Expansiunea materiei albe a creierului in obezitatea umana si efectul recuperator al dietei (2007)

Comentarii: dependența alimentară care duce la obezitate provoacă mai multe modificări ale creierului care mimează dependența de droguri. O schimbare implică o creștere a materiei albe (mielină) în striat (o porțiune a circuitului de recompensă). Dietingul scade materia albă, indicând faptul că această schimbare este reversibilă.

Publicat online înainte de tipărire 29 mai 2007, doi: 10.1210 / jc.2006-2495 The Journal of Clinical Endocrinology & Metabolism 1 august 2007 vol. 92 nr. 8 3278-3284

Lauri T. Haltia, Antti Viljanen, Riitta Parkkola, Nina Kemppainen, Juha O. Rinne, Pirjo Nuutila și Valtteri Kaasinen

- Autoritățile afiliate


  1. Departamentele de Neurologie (LTH, NK, VK), Medicină Internă (AV, PN) și Radiologie (RP), Universitatea din Turku, FIN-20521 Turku, Finlanda; și Centrul PET Turku (LTH, AV, NK, JOR, PN, VK), FIN-20521 Turku, Finlanda
  1. Adresați-vă tuturor corespondenței și cererilor de retipăriri către: Dr. Lauri T. Haltia, Centrul PET Turku, Universitatea din Turku, PO Box 52, FIN-20521 Turku, Finlanda. E-mail: [e-mail protejat].

Abstract

Context și obiectiv: Obezitatea este asociată cu mai multe anomalii metabolice. Studiile recente sugerează că obezitatea afectează, de asemenea, funcția creierului și este un factor de risc pentru unele boli degenerative ale creierului. Obiectivul acestui studiu a fost de a examina efectele creșterii în greutate și a pierderii în greutate asupra structurii cerealelor gri și a materiei albe. Am emis ipoteza că posibilele diferențe observate în creierul subiecților obezi ar dispărea sau s-ar diminua după o perioadă intensă de dietă.

Metode: În partea I a studiului, am scanat cu imagistică prin rezonanță magnetică 16 macră (indice de masă corporală medie, 22 kg / m2) și 30 obezi (indice de masă corporală medie, 33 kg / m2) subiecți sănătoși. În partea a II-a, subiecții obezi 16 au continuat cu o dietă cu conținut scăzut de calorii pentru 6 wk, după care au fost scanați din nou. Volume regionale ale creierului alb și gri au fost calculate utilizând morfometria bazată pe voxel.

Rezultate: Volumele materiei albe au fost mai mari la subiecții obezi, comparativ cu subiecții slabi din mai multe regiuni ale creierului bazal, iar indivizii obezi au prezentat o corelație pozitivă între volumul materiei albe în structurile creierului bazal și raportul talie-șold. Extinderea detectată a materiei albe a fost parțial inversată prin dietă. Volumele materiei cenușii regionale nu diferă semnificativ în cazul subiecților obezi și slabi, iar dieta nu a afectat materia cenușie.

Concluzii: Mecanismul precis al modificărilor substanței albe descoperite rămâne neclar, însă studiul prezent demonstrează că obezitatea și dieta sunt asociate cu schimbări opuse în structura creierului. Nu este exclus faptul că extinderea materiei albe în obezitate are un rol în neuropatogeneza bolilor cerebrale degenerative.

OBESITATEA ESTE ACCOMPANATĂ prin schimbări în compoziția corporală și creșteri ale viscerale și sc de grăsime. Acumularea de grăsime corporală este legată de mai multe anomalii metabolice, care pot predispune la boli cum ar fi diabetul de tip 2, hipertensiunea arterială, accidentul vascular cerebral și cancerul. Modificările sistemului nervos central în obezitate sunt mai puțin cunoscute, deși studiile epidemiologice sugerează o legătură între anumite boli cerebrale degenerative și obezitate. Creșterea greutății corporale este cunoscută ca un factor de risc pentru declinul cognitiv (1, 2) și boala Alzheimer (3), iar asocierea dintre obezitate și demență este independentă de alte condiții comorbide (4). Obezitatea centrală poate fi, de asemenea, asociată cu un risc crescut de alte tulburări neurologice, cum ar fi boala Parkinson (5). Mecanismele patofiziologice care stau la baza acestor relații complexe nu sunt bine înțelese, dar o posibilă legătură între obezitate și bolile dementante este dezvoltarea rezistenței la insulină și / sau a diabetului zaharat, care afectează cunoașterea (1).

