalah untuk menguji efek penambahan berat badan dan penurunan berat badan pada struktur otak abu-abu dan materi putih. Kami berhipotesis bahwa perbedaan yang terlihat pada otak subjek obesitas akan hilang atau berkurang setelah periode diet intensif.
metode:
Pada bagian I penelitian ini, kami memindai dengan pencitraan resonansi magnetik 16 ramping (rata-rata indeks massa tubuh, 22 kg / m2) dan obesitas 30 (indeks massa tubuh rata-rata, 33 kg / m2) subyek sehat. Pada bagian II, subyek obesitas 16 melanjutkan dengan diet yang sangat rendah kalori untuk 6 minggu, setelah itu mereka dipindai lagi. Volume materi putih dan abu-abu otak regional dihitung menggunakan morfometri berbasis voxel.
hasil:
Volume materi putih lebih besar pada subjek obesitas, dibandingkan dengan subjek kurus di beberapa daerah otak basal, dan individu obesitas menunjukkan korelasi positif antara volume materi putih dalam struktur otak basal dan rasio pinggang ke pinggul. Ekspansi white matter yang terdeteksi sebagian dibalik dengan diet. Volume materi abu-abu regional tidak berbeda secara signifikan pada subjek obesitas dan kurus, dan diet tidak mempengaruhi materi abu-abu.
Kesimpulan:
Mekanisme yang tepat untuk perubahan white matter yang ditemukan masih belum jelas, tetapi penelitian ini menunjukkan bahwa obesitas dan diet dikaitkan dengan perubahan yang berlawanan dalam struktur otak. Tidak dikecualikan bahwa ekspansi materi putih pada obesitas memiliki peran dalam neuropatogenesis penyakit otak degeneratif.
OBESITAS DISEDIAKAN oleh perubahan komposisi tubuh dan peningkatan lemak visceral dan lemak sk. Akumulasi lemak tubuh terhubung ke beberapa kelainan metabolik, yang dapat mempengaruhi penyakit seperti diabetes tipe 2, hipertensi, stroke, dan kanker. Perubahan sistem saraf pusat pada obesitas kurang diketahui, meskipun studi epidemiologis menunjukkan hubungan antara penyakit otak degeneratif dan obesitas. Peningkatan berat badan diketahui sebagai faktor risiko penurunan kognitif (1, 2) dan penyakit Alzheimer (3), dan hubungan antara obesitas dan demensia tidak tergantung pada kondisi komorbiditas lainnya (4). Obesitas sentral juga dapat dikaitkan dengan risiko gangguan neurologis lain yang lebih tinggi, seperti penyakit Parkinson (5). Mekanisme patofisiologis yang mendasari hubungan kompleks ini tidak dipahami dengan baik, tetapi satu kemungkinan hubungan antara obesitas dan penyakit gila adalah pengembangan resistensi insulin dan / atau diabetes mellitus, yang mempengaruhi kognisi (1).
Oleh karena itu, penelitian mengenai penyakit otak degeneratif mendukung gagasan bahwa obesitas memiliki dampak negatif pada fungsi otak, dan ada penelitian pada manusia yang menunjukkan perbedaan fungsional di otak antara individu yang gemuk dan kurus. Studi pencitraan dengan positron emission tomography (PET) dan fungsional magnetic resonance imaging (fMRI) telah menemukan bahwa obesitas berhubungan dengan perubahan aliran darah otak dan neurokimia. Studi PET dengan [11C] raclopride telah mengindikasikan bahwa ketersediaan reseptor D2 dopamin otak dari individu yang sangat gemuk berkurang secara proporsional dengan indeks massa tubuh mereka (BMI) (6). Studi yang menggunakan PET dan pengukuran aliran darah otak regional telah menunjukkan respons otak yang berbeda terhadap kekenyangan pada individu yang gemuk dan kurus.7, 8), dan sebuah penelitian fMRI menunjukkan bahwa konsumsi glukosa oral menginduksi penghambatan sinyal fMRI di bagian-bagian hipotalamus dan bahwa respons penghambatan sentral ini secara nyata dilemahkan pada subjek yang mengalami obesitas (9). Studi fMRI lain mengungkapkan lebih banyak area aktivasi otak pada pemakan pesta gemuk (dibandingkan dengan pemakan pesta tanpa lemak dan pemakan tanpa lemak dan gemuk) dalam menanggapi rangsangan makanan pesta visual dan pendengaran (10). Selain itu, satu studi sebelumnya dengan tomografi emisi foton tunggal menunjukkan bahwa paparan visual terhadap makanan dikaitkan dengan peningkatan aliran darah otak regional korteks temporal dan parietal kanan pada wanita gemuk tetapi tidak pada wanita dengan berat badan normal (11). Sebuah studi struktural baru-baru ini dengan magnetic resonance imaging (MRI) dan morfometri berbasis voxel (VBM) menunjukkan bahwa individu yang obesitas memiliki volume materi abu-abu otak yang secara signifikan lebih rendah di girus postcentral, operculum frontal, putamen, dan girus frontal tengah, dibandingkan dengan kelompok tersebut. subyek kurus, dan bahwa BMI pada subyek obesitas (tetapi tidak kurus) berhubungan negatif dengan volume materi abu-abu girus postcentral kiri (12). Juga, perbedaan volume materi putih terdeteksi di sekitar striatum, di mana subjek obesitas memiliki volume lebih besar daripada subjek lean.
