Zmniejszenie dostępności receptora 2 typu dopaminowego po operacji bariatrycznej: wstępne wyniki (2010)

Brain Res. 2010 Sep 2; 1350: 123-30. doi: 10.1016 / j.brainres.2010.03.064. Epub 2010 Mar 31.

Dunn JP, Cowan RL, Volkow ND, Identyfikator Feurer, Li R, Williams DB, Kessler RM, Abumrad NN.

Źródło

Department of Medicine, Vanderbilt University School of Medicine, Nashville, TN 37232, USA. [email chroniony]

Abstrakcyjny

Wstęp:

Zmniejszona neurotransmisja dopaminergiczna przyczynia się do zmniejszenia nagrody i negatywnych zachowań żywieniowych w otyłości. Chirurgia bariatryczna jest najskuteczniejszą terapią otyłości i szybko zmniejsza głód i poprawia sytość dzięki nieznanym mechanizmom. Postawiliśmy hipotezę, że neurotransmisja dopaminergiczna ulegnie poprawie po operacji obejścia Roux-en-Y-żołądka (RYGB) i gastrektomii w pionie z rękawami (VSG) oraz że zmiany te wpłyną na zachowania żywieniowe i przyczynią się do pozytywnych wyników operacji bariatrycznej.

METODY:

Pięć kobiet z otyłością badano przed operacją i około 7 tygodni po operacji RYGB lub VSG. Badani zostali poddani obrazowaniu metodą pozytronowej tomografii emisyjnej (PET) z radioligandem receptora dopaminowego typu 2 (DA D2), którego wiązanie jest wrażliwe na konkurencję z endogenną dopaminą. Określono obszary zainteresowania (ROI) istotne dla zachowań żywieniowych. Hormony enteroendokrynne na czczo oznaczano ilościowo w każdym punkcie czasowym.

WYNIKI:

Masa ciała spadła zgodnie z oczekiwaniami po operacji. Dostępność receptora DA D2 zmniejszyła się po operacji. Regionalne spadki (średnia +/- SEM) były ogoniaste 10 +/- 3%, skorupka 9 +/- 4%, brzuszne prążkowie 8 +/- 4%, podwzgórze 9 +/- 3%, istota czarna 10 +/- XNUM -2% i amygdala 8 +/- 2%. Towarzyszyły im znaczące obniżenie poziomu insuliny w osoczu (9%) i leptyny (3%).

WNIOSEK:

Zmniejszenie dostępności receptora DA D2 po RYGB i VSG najprawdopodobniej odzwierciedla wzrost pozakomórkowego poziomu dopaminy. Zwiększona neurotransmisja dopaminergiczna może przyczynić się do poprawy zachowania żywieniowego (np. Zmniejszenia głodu i poprawy sytości) po tych procedurach bariatrycznych.

 

Słowa kluczowe: dopamina, otyłość, chirurgia bariatryczna, receptor

1. Wprowadzenie

Chirurgia bariatryczna jest najskuteczniejszym sposobem leczenia otyłości. Pomyślna utrata masy ciała spowodowana zabiegiem chirurgicznym powoduje znaczną poprawę w zakresie chorób współistniejących i zmniejsza śmiertelność (Sjostrom i in., 2007). Jest to sprzeczne z dostępnymi terapiami medycznymi, które mają ograniczoną skuteczność (Sjostrom i in., 2004). RYGB jest najczęstszą procedurą odchudzania wykonywaną w Stanach Zjednoczonych (Santry i wsp., 2005). RYGB powoduje utratę nadwagi o 60% (Buchwald i in., 2009), a większość utraty wagi utrzymuje się przez długi czas (Sjostrom i in., 2007). Uważa się, że znaczna część sukcesu RYGB wynika z szybkiego ograniczenia przyjmowania pokarmu, które pozostaje długoterminowo poniżej poziomów przedoperacyjnych (Sjostrom i in., 2004). Morinigo i in. poinformował, że w 6 tygodniach po RYGB głód zmniejsza się, a uczucie sytości poprawia się pomimo ciągłej szybkiej utraty wagi (Morinigo i in., 2006). Procedura chirurgiczna gastrektomii w pionowym rękawie (VSG), która powoduje utratę masy ciała i zmniejszenie głodu i poprawę sytości podobną do tej z RYGB (Karamanakos i in., 2008b), jest wykonywana w coraz szybszym tempie w przypadku zaawansowanej otyłości (Iannelli i in., 2008). Mechanizmy, dzięki którym te procedury poprawiają głód i sytość, są w dużej mierze nieznane.

Neurotransmisja dopaminergiczna odgrywa kluczową rolę w motywowaniu zachowań apetycznych oraz we wzmacnianiu bodźców pokarmowych, które napędzają chęć jedzenia ponad wymagania żywieniowe (Volkow i wsp., 2008). Dopamina (DA) leży u podstaw motywacji do przyjmowania pokarmu, a myszy gryzoni, które nie syntetyzują DA umierają z głodu, chyba że DA zostanie przywrócone w prążkowiu grzbietowym (Szczypka i in., 2001). Wang i in. stosowane obrazowanie PET z dopaminą typu D2/ D3 (DA D2) radioligand receptora do pomiaru dostępności receptorów DA D2 u osób ze skrajną otyłością (BMI> 40 kg / mXNUMX)2). Wykazali zmniejszenie dostępności receptora DA D2 w prążkowiu (Wang i in., 2001a), podobnie jak w wielu badaniach nad uzależnieniem od narkotyków (Volkow i wsp., 1999). Różne modele zwierzęce obsługują zmniejszone receptory prążkowia DA D2 w otyłości (Hamdi i in., 1992; Huang i wsp., 2006). Uważa się, że zmniejszone prążkowate receptory DA D2 w otyłości i uzależnieniu powodują zmniejszoną neurotransmisję dopaminergiczną i poczucie nagrody oraz prowadzą do zachowań kompensacyjnych zwiększonego przyjmowania pokarmu lub nadużywania substancji.

Naszym celem było przetestowanie hipotezy, że neurotransmisja dopaminergiczna poprawia się we wczesnych miesiącach po operacji RYGB i VSG w leczeniu otyłości, przyczyniając się do wyższych bodźców nagrody i poprawy zachowań żywieniowych. Zrozumienie mechanizmu zwiększonego apetytu po udanych zabiegach bariatrycznych ostatecznie przyczyni się do postępu w nowych terapiach leczenia otyłości.