Prin urmare, studiile privind bolile cerebrale degenerative susțin ideea că obezitatea are un impact negativ asupra funcției cerebrale și există studii la om care indică diferențe funcționale în creier între persoanele obeze sănătoase și cele slabe. Studiile de imagistica cu tomografie cu emisie de pozitroni (PET) si imagistica prin rezonanta magnetica functionala (fMRI) au descoperit ca obezitatea este asociata cu alterarea fluxului sanguin al creierului si a neurochimiei. Un studiu PET cu [11C] racloprida a indicat că disponibilitatea receptorilor D2 ai dopaminei cerebrale pentru persoanele foarte obeze este scăzută proporțional cu indicele de masă corporală (IMC) (6). Studiile cu ajutorul PET și măsurătorile fluxului sanguin cerebral regional au arătat răspunsuri creierului diferențiat la satierea la indivizii obezi și slabi (7, 8) și un studiu fMRI a demonstrat că ingestia orală de glucoză induce o inhibare a semnalului fMRI în părțile hipotalamusului și că acest răspuns inhibitor central este considerabil atenuat la subiecții obezi (9). Un alt studiu fMRI a evidențiat un număr mai mare de zone de activare a creierului la cei care suferă de hipoacuzie obeză (în comparație cu cei care consumă bâlbâi slabi și cei care consumă alcool în stare brută și obeză) ca răspuns la stimulii alimentari vizuale și auditivi10). În plus, un studiu anterior cu tomografie cu emisie fotonică unică a arătat că expunerea vizuală la alimente este asociată cu creșterea fluxului sanguin cerebral regional de cortex temporal și parietal drept la femeile obeze, dar nu la femeile cu greutate normală11). Un studiu structural recent cu imagistica prin rezonanță magnetică (MRI) și morfometria bazată pe voxel (VBM) a indicat faptul că persoanele obeze au un volum substanțial mai scăzut al materiei cenușii cerebrale în gyrusul postcentral, operculum frontal, putamen și gyrus median frontal, comparativ cu grupul de subiecți slabi și că IMC la subiecții obezi (dar nu slabi) este asociat negativ cu volumul de materie cenușie a girusului stâng postcentral (12). De asemenea, o diferență în volumul materiei albe a fost detectată în vecinătatea striatumului, în care subiecții obezi aveau un volum mai mare decât subiecții slabi.

Cele mai multe studii de imagistică a creierului obezității sunt comparații de grup static. Adesea, grupurile au fost separate în funcție de IMC și o variabilă aleasă a sistemului nervos central, de exemplu fluxul sanguin regional, receptorii dopaminergici sau volumul materiei cenușii este studiat în mod transversal. Din cunoștințele noastre, nu există analize longitudinale ale funcției cerebrale în obezitate. În studiul de față, am fost interesați de efectele câștigului și pierderii în greutate asupra structurii materiei cenușii și a materiei albe a creierului uman. Fosfolipidele sunt componente majore ale membranelor neuronale și gliale și participă la remodelarea și sinteza membranelor și la transducția semnalului (13). Metabolismul fosfolipidelor cerebrale este un proces dinamic, care este afectat, de exemplu, de concentrația plasmatică a acizilor grași liberi. Despre 5% dintre acizii grași neseferizați sunt extrași din sânge pe măsură ce trece prin creierul șobolanului, iar extracția este independentă de fluxul sanguin cerebral (13). Obezitatea este însoțită de excesul de acizi grași liberi în plasmă, ceea ce duce la acumularea de grăsimi în adipocite, precum și în mai multe organe. Prin urmare, am presupus că persoanele obeze ar putea avea diferențe în metabolismul creierului și creșterea acumulării de grăsimi în materia albă, ceea ce ar putea reflecta volumul materiei albe.