Sebagian besar studi pencitraan otak obesitas adalah perbandingan kelompok statis. Seringkali kelompok telah dipisahkan sesuai dengan BMI, dan variabel sistem saraf pusat yang dipilih, misalnya aliran darah regional, reseptor dopamin atau volume materi abu-abu, dipelajari secara cross-sectional. Sejauh pengetahuan kami, tidak ada analisis longitudinal fungsi otak pada obesitas. Dalam penelitian ini, kami tertarik pada efek penambahan dan penurunan berat badan pada struktur abu-abu dan materi putih otak manusia. Fosfolipid adalah komponen utama membran neuron dan glial, dan berpartisipasi dalam remodeling dan sintesis membran serta transduksi sinyal (13). Metabolisme fosfolipid otak adalah proses dinamis, yang dipengaruhi oleh, misalnya, konsentrasi plasma asam lemak bebas. Tentang 5% asam lemak nonesterifikasi diekstraksi dari darah ketika melewati otak tikus, dan ekstraksi tidak tergantung pada aliran darah otak (13). Obesitas disertai dengan kelebihan asam lemak bebas dalam plasma yang menghasilkan akumulasi lemak menjadi adiposit dan juga ke beberapa organ. Oleh karena itu, kami berhipotesis bahwa orang gemuk mungkin memiliki perbedaan dalam metabolisme lemak otak dan peningkatan akumulasi lemak dalam materi putih, dan ini bisa memiliki refleksi terhadap volume materi putih.
Studi ini dirancang untuk terdiri dari dua bagian: 1) perbandingan otak cross-sectional konvensional individu gemuk dan kurus dan analisis korelasi, dan 2) tindak lanjut longitudinal otak individu setelah penurunan berat badan yang cepat. Pada bagian I, kami menyelidiki perbedaan volume abu-abu dan materi putih regional otak antara individu kurus dan obesitas. Pada bagian II, subpopulasi orang gemuk (n = 16) dari bagian pertama memulai diet yang sangat rendah kalori (VLCD) terkontrol untuk 6 minggu, dan pemindaian otak kedua diikuti setelah mereka berhasil menurunkan berat badan rata-rata dengan 12 %. Diet diketahui memiliki efek menguntungkan pada, misalnya, sensitivitas insulin dan lipid plasma pada orang gemuk (14), dan penurunan berat badan juga terkait dengan penurunan kadar leptin plasma (15). Otak, sebagai jaringan yang kaya lipid, juga bisa dipengaruhi oleh penurunan berat badan. Kami menguji apakah penurunan berat badan dapat menurunkan volume otak pada subjek yang obesitas sejalan dengan pengurangan lemak di seluruh tubuh.
Subjek dan Metode
Subjek dan desain penelitian
Bagian I.
