특급 뉴로 비올. 2015 3 월; 24 (1): 90-4. doi : 10.5607 / en.2015.24.1.90. Epub 2015 Jan 21.
- 1서울 대학교 의과 대학 서울 대학교 분당 병원 핵 의학과, 성남 463-707.
- 2서울 대학교 의과 대학 서울 대학교 분당 병원 핵 의학과, 성남 463-707. ; 서울 대학교 융합 과학 기술 대학원 학제 연구과. 서울 151-742. ; 수원 443-270, 첨단 융합 기술 연구소.
추상
도파민 시스템은 음식 섭취 조절에 관여하며, 이는 체중 유지에 중요합니다. 우리는 [2 비만 건강 한 남성 대상에서 striatal 도파민 (DA) D3 / 25 수용 체 가용성과 체 질량 인덱스 (BMI) 사이의 관계를 사용 하여 [11C] 라 클로 프리드 및 양전자 방출 단층 촬영. 해당 사항 없음 [11좌 반과 우반구의 선조 소구역 (등쪽 꼬리, 등쪽 Putamen 및 복부 선조)에서 C] raclopride 결합 전위 (BP) 값 (DA D2 / 3 수용체 이용 가능성 측정)은 BMI와 유의 한 상관 관계가 있었다. 그러나 오른쪽 비대칭 지수 [11C] raclopride BP in the dorsal putamen and BMI (r = 0.43, p <0.05), 이는 더 큰 BMI가 비만인 개인의 왼쪽에 비해 오른쪽 등쪽 푸 타멘에서 더 높은 수용체 가용성과 관련이 있음을 시사합니다. 이전 연구 결과와 결합 된 현재의 결과는 비만인 사람들의 음식 섭취 조절의 기초가되는 신경 화학적 메커니즘을 제안 할 수도 있습니다.
소개
음식 섭취는 개별 체형 (즉, 마른 대 비만)과 밀접한 관련이 있으며 자연적인 항상성 상태를 유지하기 위해 배고픔에 의해 조절되어야합니다. 시상 하부는 음식 소비를 제어하기위한 핵심 뇌 구조로 생각되어 왔습니다.1]. 그러나 충분한 음식을 이용할 수있을 때, 먹는 행동은 주로 맛이나 질과 같은 음식의 보상 가치에 의해 유발됩니다.2], 그리고 비정상적인 식습관은 도파민 (DA)에 의해 조절되는 일반적인 보상 경로와 더 관련이있는 것 같습니다.3].
체중 증가는 우울 증상과 체질량 지수 (BMI)의 연관성에 의해 입증 된 바와 같이 도파민 성 조절의 결핍의 결과 중 하나입니다.4] 및 심부 뇌 자극 후 체중 증가 [5] 및 도파민 성 약물 [6] 파킨슨 병 환자. 감소 된 선조체 DA D2 / 3 수용체 가용성이 비만 대상자에서 나타 났으며, 이는 BMI와 역 상관 관계가있었습니다.7]. 이 데이터는 병리학 적 섭식 행동 및 비만에 도파민 성 결핍의 관련성을 시사한다.
건강한 뇌의 반구 사이의 해부학 적, 기능적, 대사 적 비대칭이 널리 받아 들여지고있다.8,9]. 최근에는 신경 화학적 비대칭 성 및 스트레스와 같은 신경 정신병 적 상태와의 연관성에 대한 관심이 높아지고있다.10] 및인지 쇠퇴 [11]이보고되었습니다. 일부 연구는 병리학 적 식습관 행동과 비만에서 도파민 작용과 BMI 사이의 연관성을 제안했지만 [12,13], 비만 환자에서 도파민 시스템이 BMI의 개인차와 어떻게 관련되어 있는지는 거의 알려져 있지 않다. 또한, 도파민 비대칭과 BMI 사이의 가능한 연관성을 테스트하려는 연구는 거의 없었다.