Studiul a fost conceput pentru a cuprinde două părți: 1) o comparație convențională a creierului transversal al persoanelor obeze și slabe și analize de corelare și 2) o urmărire longitudinală a creierului individual după o pierdere rapidă rapidă în greutate corporală. În partea I, am investigat diferențele în ceea ce privește volumul de materie cenușie și albă a creierului între persoanele slabe și cele obeze. În partea a II-a, o subpopulație de indivizi obezi (n = 16) din prima parte a început o dietă cu conținut scăzut de calorii controlat (VLCD) pentru 6 wk, iar cea de-a doua scanare a creierului a urmat după ce au redus cu succes greutatea în medie de 12 %. Dietul este cunoscut ca având un efect benefic asupra, de exemplu, a sensibilității la insulină și a lipidelor plasmatice la persoanele obeze (14) și reducerea în greutate este, de asemenea, asociată cu o reducere a nivelului leptinei plasmatice (15). Brainul, ca țesut bogat în lipide, ar putea fi, de asemenea, afectat de pierderea în greutate. Am testat dacă reducerea greutății ar putea reduce volumul creierului la subiecții obezi, în concordanță cu reducerea grăsimii în întregul corp.

Subiecte și metode

Subiectele și designul studiului

Partea I.

Studiul a inclus persoanele obeze 30 (bărbați 12 și femeile 18) și 16 slabe (opt bărbați și opt femei) subiecți. Indivizii indigeni au fost definiți ca cei cu IMC mai mic decât 26 kg / m2 și persoanele obeze cele cu IMC mai mare decât 27 kg / m2. Pacienții cu tulburări de alimentație, boli metabolice, boli cardiovasculare, funcții hepatice sau renale anormale anterioare sau anormale sau tratamentul cu corticosteroizi pe cale orală au fost excluse. Principalele caracteristici fizice și metabolice ale subiecților sunt prezentate în tabelul 1. Persoanele obeze aveau concentrații plasmatice de glucoză, insulină, leptină și acizi grași liberi semnificativ mai mari (tabelul 1). Consimțământul informat în scris a fost obținut după ce a fost explicat scopul și riscurile potențiale ale studiului pentru subiecți. Protocolul de studiu a fost aprobat de comitetul etic al Regiunii de Sănătate din sud-vestul Finlandei și a fost realizat conform principiilor declarației de la Helsinki.

TABELUL 1.

Principalele caracteristici demografice și valorile de laborator (după postul) ale subiecților studiați

Partea a II-a.

Șaisprezece subiecți obezi (patru bărbați și femei 12) din partea a participat la partea a II-a, în timpul cărora le-a fost prescris un VLCD (tabelul 2). Toate mesele zilnice au fost înlocuite cu produse VLCD pentru o perioadă de 6 wk (Nutrifast; Leiras Finlanda, Helsinki, Finlanda) (2.3 MJ, 4.5 g grăsime, 59 g proteină și 72 g carbohidrat pe zi). Adăugat la Nutrifast, subiecții băteau zilnic cel puțin 2 litri de apă sau băuturi răcoritoare fără zahăr. Nu s-au permis modificări ale activității fizice. Dieta a fost controlată în mod regulat de o asistentă medicală de studiu cu expertiză nutrițională. După dietă, a fost efectuată o perioadă de recuperare 1-wk cu dietă normocalorică pentru a evita starea catabolică. RMN, măsurătorile antropometrice și evaluările de laborator au fost repetate după perioada de recuperare. Masele țesuturilor adipoase din zona abdominală au fost evaluate la nivelul discului intervertebral L2 / L3 înainte și după dieting, utilizând o metodă standard bazată pe RMN (16).