Penelitian ini termasuk subjek obesitas 30 (12 pria dan 18 wanita) dan 16 lean (delapan pria dan delapan wanita). Individu tanpa lemak didefinisikan sebagai mereka yang memiliki BMI kurang dari 26 kg / m2 dan orang gemuk yang memiliki BMI lebih besar dari 27 kg / m2. Pasien dengan kelainan makan, penyakit metabolik, penyakit kardiovaskular, fungsi hati atau ginjal abnormal sebelumnya, anemia, atau perawatan kortikosteroid oral dikeluarkan. Karakteristik fisik dan metabolisme utama dari subyek disajikan pada Tabel 1⇓. Individu yang obesitas memiliki konsentrasi glukosa puasa, insulin, leptin, dan asam lemak bebas puasa yang secara signifikan lebih tinggi (Tabel 1⇓). Informed consent tertulis diperoleh setelah menjelaskan tujuan dan potensi risiko penelitian kepada subjek. Protokol penelitian telah disetujui oleh komite etika Daerah Kesehatan Finlandia Barat Daya dan dilakukan sesuai dengan prinsip-prinsip deklarasi Helsinki.
Karakteristik demografi utama dan nilai-nilai laboratorium (setelah puasa) dari subyek yang diteliti
Bagian II.
Enam belas subjek obesitas (empat pria dan wanita 12) dari bagian I berpartisipasi di bagian II, di mana mereka diberi resep VLCD (Tabel 2⇓). Semua makanan sehari-hari diganti oleh produk VLCD untuk periode 6 minggu (Nutrifast; Leiras Finland, Helsinki, Finlandia) (2.3 MJ, 4.5 g lemak, 59 g protein, dan 72 g karbohidrat per hari). Ditambahkan ke Nutrifast, subyek minum setiap hari setidaknya 2 liter air atau minuman ringan bebas gula. Tidak ada perubahan dalam aktivitas fisik yang diizinkan. Diet itu secara teratur dikendalikan oleh seorang perawat studi dengan keahlian gizi. Setelah diet ada periode pemulihan 1-minggu dengan diet normocaloric untuk menghindari keadaan katabolik. MRI, pengukuran antropometrik, dan penilaian laboratorium diulang setelah periode pemulihan. Massa jaringan adiposa di daerah perut dinilai pada tingkat diskus intervertebralis L2 / L3 sebelum dan sesudah diet menggunakan metode berbasis MRI standar (16).
Pencitraan dan analisis data
MRI diperoleh dengan pemindai Philips Gyroscan Intera 1.5 T CV. Nova Dual (Philips, Best, Belanda). Set data brain-echo (FFE) tiga dimensi T1-otak tertimbang diakuisisi dalam bidang transversal (pengulangan waktu = 25 msec, gema waktu = 5 msec, sudut balik = 30 °, jumlah kegembiraan (NEX) = 1, dan bidang pandang = 256 × 256 mm2), menghasilkan setidaknya 160 irisan yang berdekatan melalui kepala. Gambar ditransfer ke komputer pribadi dan dikonversi ke Menganalisis format menggunakan MRIconvert (http://lcni.uoregon.edu/∼jolinda/MRIConvert/) dan dianalisis menggunakan SPM2 (Wellcome Department of Cognitive Neurology, London, UK; http // www.fil.ion.ucl.ac.uk / spm) dan Matlab 6.5 (The MathWorks, Natick, MA). Protokol VBM yang dioptimalkan diaplikasikan pada gambar (17). Sebelum analisis VBM, evaluasi visual klinis dari gambar MR dilakukan oleh seorang ahli saraf berpengalaman (RP). Satu subjek kurus berusia lanjut memiliki infark lacunar kecil di dekat korteks insular kiri; tidak ada temuan klinis signifikan lainnya yang diamati pada salah satu subjek.
template
Template yang disesuaikan dibuat untuk memfasilitasi normalisasi dan segmentasi yang optimal dari pemindaian MRI pada subjek yang obesitas dan kurus. Pembuatan template dilakukan dengan menggunakan ekstensi kotak alat untuk algoritma segmentasi SPM2 (Christian Gaser, Universitas Jena, Jena, Jerman; http://dbm.neuro.uni-jena.de/vbm/). Templat dibuat karena kontras dari pemindaian MRI saat ini mungkin berbeda dari templat yang ada, demografi populasi subjek saat ini mungkin berbeda dari yang digunakan untuk menghasilkan templat yang ada, dan setiap pemindai memperkenalkan nonuniformitas dan inhomogenitas tertentu. Oleh karena itu template dibangun dalam upaya untuk mengurangi potensi bias terhadap satu kelompok selama normalisasi spasial (18).
