Асимметрия допамина D2 / 3 Доступность рецептора в дорсальном путамене и индекс массы тела у неживых здоровых мужчин (2015)

Дофаминергическая система участвует в регулировании приема пищи, что имеет решающее значение для поддержания веса тела. Мы исследовали взаимосвязь между доступностью рецептора D2 / 3 доза (DA) D25 / XNUMX и индексом массы тела (BMI) у здоровых мужских субъектов XNUMX, не страдающих ожирением, с использованием [¹¹C] раклоприд и позитронно-эмиссионную томографию. Ни один из [¹¹C] раккоприд-связывающего потенциала (показатели доступности DA D2 / 3) в полосатых субрегионах (дорсальный хвостатый, дорзальный путамен и вентральный стриатум) в левом и правом полушариях был достоверно коррелирован с ИМТ. Однако была обнаружена положительная корреляция между индексом правой левой асимметрии [¹¹C] раклоприда АД в дорсальной скорлупе и ИМТ (r = 0.43, p <0.05), что позволяет предположить, что больший ИМТ связан с более высокой доступностью рецепторов в правой дорсальной скорлупе по сравнению с левой у людей без ожирения. Настоящие результаты в сочетании с предыдущими открытиями также могут указывать на нейрохимические механизмы, лежащие в основе регуляции приема пищи у людей, не страдающих ожирением.

ВВЕДЕНИЕ

Потребление пищи прочно связано с индивидуальным типом тела (то есть, с худым или тучным) и, как предполагается, регулируется чувством голода, чтобы поддерживать естественное состояние гомеостаза. Гипоталамус считался основной структурой мозга для контроля потребления пищи [1]. Однако, когда имеется достаточное количество пищи, поведение в еде в основном провоцируется премиальной стоимостью пищи, такой как вкус или качество [2], и ненормальное поведение в еде, по-видимому, больше связано с распространенным способом распространения, который модулируется допамином (DA) [3].

Получение веса является одним из последствий дефицита в дофаминергической модуляции, о чем свидетельствует ассоциация депрессивных симптомов и индекс массы тела (ИМТ) [4] и увеличение массы тела после глубокой стимуляции мозга [5] и допаминергические препараты [6] у пациентов с болезнью Паркинсона. Снижение доступности рецепторов DA D2 / 3 в полосатом теле было показано у субъектов с ожирением, что обратно коррелировало с ИМТ [7]. Эти данные предполагают участие дофаминергического дефицита при патологическом питании и ожирении.

Широко признаны анатомические, функциональные и метаболические асимметрии между полушариями в здоровом мозге [8,9]. В последнее время возрастают интересы нейрохимической асимметрии и ее ассоциации с нейропсихиатрическими состояниями, такими как стресс [10] и снижение познавательной способности [11]. Хотя некоторые исследования предполагали связь между дофаминергической функцией и ИМТ в патологическом питании и ожирении [12,13], как дофаминергическая система связана с индивидуальной разницей ИМТ у пациентов, не страдающих ожирением, в значительной степени неизвестна. Более того, в немногих исследованиях пытались проверить возможную связь между дофаминергической асимметрией и ИМТ.

Это исследование предназначалось для определения соотношения доступности рецептора DA D2 / 3 в полосатых субрегионах и его асимметрии с ИМТ у пациентов, не страдающих ожирением, с использованием [¹¹C] раклоприд, радиолиганд DA D2 / 3 и позитронно-эмиссионная томография (PET).

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

Тематика

Люди, не страдающие ожирением, были набраны рекламой. Мы исключили людей с историей неврологических или психических расстройств, таких как эпилепсия, травма головы и депрессия. ИМТ, рассчитанная как вес (кг) / высота² (m²), была приобретена во время процедур набора, а люди с ожирением, определенный как ИМТ> 30 кг / м², были исключены. Двадцать пять неживых здоровых мужских субъектов (средний (± SD) возраст 23.3-2.9 y [18-29 y], средний BMI 22.0 ± 2.5 [17.6-28.0], средний вес тела 67.5 ± 8.5 кг [54.0-85.0 кг ]) участвовали в исследовании после получения письменного информированного согласия (Таблица 1). Все предметы были правшами. Пять предметов были курильщиками, которых просили не менять привычки к курению до сканирования.