Imaging și analiza datelor

RMN-urile au fost obținute cu ajutorul scanerului Philips Gyroscan Intera 1.5 T CV Nova Dual (Philips, Best, Olanda). S-a achiziționat setul de date cu ecou de câmp rapid de tip T1 cu greutate totală a creierului T25 (repetiție de timp = 5 msec, echo timp = 30 msec, unghi de înclinare = 1 °, număr de excitații (NEX) = 256, și câmpul vizual = 256 × XNUMX mm2), dând cel puțin 160 feliile contiguente prin cap. Imaginile au fost transferate pe un computer personal și convertite în format Analiză folosind MRIconvert (http://lcni.uoregon.edu/∼jolinda/MRIConvert/) și a fost analizat utilizând SPM2 (Departamentul de Neurologie Cognitivă, Wellcome, Londra, Marea Britanie; http // www.fil.ion.ucl.ac.uk / SPM) și Matlab 6.5 (The MathWorks, Natick, MA). Protocolul VBM optimizat a fost aplicat imaginilor (17). Înainte de analiza VBM, o evaluare vizuală clinică a imaginilor MR a fost efectuată de un neuroradiolog cu experiență (RP). Un subiect în vârstă în vârstă a avut un mic infarct lacunar lângă cortexul insular din stânga; nu s-au observat alte observații clinic semnificative la niciunul dintre subiecți.

Șabloane

Șabloanele personalizate au fost create pentru a facilita normalizarea optimă și segmentarea scanărilor IRM ale subiecților obezi și slabi. Generarea de șabloane a fost realizată utilizând o extensie de instrumente pentru algoritmul de segmentare al SPM2 (Christian Gaser, Universitatea din Jena, Jena, Germania; http://dbm.neuro.uni-jena.de/vbm/). Șabloanele au fost construite deoarece contrastul scanărilor RMN prezente poate diferi de modelul existent, demografia populației prezente a subiectului poate fi diferită de cea utilizată pentru a genera șablonul existent și fiecare scaner introduce neuniformități și neomogenități specifice. Astfel, șabloanele au fost construite într-o încercare de a reduce potențialul de părtinire față de un grup în timpul normalizării spațiale (18).

VBM optimizat

După crearea șabloanelor specifice studiului, protocolul optimizat a fost aplicat datelor originale (17). Protocolul VBM optimizat îmbunătățește normalizarea spațială prin folosirea imaginilor de materie cenușie și a unui șablon de materie cenușie, mai degrabă decât prin imagini anatomice T1. Protocolul optimizat implică, de asemenea, curățarea partițiilor prin aplicarea operațiilor morfologice și modularea opțională a partițiilor pentru a păstra cantitatea totală de semnal. Deoarece am fost interesați în principal de diferențele volumetrice ale obezității, mai degrabă decât de diferențele de concentrație, am ales să folosim o modulare suplimentară în protocolul VBM. Cut-off de normalizare spațială a fost 25 mm, normalizare medie neliniară a fost folosit, iar protocolul implică iterații nonlinear 16. Imaginile modulate au fost netezite cu o lățime întreagă 12-mm la kernelul izotropic gaussian jumătate maxim (FWHM). În studiile anterioare, VBM optimizat a fost validat corespunzător, iar tehnica de clasificare a țesuturilor utilizată în VBM a dat rezultate foarte reproductibile (17).

Analize biochimice

Concentrația plasmatică a glucozei a fost determinată în două exemplare prin metoda glucozoxidazei (analizor Analox GM9, Analox Instruments, Londra, UK). Hemoglobina glicozilată a fost măsurată prin cromatografie rapidă pe proteină (MonoS; Pharmacia, Uppsala, Suedia). Concentrația plasmatică a insulinei a fost măsurată prin teste fluoroimunoanalizate cu dublu anticorp (Autodelfia, Wallac, Turku, Finlanda). Celulele colesterolului total și colesterolul lipoproteinelor cu densitate mare au fost măsurate utilizând metode enzimatice standard (Roche Molecular Biochemicals, Mannheim, Germania) cu un analizor complet automatizat (Hitachi 704; Hitachi, Tokyo, Japonia). Serul colesterolului lipoproteic cu densitate scăzută a fost calculat conform ecuației Friedewald (19). Acizii grași liberi în ser au fost determinați printr-o metodă enzimatică (metoda acil-CoA sintază-acil-CoA oxidază peroxidază, Wako Chemicals, Neuss, Germania). Plasma leptină a fost analizată cu RIA (Linco, St. Charles, MO). În partea I, datele de la testele de sânge, circumferința taliei și raportul talie-șold nu au fost disponibile de la patru subiecți slabi, iar datele leptinei lipsesc de la un subiect obez.

analize statistice

Datele modulate netezite au fost analizate utilizând maparea parametrică statistică (SPM2) utilizând modelul linear general. Schimbările volumetrice au fost testate prin analiza datelor modulate. Deoarece în timpul modulației am inclus corecția pentru schimbarea volumului indusă de normalizarea spațială, a fost potrivit să includem volumul intracranian total (TIV) ca o covarianță pentru a elimina orice variație datorată diferențelor în dimensiunea capului. TIV a fost calculată utilizând funcția get_globals a SPM2. Numărul de voxeli din fiecare compartiment de țesuturi a fost calculat și s-a însumat.