VBM yang dioptimalkan
Setelah pembuatan templat khusus studi, protokol yang dioptimalkan diaplikasikan ke data asli (17). Protokol VBM yang dioptimalkan meningkatkan normalisasi spasial dengan menggunakan gambar materi abu-abu dan template materi abu-abu daripada gambar T1 anatomis. Protokol yang dioptimalkan juga melibatkan pembersihan partisi dengan menerapkan operasi morfologis dan modulasi partisi opsional untuk mempertahankan jumlah total sinyal. Karena kami terutama tertarik pada perbedaan volumetrik pada obesitas daripada perbedaan konsentrasi, kami memilih untuk menggunakan modulasi tambahan dalam protokol VBM kami. Cut-off normalisasi spasial adalah 25 mm, regularisasi nonlinier menengah digunakan, dan protokol melibatkan iterasi nonlinier 16. Gambar yang dimodulasi dihaluskan dengan lebar penuh 12-mm pada setengah maksimum (FWHM) kernel Gaussian isotropik. Dalam penelitian sebelumnya, VBM yang dioptimalkan telah divalidasi dengan benar, dan teknik klasifikasi jaringan yang digunakan dalam VBM telah menghasilkan hasil yang sangat dapat direproduksi (17).
Analisis biokimia
Konsentrasi glukosa plasma ditentukan dalam rangkap dua dengan metode glukosa oksidase (Analox GM9 analyzer; Analox Instruments, London, UK). Hemoglobin glikosilasi diukur dengan kromatografi cair protein cepat (MonoS; Pharmacia, Uppsala, Swedia). Konsentrasi insulin plasma diukur dengan double-antibody fluoroimmunoassays (Autodelfia; Wallac, Turku, Finland). Kolesterol total serum dan kolesterol lipoprotein densitas tinggi diukur menggunakan metode enzimatik standar (Roche Molecular Biochemicals, Mannheim, Germany) dengan penganalisa otomatis penuh (Hitachi 704; Hitachi, Tokyo, Jepang). Kolesterol lipoprotein densitas rendah serum dihitung berdasarkan persamaan Friedewald (19). Asam lemak bebas serum ditentukan dengan metode enzimatik (metode asil-CoA sintase-asil-CoA oksidase peroksidase; Wako Chemicals, Neuss, Jerman). Leptin plasma dianalisis dengan RIA (Linco, St. Charles, MO). Pada bagian I, data dari tes darah, lingkar pinggang, dan rasio pinggang ke pinggul tidak tersedia dari empat subjek lean dan data leptin hilang dari satu subjek obesitas.
Analisis statistik
Data yang diperhalus dan dimodulasi dianalisis menggunakan pemetaan parametrik statistik (SPM2) menggunakan model linear umum. Perubahan volumetrik diuji dengan analisis data termodulasi. Karena selama modulasi kami memasukkan koreksi untuk perubahan volume yang disebabkan oleh normalisasi spasial, itu pantas untuk memasukkan total volume intrakranial (TIV) sebagai kovariat untuk menghilangkan varians apa pun karena perbedaan ukuran kepala. TIV dihitung menggunakan fungsi get_globals dari SPM2. Jumlah voxel di setiap kompartemen jaringan dihitung dan dijumlahkan.