이 연구는 선조 소구역에서의 DA D2 / 3 수용체 이용률과 비만 환자에서 BMI와의 비대칭의 관계를 결정하는 것을 목표로 하였다.11C] raclopride, DA D2 / 3 수용체 방사성 리간드 및 양전자 방출 단층 촬영 (PET).
대상 및 방법
주제
비만인 건강한 남성을 광고로 모집했습니다. 간질, 두부 손상 및 우울증과 같은 신경계 또는 정신 장애의 병력이있는 개인은 제외했습니다. 체중 (kg) / 높이로 계산 된 BMI2 (m2), BMI> 30 kg / m로 정의되는 비만인 개인 및 모집 절차 중에 획득되었습니다.2, 제외되었습니다. 25 명의 비만 건강한 남성 대상체 (평균 (± SD) 연령 23.3 ± 2.9 y [18-29 y]; 평균 BMI 22.0 ± 2.5 [17.6-28.0]; 평균 체중 67.5 ± 8.5 kg [54.0-85.0 kg ]) 서면 동의서를 제공 한 후 연구에 참여했습니다 (표 1). 모든 과목은 오른 손잡이였다. 5 명의 피험자는 흡연자였으며, 이들은 스캔 전에 흡연 습관을 바꾸지 말 것을 요청 받았다.
PET 검사
PET 스캔은 47 피험자에서 Siemens ECAT EXACT 15 PET 스캐너 (CTI / Siemens, 미국 테네시 주 녹스빌 소재) 또는 10 피험자에서 GE Advance PET 스캐너 (GE Medical Systems, Waukesha, USA)를 사용하여 PET 스캔을 획득했습니다. 이미지 수집 프로토콜은 두 스캐너에서 동일했으며 각 스캐너 제조업체에서 권장하는 매개 변수를 사용하여 이미지를 재구성했습니다. 모든 대상의 이미지를 하나의 풀로 분석했습니다. 10- 분 전송 스캔 후 [11C] 라 클로 프라이드를 48-ml 주사기 (평균 활동 29.3 ± 16.8 mCi)로 전달하고 고정 된 시간 스케줄을 갖는 컴퓨터 작동 펌프에 의해 투여 하였다 : 0 시간에, 21 ml의 일시 투여 량을 1 분에 걸쳐 투여 한 후 주입 속도를 0.20 ml / 분으로 감소시키고 남은 시간 동안 유지시켰다. 볼 루스 대 주입 속도 비율 (K사발)은 105 분입니다. 이 프로토콜은 와타나베와 동료들이 개발 한 최적화 절차를 기반으로 선택되었으며, 이는 방사성 리간드 주입 개시 후 대략 30 분 내에 평형 상태를 확립하는 데 최적 인 것으로 알려져있다 [14].
지속 시간이 증가하는 120 연속 이미지 프레임 (30 × 3 s, 20 × 2 min, 1 × 2 min, 2 × 1 min, 3 × 22 min)이 5 min 동안 3 차원 모드로 방출 데이터가 수집되었습니다. . Siemens ECAT EXACT 47 PET 스캐너를 사용하여 얻은 PET 이미지를 Shepp-Logan 필터 (컷오프 주파수 = 0.35 mm)를 사용하여 재구성하고 128 × 128 매트릭스 (픽셀 크기 = 2.1 × 2.1 mm, 슬라이스 두께 3.4)로 표시했습니다. mm). GE Advance PET 스캐너의 이미지는 Hanning 필터 (컷오프 주파수 = 128 mm)를 사용하여 128 x 1.95 매트릭스 (픽셀 크기 = 1.95 mm의 슬라이스 두께 4.25 mm)로 재구성되었습니다.