Pentru analiza statistică, au fost excluse voxele cu o valoare a substanței gri sau albe mai mică decât 0.1 pentru a evita posibilele efecte de margine în jurul graniței dintre materia cenușie și cea albă. Diferențele dintre subiecții obezi și cei slabi au fost testate prin analiza covarianței folosind sexul și TIV ca covariate confuzive. Analizele de corelație între măsurile fizice / metabolice și volumul de materie albă / cenușie a creierului au fost efectuate cu analize multiple de regresie folosind sexul și TIV ca covariate confuzive. Efectele dietei asupra materiei albe și gri au fost testate cu pereche t teste în SPM2. Analizele de corelație pentru partea a II-a au fost efectuate cu regresie simplă prin calcularea imaginilor delta (scanarea 1 - scanarea 2) și a valorilor delta pentru măsurători fizice și metabolice. Limita de vârf în analizele SPM a fost stabilită la P = 0.01 și praguri de extensie 50 voxels. Utilitarul spațial MNI (Sergey Pakhomov, Academia Rusă de Științe, Sankt Petersburg, Rusia) a fost utilizat pentru a interpreta SPM-urile și a determina etichetele anatomice corespunzătoare. Nivelul semnificației statistice a fost stabilit la nivel de voxel-corectat P <0.01 [corectat pentru comparații multiple utilizând rata de descoperire falsă (FDR)]. Datele sunt prezentate ca mijloace (sd), dacă nu se indică altfel.

REZULTATE

Volumele regionale ale creierului la subiecții slabi și obezi (partea I)

Creșterea relativă a volumului materiei albe a creierului a fost observată la subiecții obezi, comparativ cu subiecții slabi, în mai multe regiuni: gyri temporali superiori, medii și inferiori; girus fusiform; parahipocampal gyrus; creierul stem; și cerebelul (toate concluziile bilaterale) (figura 1, A și B). În harta creierului SPM, voxelurile contigue cu o diferență semnificativă de grup în volumul relativ al materiei albe s-au topit formând două clustere [35,901 voxels, voxel de vârf (la 6 mm, -23 mm, -29 mm), FDR corectat P = 0.006; 16,228 voxel, voxel de vârf (la -52 mm, -18 mm, -28 mm), FDR corectat P = 0.006] (tabelul 3). Subiecții slabi nu aveau volume mai mari de substanțe albe, comparativ cu subiecții obezi, în orice regiune a creierului. Media (sd) volumul global al materiei albe a fost 0.486 litri (0.063) la subiecții obezi și 0.458 litri (0.044) la subiecți slabi (TIV corectat P = 0.14).

Fig. 1.

A, regiuni în care subiecții obezi au prezentat volume mai mari de materie albă, comparativ cu subiecții slabi. Hărțile parametrice statistice sunt reprezentate grafic la media T1 RMN a întregului eșantion de studiu (n = 46). Bara de culori reprezintă valorile statistice T. Observați distribuția simetrică a clusterelor în lobii temporali și tulpina creierului. Sunt prezentate concluzii semnificative, corectate FDR P = 0.006. B, volume materie alba de sex masculin (pătrate) și de sex feminin (cerc) subiecți dintr-un grup care a ocupat părți ale lobilor temporali și limbii stângi (16,228 voxels), reprezentați ca o funcție a raportului taliei la șold. Rețineți volumele de materii albe mai mici la subiecții cu raportul talie redusă la șold.

TABELUL 3.