Untuk analisis statistik, voxel dengan nilai materi abu-abu atau putih kurang dari 0.1 dikeluarkan untuk menghindari kemungkinan efek tepi di sekitar perbatasan antara materi abu-abu dan putih. Perbedaan antara subjek obesitas dan kurus diuji dengan analisis kovarians menggunakan jenis kelamin dan TIV sebagai kovariat pengganggu. Analisis korelasi antara ukuran fisik / metabolisme dan volume otak putih / abu-abu dilakukan dengan analisis regresi berganda menggunakan jenis kelamin dan TIV sebagai kovariat pengganggu. Efek diet pada materi putih dan abu-abu diuji dengan pasangan t tes dalam SPM2. Analisis korelasi untuk bagian II dilakukan dengan regresi sederhana dengan menghitung gambar delta (scan 1 - scan 2) dan nilai delta untuk ukuran fisik dan metabolisme. Ambang batas tinggi dalam analisis SPM ditetapkan pada P = 0.01 dan batas ambang 50 voxels. Utilitas luar angkasa MNI (Sergey Pakhomov, Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia, St. Petersburg, Rusia) ekstensi SPM digunakan untuk menafsirkan SPM dan menentukan label anatomi yang sesuai. Tingkat signifikansi statistik ditetapkan pada tingkat voxel-dikoreksi P <0.01 [dikoreksi untuk beberapa perbandingan menggunakan rasio penemuan palsu (FDR)]. Data disajikan sebagai sarana (sd), kecuali ditunjukkan sebaliknya.
Hasil
Volume otak regional pada subjek kurus dan obesitas (bagian I)
Volume materi putih otak relatif yang lebih besar diamati pada subjek obesitas, dibandingkan dengan subjek kurus, di beberapa daerah: girus temporal superior, sedang, dan inferior; fusiform gyrus; gyrus parahippocampal; batang otak; dan otak kecil (semua temuan secara bilateral) (Gbr. 1⇓, A dan B). Dalam peta otak SPM, voxel yang berdekatan dengan perbedaan kelompok yang signifikan dalam volume materi putih relatif menyatu membentuk dua cluster [35,901 voxels, voxel puncak (pada 6 mm, −23 mm, −29 mm), FDR dikoreksi P = 0.006; 16,228 voxels, peak voxel (pada −52 mm, −18 mm, −28 mm), FDR dikoreksi P = 0.006] (Tabel 3⇓). Subjek lean tidak memiliki volume materi putih yang lebih besar, dibandingkan dengan subjek obesitas, di wilayah otak mana pun. Rata-rata (sd) volume materi putih global adalah 0.486 liter (0.063) pada subjek obesitas dan 0.458 liter (0.044) pada subjek lean (dikoreksi TIV P = 0.14).
A, Wilayah di mana subjek obesitas menunjukkan volume materi putih yang lebih besar, dibandingkan dengan subjek kurus. Peta parametrik statistik diplot pada rata-rata T1 MRI dari seluruh sampel penelitian (n = 46). Diskriminasi rasial menunjukkan nilai statistik T. Perhatikan distribusi simetris cluster di lobus temporal dan batang otak. Temuan signifikan disajikan, FDR diperbaiki P = 0.006. B, volume materi putih jantan (kotak) dan perempuan (lingkaranSubjek dalam kelompok yang menempati bagian lobus temporal dan limbik kiri (voxels 16,228), direpresentasikan sebagai fungsi rasio lingkar pinggang dan pinggul. Perhatikan volume materi putih yang lebih rendah pada subjek dengan rasio pinggang ke pinggul yang lebih rendah.
Lokasi perbedaan regional yang signifikan dalam volume materi putih di bagian I dan bagian II dari penelitian
Korelasi positif terlihat antara volume materi putih dan rasio pinggang ke pinggul pada kelompok obesitas di lobus temporal, batang otak, dan otak kecil (seperti di atas). Selain itu, korelasi yang sama terlihat di bagian lobus limbik dan oksipital (inti lentiform dan gyrus oksipital tengah). Area ini membentuk dua kelompok dengan korelasi signifikan [voxel 59,340, voxel puncak (pada −33 mm, −53 mm, −47 mm), dikoreksi FDR P = 0.008; 7,269 voxels, peak voxel (pada 43 mm, −48 mm, −21 mm), dikoreksi FDR P = 0.008]. Usia tidak secara signifikan berkorelasi dengan rasio pinggang ke pinggul (r = 0.21, P = 0.28). Asosiasi positif lain pada subjek obesitas terdeteksi antara volume materi putih dan konsentrasi asam lemak bebas serum. Ini signifikan dalam cluster yang menempati bagian lobus temporal dan oksipital kiri (voxel 10,682, voxel puncak (pada −43 mm, −49 mm, −18 mm), FDR dikoreksi P = 0.004]. Tidak ada korelasi signifikan yang terlihat antara volume materi putih dan BMI. Pada kelompok lean, tidak ada korelasi signifikan yang terlihat antara ukuran fisik atau metabolisme dan volume regional.