2. Wyniki

Pięć kobiet (46 ± 2 lat) o podstawowej masie ciała 118 ± 6kg i wskaźniku masy ciała (BMI) 43 ± 3 kg / m2 były badane przedoperacyjnie i pooperacyjnie (Tabela 1). Tabela 1 szczegółowe dane demograficzne i istotne dane wywiadu medycznego. W badaniu pooperacyjnym średnia utrata masy ciała wynosiła 14 ± 1 kg lub 12 ± 1% początkowej masy ciała, co spowodowało znaczące zmniejszenie BMI do 38 ± 3 kg / m2 (oba p = 0.043). Inwentaryzację depresji Becka II (BDI) ukończono przedoperacyjnie i pooperacyjnie ze średnimi wynikami odpowiednio 2 ± 1 i 1 ± 1 (p = 0.882). Przed i po zabiegu, upijające się skale jedzenia (Sjostrom i wsp.) Wyniosły odpowiednio 11 ± 3 i 3 ± 2 (p = 0.109).

Tabela 1

temat Demografia i historia choroby

Analiza wariancji z powtarzanymi pomiarami nie wykazała głównych efektów boczności (lewa kontra prawa strona) lub operacji (przed vs. pooperacyjnej) przez interakcję boczności (wszystkie p ≥0.152); dlatego dane z regionów prawo- i lewostronnych uśredniono do dalszej analizy w ramach każdego ROI. Ogólna dostępność receptora DA D2 zmniejszyła się pooperacyjnie u osób, jak pokazano w Tabela 2i dla grupy, jak pokazano w Tabela 3. Nastąpił znaczący spadek średniego potencjału wiązania (BPND) w istocie czarnej (Rysunek 1) po skorygowaniu pod kątem wielokrotnych porównań, a zmniejszenia były znaczące w ogonie ogoniastym, podwzgórzu, przyśrodkowym wzgórzu i ciele migdałowatym, gdy wartości p nie zostały skorygowane w przypadku wielokrotnych porównań (Tabela 3).

Rysunek 1Rysunek 1

Osiowy [18F] fallypride parametryczne obrazy BPND na poziomie istoty czarnej (a) przed i (b) 7 tygodnie po operacji bariatrycznej.
Tabela 2

zmiana procentowa według regionu lub zainteresowania osób z operacji przedoperacyjnych na po operacji bariatrycznej.
Tabela 3

Regionalne potencjały wiązania (średnia ± SEM) przed operacją i po operacji bariatrycznej dla grupy, średni procentowy spadek po operacji oraz poziom istotności w sparowanych testach t i testach Wilcoxona w nawiasie.

Próbki pobrano dla hormonów na czczo przed każdym skanem PET. Dwóch pacjentów, jeden na początku i drugi po operacji, nie pościło przez całe godziny 8 przed skanem PET. Dane dotyczące hormonów dla tych pacjentów 2 nie zostały uwzględnione w analizach, co spowodowało zmniejszenie mocy statystycznej dla tych testów. Nie doceniliśmy tego, że skrócenie postu w tych czasach 2 miało wpływ na wyniki obrazowania. U pacjentów 3 z połączonymi danymi poziom insuliny spadł z 34 ± 7 microU / ml przed operacją do 13 ± 1 microU / ml (p = 0.109) po operacji. Poziom leptyny również zmniejszał się podczas operacji, od 51 ± 7 ng / ml do 39 ± 11 ng / ml (p = 0.109). Nie było zmian w całkowitych poziomach greliny (637 ± 248 vs. 588 ± 140 pg / ml, p = 1.0).

3. Dyskusja

Dostępność receptora DA D2 zmniejszyła się w 7 tygodniach po operacji bariatrycznej w wielu regionach istotnych dla zachowań żywieniowych. Interpretujemy zmniejszoną dostępność receptora DA D2, aby reprezentować zwiększone poziomy pozakomórkowego DA konkurujące z radioligandem. Poziom zmniejszenia dostępności receptora DA D2 obserwowany w tym badaniu jest porównywalny z innymi badaniami, w których stosowaliśmy środki farmakologiczne w celu zwiększenia pozakomórkowego poziomu DA (Riccardi i in., 2006). Wang i in. ujawnił, że u ludzi otyłość dostępność receptora DA D2 jest zmniejszona (Wang i in., 2001b), co jest zgodne z badaniami przedklinicznymi wykazującymi niski poziom receptorów DA D2 w modelach otyłości gryzoni (Hamdi i in., 1992; Huang i wsp., 2006). Modele otyłości u gryzoni dostarczyły również dowodów na zmniejszone uwalnianie DA (Thanos i in., 2008), chociaż tego odkrycia nie potwierdzono w przypadku ludzkiej otyłości. Alternatywną interpretacją naszych danych jest to, że poziomy receptora DA D2 zmniejszają się po zabiegu, co miałoby mieć szkodliwy wpływ na zachowania apetyczne i przyjmowanie pokarmu oraz być niezgodne ze zmianami klinicznymi obserwowanymi po zabiegu. Poprawę zachowań apetycznych po operacji RYGB i VSG można lepiej wyjaśnić wzrostem poziomów DA, co objawiłoby się zmniejszeniem dostępności receptora DA.

Sytość poprawia się po RYGB i VSG pomimo zmniejszonego rozmiaru posiłku (Morinigo i in., 2006) (Karamanakos i in., 2008b). Nasze dane wspierają zwiększone poziomy DA w podwzgórzu, kluczowym regionie w regulacji apetytu, który może być zaangażowany w tę poprawę po operacji. U gryzoni wlew DA do bocznego obszaru podwzgórza powoduje zmniejszenie spożycia pokarmu poprzez zmniejszenie wielkości posiłku (Yang i in., 1997) prawdopodobnie przez wywołanie wcześniejszej sytości. Podwzgórze otrzymuje dopaminergiczny wkład, który wpływa na zachowania żywieniowe z istoty czarnej (Biały, 1986), czyli ROI, w którym zaobserwowaliśmy największą i istotną statystycznie zmianę. Istotna aktywność neuronalna dopaminy w Substantia nigra jest również niezbędna do nagradzania prążkowia grzbietowego (skorupka i ogoniasty) (Nakazato, 2005). Korzystanie z obrazowania PET, małe i in. wykazał, że poziom uwalniania DA indukowanego pokarmem w prążkowiu grzbietowym jest pozytywnie związany z samoopisywanymi przyjemnościami z przyjmowania pokarmu (Small et al., 2003). Zwiększona przyjemność z jedzenia może odgrywać rolę w tym, jak pacjenci z łatwością dokonują natychmiastowych i dramatycznych zmian w sposobie odżywiania po operacji.