Locațiile de diferențe regionale semnificative în volumul materiei albe în partea I și partea II a studiului

O corelație pozitivă a fost observată între volumul de materie albă și raportul talie-șold în grupul obez din lobii temporali, tulpina creierului și cerebelul (ca mai sus). În plus, aceeași corelație a fost observată în părțile lobilor limbi și occipitali (nucleul lentiform și girusul occipital mediu). Aceste zone au format două clustere cu corelație semnificativă [voxel 59,340, voxel de vârf (la -33 mm, -53 mm, -47 mm), FDR corectat P = 0.008; 7,269 voxeli, voxel de vârf (la 43 mm, -48 mm, -21 mm), FDR corectat P = 0.008]. Vârsta nu sa corelat semnificativ cu raportul talie-șold (r = 0.21, P = 0.28). O altă asociere pozitivă la subiecții obezi a fost detectată între volumul de materie albă și concentrația de acizi grași liberi în ser. Aceasta a fost semnificativă în clusterul care ocupa părți ale lobilor temporali și occipitari stângi (voxeli 10,682, voxel de vârf (la -43 mm, -49 mm, -18 mm), FDR corectat P = 0.004]. Nu s-au observat corelații semnificative între volumul materiei albe și IMC. În grupul slab, nu au fost observate corelații semnificative între măsurile fizice sau metabolice și volumele regionale.

Nu au existat diferențe semnificative din punct de vedere statistic în ceea ce privește volumul materiei cenușii între subiecții obezi și cei slabi, deși subiecții slabi aveau volume mai mari de materie cenușie la nivel de tendință în anumite regiuni ale creierului, cum ar fi gingiile cingulate gyri, gyri frontal superioare și medii, FDR corectat P = 0.025). Media (sd) volumul global de materie cenușie a fost de 0.752 litri (0.070) la subiecții obezi și 0.734 litri (0.074) în subiecți slabi (TIV corectat P = 0.79).

Efectul dietei (partea a II-a)

Șase săptămâni de dietă VLC au determinat o reducere semnificativă a greutății la toți subiecții obezi [11 (3.4) kg, interval 6.6-19 kg] și o scădere a masei sc și viscerale în zona abdominală (tabelul 2). Pierderea în greutate a fost asociată cu scăderea tensiunii arteriale, a colesterolului, a leptinei și a hemoglobinei glicozilate (tabelul 2), dar nu s-au observat modificări semnificative în concentrațiile plasmatice ale glucozei plasmatice și ale insulinei.

TABELUL 2.

Efectul dietei asupra măsurilor fizice și valorilor de laborator (după postul)

Reducerea volumului global al materiei albe reduse: 0.498 litri (0.051) înainte și 0.488 litri (0.048) după dieting (P = 0.002). Volumele regionale ale materiei albe au scăzut în lobul temporal stâng (gyrus fusiform, gyrus parahipocampal și gyri temporal inferior, medial și superior) [voxeluri 12,026 contiguoase, voxel de vârf (la -46, -6 și -31 mm) P = 0.009] (Fig. 2, A și B și tabelul 3). În plus, reducerea materiei albe a atins semnificația nivelului de tendință în mai multe alte grupări (corectate FDR P valoare între 0.03 și 0.07). Niciuna dintre structurile creierului nu a înregistrat creșteri ale volumelor materiei albe după dietă. Schimbările în materia cenușie globală sau regională au fost nesemnificative (P > 0.28).

Fig. 2.

A, regiune creierului în care subiecții obezi au prezentat reduceri semnificative ale volumului materiei albe după 6 wk de dieting. Hărțile parametrice statistice sunt reprezentate grafic pe media T1 RMN a subsuprafetei de dietă (n = 16). Bara de culori desemnează valorile statistice T, corectate FDR P = 0.009. B, Efectul dietingului asupra volumelor individuale de materie albă în clusterul prezentat în A. Mp, Subiecți de sex masculin; cerc, subiecți de sex feminin.

Discuție

Acest studiu demonstrează că subiecții obezi au volume mai mari de materie albă în mai multe regiuni bazale ale creierului, comparativ cu subiecții slabi. Când subiecții obezi au fost tratați cu VLCD pentru 6 wk, a fost descoperită o reducere a volumului materiei albe globale și a volumului materiei albe regionale în lobul temporal stâng. Volumele de materie cenușie globală și regională au fost similare între grupuri și nu au fost modificate prin dietă.