이미지 분석
휴식 상태 DA D2 / 3 수용체 이용 가능성은 [30-50 분 후의 PET 이미지를 사용하여 평가되었다.11C] 라 클로 프라이드 주사,이 동안 방사성 리간드의 결합은 평형을 달성 하였다. 이 기간 동안 4 개의 PET 프레임을 재조정하고 개별 MR 이미지와의 코어 게스트 화와 MNI 템플릿에 대한 자동 기능 매칭을 통해 표준화 된 정위 공간으로 변환하도록 합산했습니다. [11DA D2 / 3 수용체 이용 가능성의 척도로서 C] Raclopride 결합 전위 (BP)를 복셀 방식으로 계산하여 소뇌를 기준 영역으로서 사용하여 파라 메트릭 BP 이미지를 생성 하였다 (C).복셀-Ccb)/기음cb [15], 여기서 C복셀 각 복셀의 활동과 Ccb 소뇌의 평균 활동입니다. 관심 영역 (ROIs)은 왼쪽 및 오른쪽 선조 하부 영역 (등쪽 Putamen, 등쪽 꼬리 및 복부 선조)의 고해상도 뇌 MR 이미지 (콜린 뇌)의 관상 슬라이스에서 수동으로 그려졌습니다. ROI의 경계는 이전에 개발 된 방법에 따라 묘사되었습니다.16]. 이러한 ROI를 사용하여 선조 적 하위 영역의 BP 값을 개별 BP 이미지에서 추출했습니다 (Fig. 1). 또한 BP의 비대칭 지수 (AIBP)는 각 선조 하위 영역에 대해 (오른쪽 왼쪽) / (오른쪽 + 왼쪽)으로 계산되었으므로 양수 값은 더 높은 AI를 나타냅니다.BP 왼쪽에서 오른쪽으로. [의 관계11C] raclopride BP 및 AIBP BMI를 이용한 SPSS 16.0 (일리노이 주 시카고)와의 양측 피어슨 상관 관계를 이용하여 BMI를 이용하여 시험 하였다.
결과
[11C] 6 개의 선조 소구역 중 하나에서의 라크로 프라이드 BP는 BMI와 유의 한 상관 관계를 갖지 않았다 (r = -0.25, p = 0.23, 왼쪽 등쪽 복부; r = -0.14, p = 0.52, 오른쪽 등쪽 Putamen, r = -0.22) , 왼쪽 등쪽 꼬리의 p = 0.30; 오른쪽 등쪽 꼬리의 r = -0.18, p = 0.40; 왼쪽 배쪽 선조의 r = -0.18, p = 0.40; r = -0.19, p = 0.36 선조). 그러나 인공 지능 사이에는 상당한 양의 상관 관계가 있었다BP 등쪽 Putamen 및 BMI에서 (r = 0.43, p <0.05) (Fig. 2), 더 큰 BMI가 왼쪽에 비해 오른쪽 등쪽 Putamen에서 더 높은 D2 / 3 수용체 가용성과 관련이 있음을 시사합니다. AIBP 등쪽 꼬리와 복부 선조는 BMI와 유의 한 상관 관계가 없었습니다 (등쪽 꼬리의 r = 0.01, p = 0.98; 배쪽 선조의 r = -0.13, p = 0.53).
토론
현재의 연구에서 우리는 striatal subregions에서 DA D2 / 3 수용 체 가용성과 비만 건강 한 남성 대상에서 BMI와의 비대칭의 관계를 사용 하여 [11C] 라 클로 프라이드 PET. 비만 환자에서 선조체 D2 / 3 수용체 이용률과 BMI간에 직접적인 관계는 없었다. 이는 Wang 등의 보고서와 일치합니다. [7]를 사용하여 [11C] 라 클로 프라이드 PET. 비록 비만 환자에서 선조체 D2 수용체 이용률과 BMI 사이에 역의 상관 관계가 있음을 발견했지만, 비만 대조군에서는 그러한 상관 관계가 관찰되지 않았다. 그러나, 우리는 비만 환자의 등쪽 Putamen에서 D2 / 3 수용 체 가용성에서 오른쪽 왼쪽 비대칭과 BMI의 연관성을 발견했다.