Wykazaliśmy również zmniejszenie dostępności receptora DA D2 w ciele migdałowatym, regionie mózgu, który przypisuje wartość emocjonalną bodźcowi nagradzającemu, a wraz z prążkowiem i korą przedczołową odgrywa kluczową rolę w warunkowaniu (Grimm and See, 2000). Ciało migdałowate i brzuszne prążkowie, a także wzgórze przyśrodkowe (i być może istota czarna) są preferencyjnie aktywowane przez sygnały pokarmowe i oczekiwanie pokarmowe w porównaniu do rzeczywistego przyjmowania pokarmu (Small et al., 2008). Obserwacja, że ​​DA zwiększa się w wielu obszarach mózgu, które są aktywowane przez sygnały pokarmowe i oczekiwania, pogłębia nasze zrozumienie, w jaki sposób nasze obecne środowisko, które jest wypełnione nadmiernymi wskazówkami żywieniowymi i ekspozycjami wpływa na negatywne zachowania żywieniowe u wielu pacjentów. Obserwowane przez nas wzrosty DA prawdopodobnie odzwierciedlają wzrost tonicznej aktywności DA, służąc do osłabienia fazowych wzrostów DA związanych z ekspozycją na warunki leczenia pokarmowego, które powodują głód pokarmowy (Volkow i wsp., 2002). Reasumując, zwiększone poziomy DA w regionach zaangażowanych w antycypację żywności mogą odgrywać rolę w zmniejszeniu apetytu po operacji bariatrycznej.

Jak informowali inni (Faraj i in., 2003), zauważyliśmy, że insulina i leptyna zmniejszają się po operacji bariatrycznej. Postulujemy, że te zmiany hormonalne mogą również przyczyniać się do zmian w sygnalizacji dopaminergicznej po operacji. W badaniach przedklinicznych ograniczone spożycie pokarmu zwiększa poziomy DA w prążkowiu oraz zmniejsza poziom insuliny i leptyny (Thanos i in., 2008) i poprawia zachowania związane z nagrodami. Neurony dopaminergiczne zawierają insulinę i leptynę (Figlewicz i in., 2003), a leczenie insuliną i leptyną tłumi zachowania związane z nagrodą (Figlewicz i Benoit, 2009). Insulina zwiększa aktywność transportera dopaminy (Figlewicz i Benoit, 2009), dlatego należy oczekiwać, że stany wysokiego poziomu insuliny (takie jak otyłość) doprowadzą do obniżenia pozakomórkowego poziomu DA w wyniku zwiększonego wychwytu dopaminy do terminala. Zmniejszenie leptyny w osoczu po operacji bariatrycznej mogło również przyczynić się do podwyższonego poziomu DA. Zmiana gryzoni otyłych z diety wysokotłuszczowej na niskotłuszczową obniża poziom leptyny w osoczu i zwiększa hydroksylazę tyrozynową (TH, enzym ograniczający szybkość syntezy dopaminy) ekspresja mRNA w brzusznym obszarze nakrywkowym i istocie czarnej (Li i wsp., 2009). Leptyna zmniejsza odpalanie neuronów dopaminergicznych (Hommel i wsp., 2006), przedstawiając kolejny potencjalny mechanizm zwiększania poziomów DA po operacji bariatrycznej.

Należy zauważyć, że nasz raport różni się od jedynego innego badania raportującego dostępność receptora DA D2 po RYGB (Steele i wsp., 2009). Steele i in. odnotowano nieistotny wzrost dostępności receptora DA D2 w 6 tygodniach po RYGB u pięciu kobiet z podobnym przedoperacyjnym BMI i utratą masy ciała. Istnieje kilka kluczowych różnic między naszym raportem a ich raportem. Steele i in. zastosował radioligand DA D2 [11C] raclopride, podczas gdy używaliśmy [18F] fallypride. Nie wydaje się, aby stosowanie różnych radioligandów przyczyniało się do rozbieżności wyników, ponieważ literatura ujawnia podobne wyniki dla [11C] raclopride (Martinez i wsp., 2003) i [18F] fallypride (Mark i in., 2004; Riccardi i in., 2006) przy porównywalnych zwrotach z inwestycji. Średni wiek naszej kohorty jest o 14 starszy od Steele i wsp i to mogło mieć wpływ na odpowiedź dopaminergiczną. Ponieważ estrogen i progesteron, które znacznie zmniejszają się w wieku średnim, zostały powiązane w badaniach przedklinicznych z ekspresją i funkcją receptora DA 2, możliwe, że różnice wieku przyczyniłyby się do różnic w wynikach obu badań (Bazzett i Becker, 1994) (Febo i in., 2003).

Uważamy, że bardziej istotną różnicą między naszą kohortą a grupą Steele było to, że ich pacjenci mieli znacznie wyższe wyniki przedoperacyjnego BDI, które znacznie spadły po operacji. Natomiast nasi pacjenci mieli niskie wyjściowe wyniki BDI, które nie zmieniły się po operacji. Podczas gdy średni wynik BDI w stali i in. znajdowały się w łagodnym zakresie i nie były zgodne z kliniczną diagnozą depresji, możliwe jest, że depresja przedkliniczna mogła być myląca. Depresja to stan zmniejszonej neurotransmisji dopaminergicznej (Dunlop i Nemeroff, 2007); jednak związek receptorów DA D2 z depresją jest niejasny. Badania obrazowe są sprzeczne, a niektóre z nich mogą wynikać z różnych stosowanych technik (D'Haenen H i Bossuyt, 1994; Hirvonen i in., 2008). Ponadto regulacja pozakomórkowych poziomów DA może ulec zmianie w depresji (Meyer i in., 2001) i może mieć wpływ na dostępność receptora DA D2. Wiedząc, że depresja może poprawić się po operacji bariatrycznej (Bocchieri i in., 2002), wykluczyliśmy osoby obawiające się nawet chorób przedklinicznych, a biorąc pod uwagę bardzo niskie wyjściowe i pooperacyjne wyniki depresji w naszej grupie, zmiany w depresji nie mają wpływu na nasze wyniki.