Creșterea volumului materiei albe a fost recent detectată în vecinătatea striatumului de subiecți grav obezi (BMI 39.4) (12). În acest studiu, volumul de materie cenușie a fost mai mic la subiecții obezi în mai multe regiuni ale creierului și o asociere inversă a fost observată între IMC și volumul de materie cenușie în gyrusul stâng postcentral la subiecții obezi, dar nu și cei slabi. Nu am detectat diferențe semnificative de substanță cenușie între subiecți slabi și obezi, deși au existat câteva zone ale creierului în care subiecții obezi au arătat volume mai mici de materie cenușie la nivel de tendință decât indivizii slabi (P = 0.025). Deoarece subiecții din prezentul studiu au fost mai puțin obezi, comparativ cu cei din studiul anterior (12), este posibil ca obezitatea cronică mai severă să influențeze substanța cenușie împreună cu materia albă.

În studiul de față, în regiunile bazale bilaterale au fost observate volume mai mari de materie albă în grupul obez, iar extinderea substanței albe a fost asociată cu creșterea raportului talie-șold (sex corectat), dar nu cu IMC. Numeroase studii au demonstrat că distribuția, mai degrabă decât cantitatea de grăsime corporală, este legată de modificări metabolice (20, 21, 22). Raportul dintre talie și șold pare a fi mai bun decât IMC în evaluarea riscului bolilor cardiovasculare și anomaliilor metabolice la femeile pre- și postmenopauzale (23). În plus, există dovezi ale unui studiu recent (n = 27,007), că raportul talie-șold adaugă informații prognostice privind riscul cardiovascular la femei la toate nivelurile IMC și la bărbații cu greutate normală (24). În studiul de față, am văzut o puternică corecție pozitivă pe sexe între corelația taliei și șoldului cu volumul de materie albă. Acest lucru sugerează că materia albă cerebrală poate fi mai mult legată de acumularea de grăsimi abdominale decât de grăsime corporală în sine. În creier, totuși, dimensiunea totală mare a clusterelor sugerează că relația ar putea fi mai generală și mai puțin specifică regiunii. O interpretare ar putea fi că creșterea grăsimii viscerale este asociată cu acumularea de grăsimi în mielina centrală în creier.

Studiul actual a demonstrat, de asemenea, o asociere pozitivă între concentrația de acid gras liber în ser și volumul materiei albe a creierului în lobii temporali și occipitari stângi la subiecții obezi, iar subiecții obezi au prezentat concentrații semnificativ mai mari de acizi grași fără ser. Prin urmare, o explicație pentru diferențele de materie albă în obezitate ar putea fi metabolismul și acumularea lipidelor anormale în creier. Studiile anterioare cu rozătoare au arătat că metabolismul hipotalamic al acizilor grași poate modifica comportamentul alimentar și că nivelurile hipotalamice ale coenzimei A cu aciltransferază grasă cu lanț lung pot fi mărite prin esterificarea crescută a lipidelor circulante sau centrale și / sau prin inhibarea locală a oxidarea lipidică (25). Rezultatele studiului prezent împreună cu rezultatele studiilor pe animale sugerează că excesul de acid gras în obezitate ar putea duce la metabolizarea patologică a lipidelor în creier și acest lucru ar putea avea o influență atât asupra volumului materiei albe a creierului, cât și asupra funcției creierului în reglementarea alimentelor admisie. Pe de altă parte, deși diferențele de volum detectate sunt în concordanță cu ipoteza studiului, ele nu demonstrează în mod direct că obezitatea este însoțită de acumularea de grăsimi în creier. Pentru a confirma ipoteza, studiile viitoare ar trebui să ofere mai multe dovezi că metabolismul acidului gras din creier este schimbat în obezitate la om.