습관 학습 및 보상 시스템의 일부로서, 선조체는 도파민 신경 회로의 핵심 구조로서 음식의 강화 효과와 인간이 남용한 약물을 포함한 다른 보상을 중재합니다. 음식 동기에서 등쪽과 배쪽 선조의 기능적 차이가보고되었다. 등쪽 선조의 작용은 수유 행동 자체와 그것의 쾌감에 더 필수적이었다 [13], 복부 선조체는 음식 신호와 주어진 음식 자극의 기대 수준에 대해 더 민감한 반면 [17]. 또한 마우스 연구 [12]뿐만 아니라 인간 [18] 음식 섭취를 조절하는 등쪽과 복부 선조에서 DA의 차등 역할을 제안했다. 등쪽 선조의 DA는 생존을위한 열량 요건을 유지하는 것과 관련이 있으며, 배쪽 선조의 DA는 음식의 보람있는 특성에 관여한다는 개념이었다. 이것은 정상 체중 개인의 음식 섭취가 칼로리 요구 사항에 의해 통제 될 수 있다는 점에서 비비 만 환자의 등쪽 Putamen에서 DXMIX / 2 수용체 가용성의 BMI와 비대칭 성 간의 연관성과 직간접 적으로 연결될 수 있습니다. 음식의 강화 속성에 의해.
많은 증거는 인간의 뇌가 해부학 적으로 기능적으로 측면 화되어 있음을 시사합니다. DA와 다른 신경 전달 물질의 비대칭 성이 사후 인간의 뇌에서보고 된 바있다.19], 분자 및 기능 이미징 기술 살아있는 인간 두뇌의 신경 화학적 비대칭에 대 한 증거를 밝혀 두뇌 측면 및 인간 행동 및 기능 사이의 관계를 직접 조사하는 더 많은 기회를 제공합니다. 건강한 피험자에 대한 PET 및 SPECT (단일 광자 방출 컴퓨터 단층 촬영) 연구는 DA D2 / 3 수용체 이용률을 포함하여 선조체의 도파민 성 마커에서 반구형 비대칭을 보여 주었다.20], DA 운송업자 밀도 [21] 및 DA 합성 용량 [22]. 이들 연구는 그룹 평균에 기초하여 왼쪽 선조에 비해 오른쪽에서 더 높은 방사성 리간드 결합 값에 대한 모집단 편향을보고했지만, 규모뿐만 아니라 비대칭의 방향에서도 상당한 개인차가 있었다. 동물에서, 도파민 성 비대칭 성의 개별적인 차이는 공간적 행동 및 스트레스 반응성의 개별적인 차이뿐만 아니라 스트레스 병리 및 약물 감수성에 대한 감수성 (coveary)을 예측하거나 예측하는 것으로 나타났다 [23]. 인간에서,인지 기능과 DA D2 / 3 수용체 가용성에서의 비대칭 패턴 사이의 연관성이보고되었다 [24]. 우리의 연구 결과 BMI와 비만 과목에서 striatal D2 / 3 수용 체 가용성에 비대칭의 방향과 규모 사이의 중요 한 연관성을 공개.
우리의 비만인 피험자에서, 더 큰 BMI는 왼쪽에 비해 오른쪽 등쪽 Putamen에서 더 높은 D2 / 3 수용체 가용성과 연결되었습니다. 이것은 긍정적 인센티브 동기 부여가 오른쪽 putamen에 비해 왼쪽에서 높은 D2 / 3 수용체 가용성과 관련이 있음을 보여주는 이전 연구와 대조적입니다 [24]. 비대칭의 반대 방향은 비만 환자와 비만 환자 사이의 음식 섭취 조절의 기본이되는 다른 신경 화학 메커니즘을 암시 할 수 있습니다.