Oba badania miały ograniczoną wielkość próby. Stwierdziliśmy, że rekrutacja stanowi wyzwanie ze względu na dużą częstość występowania chorób metabolicznych i psychiatrycznych w populacji chirurgii bariatrycznej oraz częste stosowanie leków działających centralnie (Sears i in., 2008). Kolejnym ograniczeniem jest to, że nie oszacowaliśmy bezpośrednio poziomów pozakomórkowego DA (Riccardi i in., 2007). Techniki szacowania pozakomórkowych poziomów DA wymagają zwiększonego narażenia na promieniowanie i postanowiliśmy zastosować konserwatywne podejście w tym wstępnym badaniu. Zobrazowaliśmy czterech pacjentów z RYGB i jednego pacjenta z VSG, zwiększając różnorodność. VSG zyskuje na popularności i ma podobną poprawę apetytu jak RYGB; dlatego uważaliśmy, że jest to cenna okazja do zobrazowania pacjenta poddawanego tej procedurze. Co ciekawe, zmiany w dostępności receptora DA D2 były podobne po VSG (Tabela 2, badany 3) w porównaniu z RYGB, a wczesne zmiany w niektórych hormonach enteroendokrynnych, które wpływają na neurotransmisję dopaminergiczną były podobne po obu procedurach (Peterli i in., 2009) (Karamanakos i in., 2008a). Niemniej jednak obie procedury są różne i biorąc pod uwagę naszą niewielką liczbę, nasze ustalenia traktujemy jako wstępne. Konieczna jest przyszła praca z większą kohortą, w tym dalsze porównanie różnych procedur bariatrycznych.

Podsumowując, pokazujemy, że po operacji bariatrycznej dostępność receptora DA D2 zmniejsza się w wielu obszarach mózgu, które są istotne dla zachowań żywieniowych, i interpretuje to jako podwyższony poziom DA. Oczekuje się, że podwyższony poziom DA będzie miał pozytywny wpływ na nagrodę i może przyczynić się do poprawy zachowań żywieniowych, które występują po operacji RYGB i VSG. Liczne hormony enteroendokrynne wpływają na neurotransmisję dopaminergiczną i są zmieniane przez chirurgię bariatryczną. Przyszłe badania są uzasadnione w celu zbadania roli neuroprzekaźnictwa dopaminergicznego w korzyściach chirurgii bariatrycznej i tego, czy zmiany enteroendokrynne operacji są niezbędne. Dalsze zrozumienie, w jaki sposób poprawia się neuroprzekaźnictwo dopaminergiczne po operacji bariatrycznej, przyczyni się do opracowania bardziej skutecznych metod leczenia otyłości.

4. Eksperymentalne procedury

Przedmioty 4.1

Protokół został zatwierdzony przez Institutional Review Board Vanderbilt University, a wszyscy uczestnicy wyrazili pisemną świadomą zgodę. Pięć kobiet (3 praworęczne, 2 leworęczne) z przedoperacyjnym BMI> 35 kg / m2 zostali zrekrutowani z Vanderbilt Center for Surgical Weight Loss. Uczestnicy musieli uzyskać zgodę na operację RYGB lub VSG. Wszyscy uczestnicy przeszli wywiad i badanie fizykalne przez badającego lekarza, w tym szczegółowy wywiad dotyczący narażenia na substancję. Dokonano przeglądu dokumentacji medycznej, w tym przedoperacyjnego wywiadu psychologicznego w celu zbadania ewentualnej choroby psychicznej. Ocena obejmowała elektrokardiogram i laboratoria przesiewowe (kompleksowy panel metaboliczny, pełna morfologia krwi i różnicowanie, analiza moczu i badanie lekowe w moczu). Podczas badań przesiewowych i mniej niż 4 godzin przed każdym skanem PET kobiety w wieku rozrodczym zostały poddane testom ciążowym w surowicy. Kryteria wykluczenia obejmowały diagnozę cukrzycy lub stosowanie leków przeciwcukrzycowych (np. Metforminy, tiazolidionów), istotnych chorób neurologicznych, psychiatrycznych, nerek, wątroby, serca lub płuc oraz aktualną ciążę. Wykluczyliśmy osoby z historią bieżącego lub wcześniejszego używania tytoniu, nadużywania substancji lub intensywnego spożywania alkoholu (7 lub więcej napojów tygodniowo przez 6 lub więcej miesięcy), a także tych, których obecne spożycie kofeiny jest większe niż równowartość 16 uncji kawy na dzień. Wykluczyliśmy uczestników, którzy stosowali leki działające ośrodkowo (np. Leki przeciwdepresyjne, przeciwpsychotyczne, neuroleptyki, leki dopaminergiczne, leki anoreksyjne, narkotyki) w ciągu ostatnich miesięcy 6. Osobnicy spełniający kryteria włączenia i wyłączenia przeszli podstawowe obrazowanie rezonansu magnetycznego (MRI) mózgu.

Osobnicy przeszli obrazowanie PET przed operacją i medianę tygodni 7 (zakres 6 – 11 tygodni) po operacji odchudzania. Pacjentka VSG miała obrazowanie w tygodniach 11 po operacji, kiedy jej utrata masy ciała była podobna do osób z RYGB w tygodniach 6 – 8. Mediana czasu między skanami przedoperacyjnymi i pooperacyjnymi wynosiła 9 tygodni (zakres 8 – 23 tygodni). Każdego dnia skanowania badani proszeni byli o post przez 8 godzin przed skanowaniem. Dzień skanu i 2 dni wcześniejszych uczestników były ograniczone do braku ćwiczeń i alkoholu, i nie więcej niż równowartość 8 uncji kawy dziennie. Każdego dnia badania uczestnicy wypełniali BDI (Beck i wsp., 1996) i BES (Gormally i wsp., 1982).