Trebuie remarcat faptul că, deși VBM poate detecta cu precizie schimbările regionale ale volumului, acesta nu oferă indicii despre agentul cauzal. Extinderea volumului materiei albe în obezitate nu este, prin urmare, neapărat legată de țesutul adipos sau de mielină. Teoretic, statutul de hidratare individuală ar putea influența volumul materiei albe deoarece lipsa absorbției de lichid pentru 16 h a fost raportată pentru scăderea volumului creierului cu 0.55% (26). Cu toate acestea, subiecții slabi și obezi au urmat instrucțiuni identice de post înainte de scanarea RMN și au avut valori normale (și similare) ale hematocritului sanguin (media 41% în grupul slab, 42% în grupul obezi). În al doilea rând, rezultatele au fost selective la nivel regional și localizate predominant în regiunile bazale ale creierului. În partea de intervenție, subiecții obezi au suferit o dietă normocalorică 1-wk înainte de a doua scanare RMN, care probabil a normalizat echilibrul fluidelor. Ei aveau valori normale ale hematocritului sanguin înainte și după dietă (39 Raport 37%), sugerând că nu au existat modificări semnificative în starea de hidratare.

Dieting este cunoscut pentru a îmbunătăți sensibilitatea la insulină și profilul lipidic în plasmă (14), prevenind astfel comorbiditățile asociate cu obezitatea. Efectele dietei asupra structurii creierului nu au fost studiate anterior. Reducerea substanței albe induse de dietă în partea a II-a a studiului prezent combinată cu rezultatele din partea I sugerează că atât creșterea cronică a greutății, cât și pierderea rapidă în greutate sunt legate de materia albă a creierului. A fost dincolo de scopul acestui studiu de a investiga semnificația clinică a modificărilor volumului materiei albe în obezitate. Nu putem răspunde dacă modificările structurale ale creierului raportate sunt primare sau secundare. Cu toate acestea, pe baza localizării constatărilor în materia albă bogată în mielină (cu conservarea substanței cenușii), speculăm că schimbările demonstrate sunt secundare, reflectând acumularea de grăsimi. Nu am reușit să corelem modificările substanței albe în dietă cu modificările măsurilor fizice sau metabolice, deși a fost observată o relație la nivel de tendință între reducerea materiei albe și pierderea de grăsime viscerală abdominală (în raport cu sc grăsimea). Rezultatele nu sugerează, totuși, că schimbarea centrală a substanței albe este un eveniment izolat în ceea ce privește creșterea în greutate și pierderea în greutate, ci mai degrabă că subpopulațiile studiate ale subiecților obezi 30 (partea I) și ale subiecților obezi 16 (partea II) pentru analizele de corelare cu variația mare. În cele din urmă, din cauza eventualelor erori de înregistrare și a netezirii, se poate presupune că, deși marea majoritate a diferențelor observate reflectă modificări ale materiei albe, nu se poate exclude faptul că semnalul de materie cenușie este inclus în semnalul total.

În concluzie, am prezentat date care indică faptul că obezitatea este asociată cu extinderea volumului materiei albe a creierului. Cea mai semnificativă relație a fost observată între raportul talie și șold și materia albă. În analiza longitudinală, rezultatele au demonstrat scăderea creșterii albe a creierului după o dietă pe termen scurt. Desi studiile epidemiologice au aratat ca riscul bolilor cerebrale degenerative este crescut la persoanele obeze, semnificatia clinica a modificarilor de substanta alba prezentata in obezitate si dieta ramane neclara. Studiile viitoare ar putea fi concepute pentru a investiga rolul acumulării centrale a grăsimilor și a anomaliilor de materie albă în neuropatogeneza degenerării.

 

recunoasteri

Mulțumim Dr. Paul Maguire (Universitatea din Groningen, Groningen, Olanda) pentru asistență neprețuită în analiza imaginii. De asemenea, mulțumim personalului Centrului PET Turku pentru asistența calificată în cadrul examinărilor.

Note de subsol

  • Această lucrare a fost susținută de Academia Finlandei (Decizia 104334), Spitalul Central Universitar Turku și Fundația Universității Turku.

  • Informații despre dezvăluire: LTH, AV, RP, NK, JOR, PN și VK nu au nimic de declarat.

  • Primul publicat online mai 29, 2007

  • Abrevieri: IMC, indicele de masa corporala; FDR, rata de descoperire falsă; fMRI, RMN funcțional; RMN, imagistica prin rezonanță magnetică; PET, tomografie cu emisie de pozitroni; TIV, volumul intracranian total; VBM, morfometria bazată pe voxel; VLCD, dietă cu conținut scăzut de calorii.

  • Primit Noiembrie 13, 2006.
  • Admis Mai 23, 2007.

Referinte

articole care citeaza acest articol