우리의 연구에는 몇 가지 한계가 있습니다. 첫째, 우리의 대상 중 3 명은 BNUM이 25보다 높았으며 BMI는 아시아 기준에 따라 과체중 (23.0-24.9) 또는 비만 (≥25.0) 그룹으로 분류 될 수 있습니다. 그러나 우리의 피험자 그룹은 건강한 건강한 젊은 성인으로 구성되어 있으며 BMI는 지방이없는 질량뿐만 아니라 체지방과도 관련이 없다는 점을 고려하여 의견에 따라 비만 비만 과체중으로 분류했습니다. WHO 전문가 상담25]는 비만에 대한 현재 국제 분류 (≥30.0)를 유지하도록 제안했습니다. 우리의 현재 연구에서 체중 대상에 대한 경계선 포함의 가능한 효과를 배제하기 위해, 우리는이 세 대상을 배제한 후 22 대상에 대한 통계 분석을 다시 테스트했습니다. 결과는 25 대상체로 수행 된 분석보다 더 높은 상관 관계를 보였고 또한 증가 된 유의 수준 (r = 0.55, p = 0.008)을 보여 주었다. 두 번째로11C] 라 클로 프리드 결합은 내인성 DA와의 경쟁에 민감하고, DA D2 / 3 수용체 이용 가능성의 비대칭이 수용체 밀도 또는 내인성 DA 수준의 비대칭인지를 결정하는 것은 어렵다. [에 의해 측정 된 DA D2 / 3 바인딩11C] 라 클로 프라이드는 배쪽 선조체에서보다 등쪽 선조체에서 더 높은 결합을 갖는 선조체 영역 내에서 이질적이다 [26]. 따라서 [11C] raclopride PET는 복부 선조체에서 D2 / 3 수용체 가용성의 미묘한 개체 간 및 영역간 차이를 검출하기에 충분한 감도를 갖지 않을 수 있습니다. DA D3 수용체에 대한 친화력 및 선택성이 더 높은 방사성 리간드를 사용하여 변연계 선조 및 외측 영역에서 도파민 시스템을 탐색하기위한 추가 연구가 필요하다. 마지막으로, 수컷으로 만 구성된 비교적 작은 표본으로, 우리의 발견의 일반성을 제한했습니다.
결론적으로, 본 결과는 비만 환자의 등쪽 Putamen에서 DA D2 / 3 수용체 가용성에서의 BMI와 비대칭 패턴 사이의 연관성을 제안하며, 따라서 BMI가 클수록 BMI가 오른쪽 등쪽 Putamen에 비해 오른쪽 수용체가 높을수록 관련된다 왼쪽. 실제로, 신경 화학적 측면 화와 관련된 정보는 DA는 비만 발병의 임상 경과를 예측하거나 신경성 식욕 부진 및 신경성 과식증과 같은 음식 섭취 관련 질병의 발생을 예측하는 데 힌트를 줄뿐만 아니라, 이러한 질병의 치료 예후를 예측하는 바이오 마커 역할을 할 것입니다. 이전 연구 결과와 결합 된 우리의 결과는 비만인 개인의 음식 섭취 조절의 기초가되는 신경 화학적 메커니즘을 제안 할 수도 있습니다. 이는 식품 관련 보상에 대한 반응과 "비만 상태"에서 "비만"의 발달에 대한 개인의 차이를 이해하고 예측하는 데 중요한 의미를 가질 수 있습니다.
감사의 글
본 연구는 미래 창조 과학부가 지원 한 한국 연구 재단 (NRF-2009-0078370, NRF-2006-2005087)의 지원과 한국 보건 의료 기술 R & D 지원으로 이루어졌다. 프로젝트, 대한민국 보건 복지부 (HI09C1444 / HI14C1072). 이 연구는 분당 서울 대학교 병원 연구 기금 (02-2012-047)의 보조금으로도 지원되었다.
참고자료
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