    

Таблица 1

Тематическая демография

Анализ изображений

Состояние покоя DA D2 / 3-рецептора оценивали с использованием изображений PET 30-50 мин после [¹¹C] раклоприда, в течение которого связывание радиолиганда достигало равновесия. Четыре кадра ПЭТ в течение этого периода были перестроены и суммированы для регистрации с отдельными МР-изображениями и преобразования в стандартизованное стереотаксическое пространство посредством автоматического сопоставления функций с шаблоном MNI. [¹¹C] Raclopride-связывающий потенциал (BP) в качестве меры доступности DA D2 / 3-рецептора был рассчитан по воксельным способом для создания параметрических изображений АД с использованием мозжечка в качестве эталонной области, поскольку (C_{воксельная}-C_cb) / С_cb [15], где C_{воксельная} это активность в каждом вокселе и C_cb представляет собой среднюю активность в мозжечке. Регионы интересов (ROI) были нарисованы вручную на коронарных срезах МР-изображения с высоким разрешением мозга (мозг Колина) на левой и правой полосатых субрегионах (дорзальный путамен, дорсальный хвостатый и вентральный стриатум). Границы ROI были определены в соответствии с ранее разработанным методом [16]. Используя эти ROI, значения BP в полосатых субрегионах были извлечены из отдельных изображений АД (Рис 1). Кроме того, индекс асимметрии BP (AI_BP) была рассчитана как (справа-слева) / (справа + слева) для каждой полосатой подобласти, так что положительное значение указывает на более высокий ИИ_BP в правой части относительно левой. Отношения [¹¹C] raclopride BP и AI_BP с ИМТ были протестированы с использованием двухсторонней корреляции Пирсона с SPSS 16.0 (Чикаго, Иллинойс).

    

Рис 1

Пример параметрического [¹¹C] raclopride BP в одном объекте (слева, преобразован в стандартное пространство MNI) и карту предопределенного ROI для стриатума (справа).

РЕЗУЛЬТАТЫ

[¹¹C] Raclopride BP в любой из шести полосатых субрегионов не имели существенной корреляции с BMI (r = -0.25, p = 0.23 в левом дорзальном putamen, r = -0.14, p = 0.52 в правом дорзальном putamen, r = -0.22 , p = 0.30 в левом дорзальном хвостате, r = -0.18, p = 0.40 в правом дорзальном хвостате, r = -0.18, p = 0.40 в левом вентральном полосатом теле, r = -0.19, p = 0.36 в правом вентральном стриатуме). Однако была значительная положительная корреляция между ИИ_BP в дорсальной скорлупе и ИМТ (r = 0.43, p <0.05) (Рис 2), что указывает на то, что больший ИМТ ассоциируется с более высокой доступностью рецептора D2 / 3 в правой дорзальной табманме относительно левой. ИИ_BP в дорсальном хвостате и вентральном полосатом не было достоверной корреляции с ИМТ (r = 0.01, p = 0.98 в дорсальном хвостате, r = -0.13, p = 0.53 в брюшном полосатом теле).

    

Рис 2

Связь между ИИ_BP и ИМТ в дорзальной путамене. Асимметричный индекс BP (AI_BP) рассчитывалась как (право-лево) / (право + лево), так что положительное значение указывает на более высокое значение AIBP в правой части относительно левой (r = 0.43, p <0.05; двусторонний ...

ОБСУЖДЕНИЕ

В настоящем исследовании мы изучили взаимосвязь доступности рецептора DA D2 / 3 в полосатых субрегионах и его асимметрию с ИМТ у неживых здоровых мужских субъектов с использованием [¹¹C] raclopride PET. Не было прямой связи между доступной половой популяцией D2 / 3 и ИМТ у наших пациентов, не страдающих ожирением. Это согласуется с докладом Wang et al. [7] с помощью [¹¹C] raclopride PET. Несмотря на то, что они обнаружили обратную корреляцию между наличием половых путей D2 и ИМТ у лиц с ожирением, такая корреляция не наблюдалась при контроле без ожирения. Тем не менее, мы обнаружили связь ИМТ с правой левой асимметрией в доступности D2 / 3 рецепторов в дорсальной путаменке у пациентов, не страдающих ожирением.

В составе системы обучения и поощрения привычки стриатум является основной структурой дофаминергической нейронной схемы, которая опосредует усиливающий эффект пищи и других наград, включая наркотики, злоупотребляемые людьми. Сообщалось о функциональных различиях между дорзальным и вентральным стриатом в пищевой мотивации. Действие дорзальной стриатумы было более важным для самого поведения кормления и его приятности [13], тогда как вентральный стриатум был более чувствительным к пищевым сигналам и ожидаемому уровню данной пищевой стимуляции [17]. Кроме того, исследования на мышах [12], а также людей [18] предложили дифференциальные роли DA в дорзальной и брюшной полости в регулировании приема пищи. Понятие заключалось в том, что DA в дорсальном полосатом теле, вовлеченном в поддержание калорийных требований к выживанию, а DA в брюшном полосатом теле также участвует в полезных свойствах пищи. Это может быть прямо или косвенно связано с ассоциацией между ИМТ и асимметрией в доступности D2 / 3 рецепторов у дорзальной путамы у наших пациентов, не страдающих ожирением, поскольку потребление пищи у людей с нормальным весом, вероятно, контролируется калорийными потребностями, а не подкрепляющим свойством пищи.