Tidak ada perbedaan yang signifikan secara statistik dalam volume materi abu-abu antara subjek yang kurus dan kurus, meskipun subjek kurus memiliki tingkat volume yang lebih tinggi pada materi abu-abu di daerah otak tertentu seperti gingri cingulate, gyri frontal dan medial frontal, batang otak, dan otak kecil ( FDR diperbaiki P = 0.025). Rata-rata (sd) volume global grey matter adalah 0.752 liter (0.070) pada subjek obesitas dan 0.734 liter (0.074) pada subjek lean (dikoreksi TIV P = 0.79).
Efek diet (bagian II)
Enam minggu diet VLC menginduksi penurunan berat badan yang sangat signifikan pada semua subjek obesitas [11 (3.4) kg, kisaran 6.6-19 kg] dan penurunan massa lemak sc dan visceral di daerah perut (Tabel 2⇓). Penurunan berat badan dikaitkan dengan penurunan tekanan darah, kolesterol, leptin, dan hemoglobin terglikosilasi (Tabel 2⇓), tetapi tidak ada perubahan signifikan yang terlihat pada glukosa plasma puasa dan konsentrasi insulin.
Efek diet pada ukuran fisik dan nilai-nilai laboratorium (setelah puasa)
Diet mengurangi volume materi putih global: 0.498 liter (0.051) sebelum dan 0.488 liter (0.048) setelah diet (P = 0.002). Volume materi putih regional menurun di lobus temporal kiri (fusiform gyrus; gyrus parahippocampal; dan gyri temporal superior, medial, dan superior) [12,026 voxel berdekatan, voxel puncak (pada −46, −6, dan −31 mm), FDR dikoreksi P = 0.009] (Gbr. 2⇓, A dan B, dan Tabel 3⇑). Selain itu, pengurangan materi putih mencapai signifikansi tingkat tren di beberapa cluster lain (FDR dikoreksi P nilai antara 0.03 dan 0.07). Tidak ada struktur otak yang menunjukkan peningkatan volume materi putih setelah diet. Perubahan materi abu-abu global atau regional tidak signifikan (P > 0.28).
A, wilayah otak di mana subyek obesitas menunjukkan penurunan volume materi putih yang signifikan setelah 6 minggu diet. Peta parametrik statistik diplot pada rata-rata T1 MRI dari subsampel diet (n = 16). Diskriminasi rasial menunjukkan nilai statistik T, FDR dikoreksi P = 0.009. B, Efek diet pada volume materi putih individu dalam kelompok ditunjukkan pada A. Kuadrat, Subjek laki-laki; lingkaran, mata pelajaran perempuan.
Diskusi
Studi ini menunjukkan bahwa subyek obesitas memiliki volume materi putih yang lebih besar di beberapa daerah otak basal, dibandingkan dengan subyek kurus. Ketika subyek obesitas diobati dengan VLCD untuk 6 minggu, pengurangan volume materi putih global dan volume materi putih regional di lobus temporal kiri ditemukan. Volume materi abu-abu global dan regional serupa antara kelompok dan tidak berubah dengan diet.
Peningkatan volume materi putih baru-baru ini terdeteksi di sekitar striatum dari subyek yang sangat gemuk (BMI 39.4) (12). Dalam penelitian itu, volume materi abu-abu lebih rendah pada subjek obesitas di beberapa daerah otak dan hubungan terbalik terlihat antara BMI dan volume materi abu-abu di girus postcentral kiri pada obesitas tetapi tidak pada subjek kurus. Kami tidak mendeteksi perbedaan materi abu-abu yang signifikan antara subjek kurus dan obesitas, meskipun ada beberapa area otak di mana subjek obesitas menunjukkan tingkat tren volume materi abu-abu yang lebih rendah daripada individu kurus.P = 0.025). Karena subjek dalam penelitian ini kurang gemuk, dibandingkan dengan mereka yang dalam penelitian sebelumnya (12), ada kemungkinan bahwa obesitas kronis yang lebih parah mempengaruhi materi abu-abu bersama dengan materi putih.