Procedura chirurgiczna 4.2

Wszystkie operacje przeprowadzono w Vanderbilt University Medical Center. W RYGB powstaje mały woreczek żołądkowy o objętości około 30 ml, dzielący górną część żołądka. Jelito cienkie jest następnie dzielone, a dalszy koniec jest podnoszony i łączony z woreczkiem żołądkowym. Bliższy koniec podzielonego jelita cienkiego jest ponownie przymocowany dystalnie, tworząc kończynę Roux o wymiarach 100 – 150 cm, o długości opartej na wskaźniku masy ciała pacjenta (Rysunek 2a). W VSG wycina się dużą część żołądka, tworząc rurkę żołądkową, dzieląc żołądek wzdłuż francuskiego rozszerzacza 34 (Rysunek 2b).

Rysunek 2Rysunek 2

(a) procedura RYGB i (b) procedura VSG (przedruk za zgodą Ethicon Endo-Surgery, Inc.)

4.3 Neuroobrazowanie

Skany MRI mózgu zostały zakończone przed obrazowaniem PET, aby wykluczyć patologię anatomiczną i do późniejszej wspólnej rejestracji. Obrazy z cienkim przekrojem ważone T1 zostały wykonane albo na 1.5T (General Electric, 1.2 – 1.4 mm grubość, w płaskim wokselu 1 × 1 mm) lub na skanerze MRI 3T (Philips Intera Achieva, grubość 1 mm, w płaskim wokselu rozmiar 1 × 1 mm). Skanowanie PET za pomocą D2/ D3 radioligand [18F] fallypride wykonano na skanerze General Electric DTSE z trójwymiarowym pozyskiwaniem emisji i korekcją tłumienia transmisji, która ma zrekonstruowaną rozdzielczość 5 - 6 mm w płaszczyźnie, 3.25 mm osiowo, i zapewnia płaszczyzny 47 na polu osi 15 cm widoku. Szeregowe skany PET uzyskano w ciągu 3.5 godzin. Pierwsza sekwencja skanowania (minuty 70) została zainicjowana przez wstrzyknięcie bolusa przez 15 sekund 5.0mCi o wartości [18F] fallypride (aktywność właściwa> 2,000 Ci / mmol). Sekwencja drugiego i trzeciego skanowania rozpoczęła się w 85 i 150 minutach i trwała odpowiednio 50 i 60 minut, z 15-minutowymi przerwami między sekwencjami skanowania.

4.4. Analiza obrazowania

Szeregowe skany PET były wspólnie rejestrowane dla siebie i dla skanów MRI ważonych cienką sekcją T1 i były rejestrowane przy użyciu algorytmu sztywnego ciała z obopólną informacją (Maes i in., 1997; Wells i in., 1996). Obrazy zostały przekierowane na linię przedniego odcinka komisyjno-tylnego (ACPC). Metodę pełnego regionu referencyjnego zastosowano do obliczenia regionalnego receptora DA D2 BPND (Lammertsma i in., 1996) z móżdżkiem jako regionem odniesienia.

Obszary zainteresowania, w tym obustronny ogoniasty, skorupiak, brzuszne prążkowie, ciało migdałowate, istota czarna i przyśrodkowe wzgórze określono na skanach MRI mózgu i przeniesiono do współrejestrowanych skanów PET, tak jak wcześniej opublikowała nasza grupa (Kessler i in., 2009; Riccardi i in., 2008a). Nasza grupa wcześniej zidentyfikowała podwzgórze w parametrycznej analizie obrazu (Riccardi i in., 2008b). Wybraliśmy podwzgórze jako apriorycznie region zainteresowania oparty na jego znaczeniu w regulacji apetytu (Schwartz i in., 2000). Ciała sutkowe zostały wykluczone ze względu na ich ograniczoną rolę w masie ciała (Tonkiss i Rawlins, 1992), zwłaszcza w porównaniu z innymi obszarami podwzgórza i w celu zapobiegania częściowej objętości od środkowych struktur mózgu w pobliżu dołu międzycząsteczkowego, w tym istoty czarnej. Podwzgórze nakreślono w widoku koronalnym skanu MRI otaczającego część brzuszną trzeciej komory (Rysunek 3a i 3b). Widok strzałkowy został wykorzystany do ustalenia granic anatomicznych, w tym płaszczyzny blaszki końcowej i tylnej krawędzi przedniego odcinka przedniego i ciał sutkowych jako tylnej granicy. Postępując z tyłu, wzięto pod uwagę ortogonalny kształt podwzgórza (Langevin i Iversen, 1980).

Rysunek 3

Określenie podwzgórza. (a) obraz MRI w widoku koronalnym oraz (b) obraz PET w widoku koronalnym.

4.5. Testy

Próbki krwi na czczo pobrano dla insuliny, leptyny i całkowitej greliny. Próbkę 10 ml zebrano do probówek zawierających mikrolitr 10 / ml inhibitora proteazy serynowej pefabloc sc (fluorek 4-amidynofenylo-metanosulfonylu, Roche Applied Science, Niemcy). Stężenie insuliny w osoczu oznaczono metodą radioimmunologiczną (RIA) (Morgan i Lazarow, 1962) ze współczynnikiem zmienności w obrębie testu 3% (Linco Research, Inc. St. Charles, MO). Stężenia leptyny (Millipore, St. Charles, MO) i greliny (Linco Research, Inc. St. Charles, Mo) również zostały określone przez RIA. Wszystkie próbki przeprowadzono w dwóch egzemplarzach.

Analiza statystyczna 4.6

Analiza wariancji ANOVA z powtarzanymi pomiarami została użyta do przetestowania, w obrębie każdego ROI (z wyjątkiem podwzgórza), głównych efektów operacji (przedoperacyjnych vs. pooperacyjnych) i boczności (lewa kontra prawa strona) oraz operacji poprzez interakcję boczną efekt (który wskazywał, czy reakcje na operację bariatryczną różniły się po lewej i prawej stronie). W celu zbadania wpływu operacji bariatrycznej na potencjały wiązania w każdym z nich zastosowano niekierunkowe sparowane testy, główny efekt operacji z ANOVA z powtarzanymi pomiarami lub sparowany test t (dla danych podwzgórza) i nieparametryczne testy rang Wilcoxona. ROI Próg wartości p dla 0.007 zastosowano do interpretacji porównań z poprawką Bonferroniego dla RON 7. Test rangowanych znaków Wilcoxona zastosowano do przetestowania wpływu operacji na masę przed- i pooperacyjną, BMI, skale psychologiczne i testy hormonalne. Dane podsumowujące podano jako średnią ± błąd standardowy średniej (SEM), a analizy przeprowadzono przy użyciu oprogramowania statystycznego SPPS (v 17.0, SPSS Inc., IL).