Многочисленные данные свидетельствуют о том, что мозг человека анатомически и функционально латерально. В то время как асимметрия в DA и других нейротрансмиттерах была зарегистрирована в посмертном человеческом мозге [19], молекулярные и функциональные методы визуализации выявили доказательства нейрохимических асимметрий в живом человеческом мозге, предоставляя больше возможностей для непосредственного изучения взаимосвязи между латеральностью мозга и поведением и функцией человека. PET и SPECT (однофотонная эмиссионная компьютерная томография) исследования у здоровых субъектов показали полусферную асимметрию в дофаминергических маркерах в полосатом теле, включая доступность DA D2 / 3 [20], Плотность транспортера DA [21] и потенциал синтеза ДА [22]. Хотя в этих исследованиях сообщалось о смещении населения по отношению к более высоким значениям связывания радиолиганда в правой части по сравнению с левой стриатой, основанной на средних по группе, наблюдались значительные индивидуальные различия не только по величине, но и по направлению асимметрии. Было показано, что у животных отдельные различия в дофаминергической асимметрии противоречат или предсказывают индивидуальные различия в пространственном поведении и реактивности стресса, а также восприимчивость к стрессовой патологии и чувствительности к лекарственным средствам [23]. Сообщалось о связях между когнитивными функциями и характером асимметрии в доступности рецепторов DA D2 / 3 [24]. Наши результаты показывают значительную связь между ИМТ и направлением и величиной асимметрии в полосатой доступности рецептора D2 / 3 у пациентов, не страдающих ожирением.

У наших пациентов, не страдающих ожирением, больший ИМТ был связан с более высокой доступностью рецепторов D2 / 3 в правом дорзальном курсоре относительно левого. Это противоречит предыдущему исследованию, показывающему, что большая положительная мотивация стимулирования была связана с более высокой доступностью рецепторов D2 / 3 в левой части относительно правильного putamen [24]. Противоположное направление асимметрии может намекать на различные нейрохимические механизмы, лежащие в основе регулирования потребления пищи между людьми, страдающими ожирением и не страдающими ожирением.

У нашего исследования есть несколько ограничений. Во-первых, у трех наших испытуемых ИМТ выше, чем у 25, их ИМТ можно классифицировать по группам с избыточным весом (23.0-24.9) или ожирением (≥25.0) в соответствии с азиатскими критериями. Тем не менее, наша тематическая группа состоит из здоровых молодых людей и с учетом того, что ИМТ связан не только с массой, свободной от жира, но и в меньшей степени, а также для создания тела, мы классифицировали эти предметы как предметы, не страдающие ожирением, с учетом мнения Консультации экспертов ВОЗ [25], которые предложили сохранить существующие международные классификации для ожирения (≥30.0). Чтобы исключить возможный эффект включения пограничных по весу субъектов в наше текущее исследование, мы повторно протестировали наш статистический анализ с помощью субъектов 22 после исключения этих трех предметов. Результаты показали более высокую корреляцию, чем анализ, проведенный с объектами 25, и показали также повышенный уровень значимости (r = 0.55, p = 0.008). Во-вторых, поскольку [¹¹C] раклоприд чувствителен к конкуренции с эндогенным DA, трудно определить, является ли асимметрия доступности DA D2 / 3 рецептором плотности рецептора или уровня эндогенного DA. DA D2 / 3, как измерено [¹¹C] raclopride является гетерогенным в полосатых областях с более высоким связыванием в дорзальном полосатом теле, чем в брюшном полосатом [26]. Таким образом, [¹¹C] raclopride PET может не иметь чувствительности, достаточной для обнаружения тонких межличностных и межрегиональных различий в доступности рецепторов D2 / 3 в брюшном полосатом теле. Дальнейшие исследования необходимы для изучения дофаминергической системы в лимбических полосатых и экстратриатальных областях с использованием радиолигандов, которые имеют более высокую аффинность и селективность для DA D3-рецепторов. Наконец, относительно небольшая выборка, состоящая только из самцов, ограничивающая обобщаемость наших результатов.

В заключение, настоящие результаты предполагают связь между ИМТ и моделью асимметрии в доступности рецептора DA D2 / 3 в дорзальной табманке у лиц, не страдающих ожирением, так что больший ИМТ ассоциируется с более высокой доступностью рецепторов в правом дорзальном putamen относительно левый. Действительно, информация, связанная с нейрохимической латерализацией ДА не только дает подсказку для прогнозирования клинического течения начала ожирения или развития заболеваний, связанных с приемом пищи, таких как нервная анорексия и нервная булимия, что более важно, но и работает как биомаркер для прогнозирования прогноза лечения этих заболеваний. Наши результаты в сочетании с предыдущими открытиями также могут указывать на нейрохимические механизмы, лежащие в основе регуляции приема пищи у людей, не страдающих ожирением. Это может иметь важное значение для понимания и прогнозирования индивидуальных различий в реакции на награды, связанные с питанием, и развитие «ожирения» из «состояния, не связанного с ожирением».

Авторы

Сноски

Рекомендации