Dalam penelitian ini, volume materi putih yang lebih besar pada kelompok obesitas terlihat di daerah bilateral basal, dan ekspansi materi putih dikaitkan dengan peningkatan rasio pinggang ke pinggul (dikoreksi gender) tetapi tidak BMI. Sejumlah penelitian telah menunjukkan bahwa distribusi, daripada jumlah, lemak tubuh terkait dengan perubahan metabolisme (20, 21, 22). Rasio pinggang ke pinggul tampaknya lebih baik daripada BMI dalam menilai risiko penyakit kardiovaskular dan kelainan metabolisme pada wanita pra dan pasca menopause (23). Selain itu, ada bukti oleh penelitian besar baru-baru ini (n = 27,007), bahwa rasio pinggang ke pinggul menambah informasi prognostik pada risiko kardiovaskular pada wanita di semua tingkat BMI dan pria dengan berat badan normal (24). Dalam penelitian ini, kami melihat korelasi positif kuat yang dikoreksi jenis kelamin antara rasio pinggang dengan pinggul dan volume materi putih. Ini menunjukkan bahwa materi putih otak mungkin lebih terkait dengan akumulasi lemak perut daripada lemak tubuh sendiri. Namun, di dalam otak, ukuran total yang besar dari kluster-kluster menunjukkan bahwa hubungan itu bisa lebih umum dan kurang spesifik wilayah. Salah satu interpretasi bisa jadi bahwa peningkatan lemak visceral dikaitkan dengan akumulasi lemak di mielin sentral di seluruh otak.
Studi saat ini juga menunjukkan hubungan positif antara konsentrasi asam lemak bebas serum dan volume materi putih otak pada lobus temporal dan oksipital kiri pada subjek obesitas, dan subjek obesitas menunjukkan konsentrasi asam lemak bebas serum yang jauh lebih tinggi. Oleh karena itu, penjelasan untuk perbedaan materi putih pada obesitas bisa berupa metabolisme lipid abnormal dan akumulasi di otak. Penelitian sebelumnya dengan tikus menunjukkan bahwa metabolisme hipotalamus asam lemak dapat mengubah perilaku makan dan bahwa tingkat hipotalamus rantai panjang lemak asiltransferase-koenzim A dapat ditingkatkan dengan peningkatan esterifikasi lipid sentral atau bersirkulasi dan / atau dengan penghambatan lokal. oksidasi lipid (25). Temuan penelitian ini bersama-sama dengan hasil studi pada hewan menunjukkan bahwa kelebihan asam lemak pada obesitas dapat menyebabkan metabolisme lipid patologis di otak, dan ini mungkin memiliki pengaruh pada volume materi putih otak dan fungsi otak dalam pengaturan makanan. asupan. Di sisi lain, meskipun perbedaan volume yang terdeteksi sesuai dengan hipotesis penelitian, mereka tidak secara langsung membuktikan bahwa obesitas disertai dengan penumpukan lemak di otak. Untuk mengkonfirmasi hipotesis, penelitian di masa depan harus memberikan lebih banyak bukti bahwa metabolisme asam lemak otak berubah pada obesitas pada manusia.
Perlu dicatat bahwa meskipun VBM dapat secara akurat mendeteksi perubahan volume regional, VBM tidak memberikan petunjuk apa pun tentang agen penyebab. Oleh karena itu, ekspansi volume materi putih pada obesitas tidak selalu terkait dengan jaringan adiposa atau mielin. Secara teori, status hidrasi individu dapat memengaruhi volume materi putih karena kurangnya asupan cairan untuk 16 h telah dilaporkan menurunkan volume otak sebesar 0.55% (26). Namun, subjek kurus dan obesitas mengikuti instruksi puasa identik sebelum pemindaian MRI dan memiliki nilai hematokrit darah normal (dan serupa) (rata-rata 41% pada kelompok lean, 42% pada kelompok obesitas). Kedua, temuan itu selektif secara regional dan terletak terutama di daerah otak basal. Pada bagian intervensi, subyek obesitas menjalani diet normocaloric 1-minggu sebelum pemindaian MRI kedua, yang mungkin menormalkan keseimbangan cairan. Mereka juga memiliki nilai hematokrit darah normal sebelum dan sesudah diet (39 vs 37%, masing-masing), menunjukkan bahwa tidak ada perubahan signifikan dalam status hidrasi.