Podziękowania

Chcielibyśmy podziękować Pameli Marks-Shulman, MS, RD i Joan Kaiser, RN za ich ciężką pracę na rzecz tego badania.

Wsparcie finansowe:

JPD otrzymał wsparcie z programu naukowego Vanderbilt Environmental Health Scholars (NIEHS K12 ESO15855). Ta praca była wspierana przez granty NIH RO1-DK070860, NIDDK na NNA Ta praca była również częściowo wspierana przez grant Vanderbilt CTSA 1 UL1 RR024975 z NCRR / NIH, Vanderbilt Diabetes Research and Training Centre (DK20593) i Vanderbilt Research Digestive Centrum (DK058404).

Skróty

ROI
region zainteresowania
DA
dopaminy
DA D2
dopamina typu D2/ D3
RYGB
Obwodnica żołądka Roux en Y.
VSG
Gastrektomia z pionowym rękawem
BDI
Inwentarz Depresji Becka II
Sjostrom i in.
Binge Eating Scale
BDND
Potencjał wiązania

Przypisy

Zastrzeżenie wydawcy: Jest to plik PDF z nieedytowanym manuskryptem, który został zaakceptowany do publikacji. Jako usługa dla naszych klientów dostarczamy tę wczesną wersję manuskryptu. Rękopis zostanie poddany kopiowaniu, składowi i przeglądowi wynikowego dowodu, zanim zostanie opublikowany w ostatecznej formie cytowania. Należy pamiętać, że podczas procesu produkcyjnego mogą zostać wykryte błędy, które mogą wpłynąć na treść, a wszystkie zastrzeżenia prawne, które odnoszą się do czasopisma, dotyczą.

Referencje literatury

  • Bazzett TJ, Becker JB. Różnice płciowe w szybkim i ostrym wpływie estrogenu na wiązanie prążkowia receptora dopaminowego D2. Brain Res. 1994;637: 163-172. [PubMed]
  • Beck AT, Steer RA, Ball R, Ranieri W. Porównanie Inwentarzy depresji Becka-IA i -II u pacjentów ambulatoryjnych. J Pers Oceń. 1996;67: 588-597. [PubMed]
  • Bocchieri LE, Meana M, Fisher BL. Przegląd psychospołecznych wyników operacji dla chorobliwej otyłości. Journal of Psychosomatic Research. 2002;52: 155-165. [PubMed]
  • Buchwald H, Estok R, Fahrbach K, Banel D, Jensen MD, Pories WJ, Bantle JP, Sledge I. Waga i cukrzyca typu 2 po operacji bariatrycznej: przegląd systematyczny i metaanaliza. Am J Med. 2009;122: 248-256. e5. [PubMed]
  • D'Haenen HA, Bossuyt A. Dopaminowe receptory D2 w depresji mierzone za pomocą tomografii komputerowej emisyjnej pojedynczego fotonu. Biol Psychiatry. 1994;35: 128-132. [PubMed]
  • Dunlop BW, Nemeroff CB. Rola dopaminy w patofizjologii depresji. Arch Gen Psychiatry. 2007;64: 327-337. [PubMed]
  • Faraj M, Havel PJ, Phelis S, Blank D, Sniderman AD, Cianflone ​​K. Białko stymulujące acylację w osoczu, adiponektyna, leptyna i grelina przed i po utracie masy ciała wywołane operacją pomostowania żołądka u chorych otyłych osobników. J Clin Endocrinol Metab. 2003;88: 1594-1602. [PubMed]
  • Febo M, Gonzalez-Rodriguez LA, Capo-Ramos DE, Gonzalez-Segarra NY, Segarra AC. Zmiany zależne od estrogenu w indukowanej D2 / D3 aktywacji białka G u samic szczurów uczulonych na kokainę. J Neurochem. 2003;86: 405-412. [PubMed]
  • Figlewicz DP, Evans SB, Murphy J, Hoen M, Baskin DG. Ekspresja receptorów insuliny i leptyny w brzusznym obszarze nakrywkowym / istocie czarnej (VTA / SN) szczura. Brain Res. 2003;964: 107-115. [PubMed]
  • Figlewicz DP, Benoit SC. Insulina, leptyna i nagroda żywieniowa: aktualizacja 2008. Am J Physiol Regul Integr Comp Physiol. 2009;296: R9-R19. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
  • Gormally J, Black S, Daston S, Rardin D. Ocena nasilenia objadania się u osób otyłych. Addict Behav. 1982;7: 47-55. [PubMed]
  • Grimm JW, patrz RE. Dysocjacja pierwotnych i wtórnych jąder limbicznych związanych z nagrodą w zwierzęcym modelu nawrotu. Neuropsychopharmacology. 2000;22: 473-479. [PubMed]
  • Hamdi A, Porter J, Prasad C. Zmniejszone receptory dopaminy D2 prążkowia u otyłych szczurów Zucker: zmiany podczas starzenia. Brain Res. 1992;589: 338-340. [PubMed]
  • Hirvonen J, Karlsson H, Kajander J, Markkula J, Rasi-Hakala H, Nagren K, Salminen JK, Hietala J. Psychofarmakologia (Berl) 2008;197: 581-590. [PubMed]
  • Hommel JD, Trinko R, Sears RM, Georgescu D, Liu ZW, Gao XB, Thurmon JJ, Marinelli M, DiLeone RJ. Sygnalizacja receptora leptyny w śródmózgowych neuronach dopaminowych reguluje żywienie. Neuron. 2006;51: 801-810. [PubMed]
  • Huang XF, Zavitsanou K, Huang X, Yu Y, Wang H, Chen F, Lawrence AJ, Deng C. Transporter dopaminy i gęstość wiązania receptora D2 u myszy podatnych lub odpornych na przewlekłą otyłość wywołaną dietą wysokotłuszczową. Behav Brain Res. 2006;175: 415-419. [PubMed]
  • Iannelli A, Dainese R, Piche T, Facchiano E, Gugenheim J. Laparoskopowa gastrektomia rękawowa w przypadku chorobliwej otyłości. Świat J Gastroenterol. 2008;14: 821-827. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
  • Karamanakos SN, Vagenas K, Kalfarentzos F, Alexandrides TK. Utrata masy ciała, tłumienie apetytu oraz zmiany poziomu greliny na czczo i po posiłku YY po obejściu żołądka Roux-en-Y i gastrektomii w rękawie: prospektywne badanie z podwójnie ślepą próbą. Ann Surg. 2008a;247: 401-407. [PubMed]
  • Karamanakos SNMD, Vagenas KMD, Kalfarentzos FMDF, Alexandrides TKMD. Utrata masy ciała, tłumienie apetytu oraz zmiany w poziomach po posiłku i po posiłku greliny i peptydu YY po obejściu żołądka Roux-en-Y i gastrektomii rękawowej: prospektywne badanie z podwójnie ślepą próbą. Annals of Surgery. 2008b;247: 401-407. [PubMed]
  • Kessler RM, Woodward ND, Riccardi P, Li R, Ansari MS, Anderson S, Dawant B, Zald D, Meltzer HY. Poziomy receptora D2 dopaminy w prążkowiu, wzgórzu, istocie czarnej, regionach limbicznych i kora u pacjentów ze schizofrenią. Psychiatria biologiczna. 2009;65: 1024-1031. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
  • Lammertsma AA, Bench CJ, Hume SP, Osman S, Gunn K, Brooks DJ, Frackowiak RS. Porównanie metod analizy badań klinicznych raclopridu [11C]. J Cereb Blood Flow Metab. 1996;16: 42-52. [PubMed]
  • Langevin H, Iversen LL. Nowa metoda mikrodyssekcji podwzgórza ludzkiego z mapowaniem układu cholinergicznego, GABA i katecholaminowego w dwunastu jądrach i obszarach. Brain. 1980;103: 623-638. [PubMed]
  • Li Y, South T, Han M, Chen J, Wang R, Huang XF. Dieta wysokotłuszczowa zmniejsza ekspresję mRNA hydroksylazy tyrozynowej niezależnie od podatności na otyłość u myszy. Brain Research. 2009;1268: 181-189. [PubMed]
  • Maes F, Collignon A, Vandermeulen D, Marchal G, Suetens P. Rejestracja obrazu multimodalności poprzez maksymalizację wzajemnej informacji. IEEE Trans Med Imaging. 1997;16: 187-198. [PubMed]
  • Mark S, Raj N, Dah-Ren H, Yasuhiko S, Peter ST, Yiyun H, Marc L. Wpływ amfetaminy na wiązanie fallyprydu [18F] in vivo z receptorami D2 w obszarach prążkowia i zewnątrzmózgowych mózgu naczelnych: bolus plus stałe badania infuzji. Synapse. 2004;54: 46-63. [PubMed]
  • Martinez D, Slifstein M, Broft A, Mawlawi O, Hwang DR, Huang Y, Cooper T, Kegeles L, Zarahn E, Abi-Dargham A, Haber SN, Laruelle M. Imaging Human Mesolimbic Dopamine Transmission With Positron Emission Tomography. Część II [okrężnica] Indukowane przez amfetaminę uwalnianie dopaminy w funkcjonalnych podgrupach prążkowia. J Cereb Blood Flow Metab. 2003;23: 285-300. [PubMed]
  • Meyer JH, Kruger S, Wilson AA, Christensen BK, Goulding VS, Schaffer A, Minifie C, Houle S, Hussey D, Kennedy SH. Niższy potencjał wiązania transportera dopaminy w prążkowiu podczas depresji. Neuroreport. 2001;12: 4121-4125. [PubMed]
  • Morgan CR, Lazarow A. Test immunologiczny insuliny przy użyciu układu dwóch przeciwciał. Proc Soc Exp Biol Med. 1962;110: 29-32. [PubMed]