Diet diketahui meningkatkan sensitivitas insulin dan profil lipid plasma (14), karenanya mencegah komorbiditas yang terkait dengan obesitas. Efek diet pada struktur otak belum pernah diteliti sebelumnya. Penurunan materi putih yang disebabkan oleh diet di bagian II dari penelitian ini dikombinasikan dengan hasil bagian I menunjukkan bahwa kedua peningkatan berat badan kronis dan penurunan berat badan yang cepat terkait dengan materi putih otak. Itu di luar ruang lingkup penelitian ini untuk menyelidiki signifikansi klinis perubahan volume materi putih pada obesitas. Kami tidak dapat menjawab apakah perubahan struktural otak yang dilaporkan adalah primer atau sekunder. Namun, atas dasar lokalisasi temuan pada myelin rich white matter (dengan pelestarian abu-abu), kami berspekulasi bahwa perubahan yang ditunjukkan adalah sekunder, yang mencerminkan akumulasi lemak. Kami gagal untuk mengkorelasikan perubahan materi putih dalam diet dengan perubahan dalam ukuran fisik atau metabolisme, meskipun hubungan tingkat tren antara pengurangan materi putih dan kehilangan lemak visceral perut (dalam kaitannya dengan lemak sc) terlihat. Namun, hasilnya tidak menunjukkan bahwa perubahan white matter sentral adalah kejadian terisolasi dalam penambahan berat badan dan penurunan berat badan, melainkan bahwa subpopulasi yang diteliti dari subyek obesitas 30 (bagian I) dan subyek obesitas 16 (bagian II) mungkin terlalu kecil untuk analisis korelasi dengan variasi besar. Akhirnya, karena kemungkinan kesalahan registrasi dan smoothing, dapat dibayangkan bahwa meskipun sebagian besar perbedaan yang diamati mencerminkan perubahan materi putih, tidak dapat dikecualikan bahwa beberapa sinyal materi abu-abu termasuk dalam total sinyal.
Untuk menyimpulkan, kami telah menyajikan data yang menunjukkan bahwa obesitas berhubungan dengan ekspansi volume materi putih otak. Hubungan yang paling signifikan terlihat antara rasio pinggang dengan pinggul dan materi putih. Dalam analisis longitudinal, hasilnya menunjukkan penyusutan materi putih otak setelah diet jangka pendek. Meskipun studi epidemiologis telah menunjukkan bahwa risiko penyakit otak degeneratif meningkat pada individu yang mengalami obesitas, signifikansi klinis dari perubahan materi putih yang ditunjukkan di sini dalam obesitas dan diet tetap tidak jelas. Studi masa depan dapat dirancang untuk menyelidiki peran akumulasi lemak sentral dan kelainan materi putih dalam neuropatogenesis degenerasi.
Ucapan Terima Kasih
Kami berterima kasih kepada Dr. Paul Maguire (Universitas Groningen, Groningen, Belanda) atas bantuan yang sangat berharga dalam analisis citra. Kami juga berterima kasih kepada staf Turku PET Center atas bantuan terampil mereka dalam ujian.
Catatan kaki
Pekerjaan ini didukung oleh Akademi Finlandia (Keputusan 104334), Rumah Sakit Pusat Universitas Turku, dan Yayasan Universitas Turku.
Informasi Pengungkapan: LTH, AV, RP, NK, JOR, PN, dan VK tidak memiliki apa-apa untuk dinyatakan.
Publikasi Online Pertama, Mei 29, 2007
Singkatan: BMI, Indeks massa tubuh; FDR, tingkat penemuan palsu; fMRI, MRI fungsional; MRI, pencitraan resonansi magnetik; PET, tomografi emisi positron; TIV, volume intrakranial total; VBM, morfometri berbasis voxel; VLCD, diet yang sangat rendah kalori.
- menerima November 13, 2006.
- Diterima Mungkin 23, 2007.
Referensi
Artikel yang mengutip artikel ini
;