  • Morinigo R, Moize V, Musri M, Lacy AM, Navarro S, Marin JL, Delgado S, Casamitjana R, Vidal J. Glucagon-like peptyd-1, peptyd YY, głód i sytość po operacji omijania żołądka u chorych otyłych osobników. J Clin Endocrinol Metab. 2006;91: 1735-1740. [PubMed]
  • Nakazato T. Uwalnianie prążkowia dopaminy u szczura podczas zadania polegającego na naciśnięciu dźwigni w celu nagradzania pokarmu i rozwoju zmian w czasie mierzonych za pomocą woltamperometrii o dużej prędkości. Eksperymentalne badania mózgu. 2005;166: 137-146.
  • Peterli RMD, Wolnerhanssen BMD, Peters TMD, Devaux NMD, Kern BMD, Christoffel-Courtin CMD, Drewe JMD, von Flue MMD, Beglinger CMD. Poprawa metabolizmu glukozy po operacji bariatrycznej: porównanie laparoskopowego pomostowania żołądka Roux-en-Y i gastrektomii laparoskopowej w rękawie: prospektywna randomizowana próba. Annals of Surgery. 2009;250: 234-241. [PubMed]
  • Riccardi P, Li R, Ansari MS, Zald D., Park S., Dawant B., Anderson S., Doop M., Woodward N., Schoenberg E., Schmidt D., Baldwin R., Kessler R. Wywołane przez amfetaminę przemieszczenie [18F] i regiony pozastriatalne u ludzi. Neuropsychopharmacology. 2006;31: 1016-1026. [PubMed]
  • Riccardi P, Baldwin R, Salomon R, Anderson S, Ansari MS, Li R, Dawant B, Bauernfeind A, Schmidt D, Kessler R.Oszacowanie wyjściowej zajętości receptora dopaminy D (2) w prążkowiu i okolicach pozastriatalnych u ludzi z emisją pozytronową Tomografia z [(18) F] Fallypride. Biol Psychiatry. 2007
  • Riccardi P, Baldwin R, Salomon R, Anderson S, Ansari MS, Li R, Dawant B, Bauernfeind A, Schmidt D, Kessler R.Oszacowanie wyjściowej zajętości receptora dopaminy D2 w obszarach prążkowia i pozastriatalnych u ludzi z pozytronową tomografią emisyjną z [ 18F] fallypride. Biol Psychiatry. 2008a;63: 241-244. [PubMed]
  • Riccardi P, Baldwin R, Salomon R., Anderson S., Ansari MS, Li R, Dawant B., Bauernfeind A, Schmidt D., Kessler R. 2F] Fallypride. Psychiatria biologiczna. 2008b;63: 241-244. [PubMed]
  • Santry HP, Gillen DL, Lauderdale DS. Trendy w chirurgii bariatrycznej. Jama. 2005;294: 1909-1917. [PubMed]
  • Schwartz MW, Woods SC, Porte D, Jr, Seeley RJ, Baskin DG. Kontrola przyjmowania pokarmów przez centralny układ nerwowy. Natura. 2000;404: 661-671. [PubMed]
  • Sears D, Fillmore G, Bui M, Rodriguez J. Ocena pacjentów z omijaniem żołądka 1 rok po zabiegu: zmiany w jakości życia i schorzenia związane z otyłością. Obes Surg. 2008;18: 1522-1525. [PubMed]
  • Sjostrom L, Lindroos AK, Peltonen M, Torgerson J, Bouchard C, Carlsson B, Dahlgren S, Larsson B, Narbro K, Sjostrom CD, Sullivan M, Wedel H. Czynniki ryzyka 10 Lata po chirurgii bariatrycznej. N Engl J Med. 2004;351: 2683-2693. [PubMed]
  • Sjostrom L, Narbro K, Sjostrom CD, Karason K, Larsson B, Wedel H, Lystig T, Sullivan M, Bouchard C, Carlsson B, Bengtsson C, Dahlgren S, Gummesson A, Jacobson P, Karlsson J, Lindroos AK, Lonroth H , Naslund I, Olbers T, Stenlof K, Torgerson J, Agren G, Carlsson LM. Wpływ chirurgii bariatrycznej na śmiertelność u szwedzkich otyłych osób. N Engl J Med. 2007;357: 741-752. [PubMed]
  • Małe DM, Jones-Gotman M, Dagher A. Wywołane żywieniem uwalnianie dopaminy w prążkowiu grzbietowym koreluje z ocenami przyjemności posiłku u zdrowych ochotników. Neuroimage. 2003;19: 1709-1715. [PubMed]
  • Małe DM, Veldhuizen MG, Felsted J, Mak YE, McGlone F. Oddzielne substraty do antycypacji chemicznej żywności. Neuron. 2008;57: 786-797. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
  • Steele KE, Prokopowicz GP, Schweitzer MA, Magunsuon TH, Lidor AO, Kuwabawa H, Kumar A, Brasic J, Wong DF. Zmiany w centralnych receptorach dopaminy przed i po operacji pomostowania żołądka. Obes Surg. 2009
  • Szczypka MS, Kwok K, Brot MD, Marck BT, Matsumoto AM, Donahue BA, Palmiter RD. Produkcja dopaminy w skorupie ogoniastej przywraca karmienie myszom z niedoborem dopaminy. Neuron. 2001;30: 819-828. [PubMed]
  • Thanos PK, Michaelides M, Piyis YK, Wang GJ, Volkow ND. Ograniczenia pokarmowe znacznie zwiększają dopaminowy receptor D2 (D2R) w szczurzym modelu otyłości, co oceniono za pomocą obrazowania muPET in vivo (raclopryd [11C]) i autoradiografii in vitro ([3H] spiperon). Synapse. 2008;62: 50-61. [PubMed]
  • Tonkiss J, Rawlins JN. Uszkodzenia ciałka sutkowego i ograniczone zmiany wyjściowe powodują długotrwałe upośledzenie działania DRL u szczurów. Exp Brain Res. 1992;90: 572-582. [PubMed]
  • Volkow ND, Fowler JS, Wang GJ. Badania obrazowe nad rolą dopaminy we wzmacnianiu kokainy i uzależnieniu u ludzi. J Psychopharmacol. 1999;13: 337-345. [PubMed]
  • Volkow ND, Wang GJ, Fowler JS, Logan J, Jayne M, Franceschi D, Wong C, Gatley SJ, Gifford AN, Ding YS, Pappas N. „Nonhedonic” motywacja żywieniowa u ludzi obejmuje dopaminę w prążkowiu grzbietowym, a metylofenidat to wzmacnia efekt. Synapse. 2002;44: 175-180. [PubMed]
  • Volkow ND, Wang GJ, Fowler JS, Telang F. Nakładające się obwody neuronalne w uzależnieniu i otyłości: dowody patologii układów. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2008;363: 3191-3200. [Artykuł bezpłatny PMC] [PubMed]
  • Wang GJ, Volkow ND, Logan J, Pappas NR, Wong CT, Zhu W, Netusll N, Fowler JS. Dopamina w mózgu i otyłość. Nazwa naukowego czasopisma medycznego. 2001a;357: 354-357.
  • Wang GJ, Volkow ND, Logan J, Pappas NR, Wong CT, Zhu W, Netusil N, Fowler JS. Dopamina w mózgu i otyłość. Lancet. 2001b;357: 354-357. [PubMed]
  • Wells WM, 3rd, Viola P, Atsumi H, Nakajima S, Kikinis R. Rejestracja multimodalna objętości poprzez maksymalizację wzajemnej informacji. Med Image Anal. 1996;1: 35-51. [PubMed]
  • Biały NM. Kontrola funkcji sensomotorycznej przez dopaminergiczne neurony nigrostriatalne: wpływ na jedzenie i picie. Neurosci Biobehav Rev. 1986;10: 15-36. [PubMed]
  • Yang ZJ, Meguid MM, Chai JK, Chen C, Oler A. Dwustronna podwzgórzowa infuzja dopaminy u samców szczurów Zucker tłumi karmienie z powodu zmniejszonego rozmiaru posiłku. Biochemia i zachowanie farmakologiczne. 1997;58: 631-635.